第2题
A.嵌入式处理器需要时钟信号才能按照节拍正常工作
B.大多数嵌入式处理器内置时钟信号发生器
C.嵌入式处理器不能使用外部振荡源提供时钟信号
D.可用于产生时钟信号的晶振,有的是无源的、有的是有源的
第4题
实验目的
(1)通过实验,了解发光二极管(LED)的发光原理和相关特性;
(2)掌握发光二极管(LED)的特性参数的测量方法。
实验内容
(1)测试LED的P—I特性;
(2)测试LED的模拟调制特性;
(3)测试LED的调制带宽。
实验设备器材
(1)正弦波信号发生器 1台
(2)方波脉冲发生器 1台
(3)直流稳压电源 1台
(4)光功率计 1台
(5)毫安表 1只
(6)万用表 1只
(7)带尾纤的发光二极管 1只
(8)可变电阻、阻容元件及晶体管等元件多只
实验原理
光纤通信中的有源光电子器件主要涉及光的发送和接收,发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)是最重要的光发送器件,PIN光电二极管和APD光电二极管则是最重要的光接收器件。
发光二极管(LED)是一种直接注入电流的电致发光器件,其半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时发射出光子,属自发辐射跃迁。LED为非相干光源,具有较宽的谱宽(30~60nm)和较大的发射角(≈100°),常用于低速、短距离光传输系统。
1.LED的结构与原理
发光二极管由P型和N型半导体组合而成。其结构示意如下图所示。实际是将PN结管芯烧结在金属或陶瓷底座上,然后用透明环氧树脂封装而成。
其工作原理是,当PN结加上正向电压时,结区势垒降低,P区的空穴载流子p向N区扩散,N区的电子n向P区扩散,p与n在PN结区相遇复合,从而释放能量而发光。
制作发光二极管的材料很多,主要有直接带(直接跃迁)材料GaAs、GaN和ZnSe,间接带(间接跃迁)材料GaP以及利用窄禁带的直接带材料GaAs与宽禁带的间接材料GaP生长的混晶GaAs1-xPx。这种混晶的好处是可以得到比原来直接带更宽的禁带,同时仍然保持直接带性质的新三元化合物材料。显然,Eg越宽,释放能量越大,发光波长越短。但当某种材料具有不同掺杂时,可发出不同颜色的光。如GaP掺Zn与氧时可发出0.7μm的红光,而GaP掺Zn与氮时则发出0.56μm的绿光。
2.LED的P-I特性与发光效率
下图是LED的P—I特性曲线。LED是自发辐射光,所以P—I曲线的线性范围较大。
发光效率是描述LED电光能量转换的重要参数,发光效率可分为功率效率和量子效率。功率效率定义为发光功率和输入电功率之比,以仉表示。量子效率分为内量子效率和外量子效率。内量子效率定义为单位时间内辐射复合产生的光子数与注入PN结的电子—空穴对数之比。外量子效率定义为单位时间内输出的光子数与注入到PN结的电子—空穴对数之比。
3.LED的光谱特性
LED没有光学谐振腔选择波长,它的光谱是以自发辐射为主的光谱,下图为LED的典型光谱曲线。发光光谱曲线上发光强度最大处所对应的波长为发光峰值波长λP,光谱曲线上两个半光强点所对应的波长差△λ为LED谱线宽度(简称谱宽),其典型值在30~40nm之间。由图可以看到,当器件工作温度升高时,光谱曲线随之向右移动,从λP的变化可以求出LED的波长温度系数。
4.LED的调制特性
当在规定的直流正向工作电流下,对LED进行数字脉冲或模拟信号电流调制,便可实现对输出光功率的调制。LED有两种调制方式,即数字调制和模拟调制,下图示出这两种调制方式。调制频率或调制带宽是光通信用LED的重要参数之一,它关系到LED在光通信中的传输速度大小,LED因受到有源区内少数载流子寿命的限制,其调制的最高频率通常只有几十兆赫兹,从而限制了LED在高比特速率系统中的应用。但是,通过合理设计和优化的驱动电路,LED也有可能用于高速光纤通信系统。调制带宽是衡量LED的调制能力,其定义是在保证调制度不变的情况下,当LED输出的交流光功率下降到某一低频参考频率值的一半时(-3dB)的频率,就是LED的调制带宽。
第5题
A、功率放大电路有功率放大作用,电压放大电路只要电压放大作用而没有功率放大作用
B、功放电路输出能量主要来自直流电源,而不是有源器件
C、功放电路通常工作在大信号状态下,因此容易发生非线性失真
D、微变等效电路分析法是用来分析交流信号的方法,因此既可以对电压放大器也可以对功率放大器进行分析
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