如何設計一個重複頻率為1Hz,脈寬為20ms的脈衝半導體激光二極管驅動電路?

劉紅


對於這樣一個問題我來給出製作這種電路的方案,首先我們對題目重新審視一下,題目要求重複輸出頻率為1HZ,也就是週期為1秒。脈寬是20毫秒也就是脈衝的佔空比為2%,因此在1秒的週期中高電平只持續20毫秒、低電平持續980毫秒的脈衝。

第一種方案就是利用單片機來實現

單片機完成脈衝的輸出是它的“強項”,因為在單片機內部有一種特殊寄存器可以用來進行“計數”或者“計時”,我們只要在這個寄存器中簡單設置一下初始值就可以完成。這種控制的思路就好比用單片機實現PWM波形來對直流電機進行調速的思路是一樣的,在程序編寫時設置一個“標誌位”即可,通過不停檢測“標誌位”狀態對電平不停地翻轉就會在單片機的I/O口輸出我們想要的高低電平脈衝。這個脈衝通過單片機的外設驅動就可以驅動激光二極管。因此利用單片機產生週期為1秒的方波,其中高脈衝為20毫秒、低電平為980毫秒是很容易實現的。並且在程序中只要改變脈寬的計數值會很容易對脈寬進行的調節。單片機外圍驅動激光二極管是非常簡單的,電路圖如下圖所示。

第二種方案用EN555作為主控電路實現

用NE555模數混合芯片也可以實現脈衝的輸出,在下面的電路中電阻R1、R2、RP1、RP2、C1組成了一個頻率可調的脈衝電路。在電路中輸出的方波頻率是由R1、 R2 、RP1、RP2、C1決定的,在電路中我們只需調節RP2就可以達到我們所需的要求。


以上兩種電路都可以對半導體激光二極管進行控制驅動,半導體激光二極管由於所消耗的功率低大約為2毫瓦,因此在驅動電路上不需要太高的電壓。

以上就是我對這個問題的回答,歡迎朋友們參與討論。敬請關注電子及工控技術,歡迎大家轉載、點贊!


電子及工控技術


想設計一個重複頻率為1Hz,脈衝寬度為20mS的半導體激光二極管驅動電路,可以選用555時基電路接一個佔空比可調的1Hz振盪電路,用其輸出的窄脈衝即可驅動半導體激光二極管發出20mS的激光脈衝。電路如下圖所示。



產生頻率為1Hz,脈寬為20mS的振盪電路有很多,選用單片機、CMOS門電路及運放皆可實現,不過這些振盪電路的驅動能力較差,一般需要加一級三極管驅動電路才能驅動激光二極管工作。這裡選用雙極型的NE555構成1Hz窄脈衝發生器,其可以直接驅動小功率的激光二極管工作。

上圖中,NE555及外圍元件R1、RP1、RP2、C1等組成一個佔空比可調的超低頻脈衝發生器,其輸出脈衝的波形如下圖所示。
只要調節圖1電路中R1或C1的標稱值,即可使電路的振盪頻率為1Hz。RP1選用合適的阻值,並調節其值,使脈衝寬度T2(見上圖)為20mS,這樣NE555輸出的便是頻率為1Hz,脈寬為20mS的窄脈衝信號。


上圖是一款功率為5mW的半導體激光二極管,其工作電壓為直流5V,工作電流只有數十mA,內部帶有限流電路,使用時只要接入5V直流電源,即可發出紅色的激光束。由於NE555的驅動電流可達200mA,故這種小功率的激光二極管可以直接用NE555來驅動,只要將該管的正負引腳接在圖1電路中NE555的③腳與GND之間即可驅動管子發出激光脈衝。


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