其中,I的单位为毫安,U的单位为伏特,即当输入电压由0V变化到2.5V时,可实现激光器电流由0mA到250mA的线性变化。
电容充放电模块
电容充放电模块是形成反馈回路、实现自动功率控制至关重要的一部分。稳定激光器功率是通过微调流经激光器的电流实现的,这种微调功能的实现是需要某种自动起伏变化的机制才能实现的,而大电容的电压可以缓慢变化,符合这种机制的要求。前已述及,该模块根据前一级比较器输出电压的高低循环跳变来对电容进行充放电,将电容电压值稳定在某预定值,从而间接控制激光器电流,电路图如图3所示。
![](/member/kindeditor/attached/image/20160307/20160307114234_70682.jpg)
图3 电容充放电模块电路图
当CIN为低电平时,场效应管Q3导通,Q4截止,5V电压通过15k电阻向3300μF电容充电;而当CIN为高电平时,Q4导通,Q3截止,电容又通过100kΩ电阻向地回路放电。图3中的箭头方向指明了电容充放电时的电流流向。运算放大器A3构成电压跟随器将后级电路与电容充放电级隔离,避免后级电路输入电阻对电容充放电时间常数产生影响。这里,选取3300μF大电容是为了让电容电压值缓慢变化,这有助于稳定电容电压值。当电路停止工作后,需要对3300μF电容进行放电,而100k电阻对它的放电速度非常缓慢,因此设计了Q5通路,通路上的1k电阻可在电路停止工作后迅速对大电容放电。
![](/member/kindeditor/attached/image/20160307/20160307114321_96000.jpg)
为了对电容充放电过程进行定量分析,可将充放电电路等效成如图4所示的电路模型:
假设在t=0时刻,UC=0,根据电路理论,易得电容电压UC随时间t的变化关系式为:
同样,对于放电回路,电容电压UC随时间t 的变化关系式为:
UC = exp(lnU0- t/RC) (3)
式中,U0为电容放电初始电压。
如将(2)式中各参数分别取值为E=5V,R=15kΩ,C=3300μF;(3)式中各参数分别取值为U0=5V,R=100kΩ,C=3300μF,根据表达式,仿真得到电容电压随时间变化的波形如图5所示。
![](/member/kindeditor/attached/image/20160307/20160307114402_88604.jpg)