激光笔调制

一、前言

  这是一个绿色的激光笔，为了能够在下学期信号与系统课上演示信号的传送。下面准备将其改造成外部能够通过三极管控制其光强的调制发送电路。

二、外部引线

  使用导线将激光笔的电极引出，使用面包板与 DH1766 数控可编程电源相连。测试激光笔的伏安特性。查看一下它的电流与电压之间的关系。

  施加电压从0V 逐步变化到3.5V。可以看到，当电压超过2V之后，开始有导通电流。从2V 到3V之间，电流 与电压之间大体呈现线性上升关系。当电流接近 400mA的时候，内部似乎有限流电路进行了保护。

三、电流驱动

  设计一个三极管驱动电路，利用集电极的恒流特性，带动激光管。外部的调制信号通过C11耦合到三极管，由R1形成电流串联负反馈，这样保证流过激光管的电流与输入电压信号成正比。设计单面PCB，利用十分钟制版方法获得测试电路板。

  下面测试该电路的功能。给电路提供 6.5V的工作电压。这个电压主要是适配现在的三极管发射极的限流电阻的大小。这里选择的是手边有的12欧姆的电阻。静态工作电流大约为 165mA。激光管满量程限流大小为 400mA。现在的静态工作点选择在他的一半左右。

  下面测量电路的工作特性。使用DG1062产生峰峰值2V，1kHz 的正弦波信号，通过电路板输入端口施加在达林顿三极管的基极，示波器屏幕中的黄色信号为输入信号，蓝色信号为发射极电阻上的电压信号。可以看到这是一个很完美的电压跟随，从而保证了集电极中的电流也是一个正弦波。由此实现了对激光发射管的电流信号调制。后面，在使用光强传感器测量激光管发射的绿色激光的光强信号的变化。

四、光强信号

  为了测量激光管发射信号的光强变化。使用了之前制作的光强传感器，通过导光光线将光线引导到测量模块内部的光电传感器。输出电压正比于光强。使用一个白纸对如何光强进行衰减，使得光强传感器输出信号不至于饱和。示波器显示了调制信号以及接收到的激光光强信号。他们之间是同相的关系。从接收到的光强信号来看，它具有很大的失真。也就是说，绿色激光笔发送的光强与工作电流之间不是一个线性关系。这就意味着，使用光强进行信号模拟传输会带来很大的信号失真。

  下面使用一个光电池板介绍激光信号。可以看到它的输出信号是在一个比较大的直流电压上叠加了一个波动信号。这个信号也是失真了的交流信号。由此说明，使用激光光强发送调制信号，主要的失真来源是激光在调制过程中产生了非线性失真。不过，对于普通的声音，如果要求不高，这种传递信号还是行得通的。

※ 总  结 ※

  本文测试了激光发射管的电流调制特性，的确有一定的失真。不过这为 后面制作演示系统打下了基础。