数码相机是如何自动曝光的

数码相机自动曝光控制电路工作原理项目来源：利用光敏电阻制成的光电导探测器的应用实例项目重点难点：数码相机自动曝光控制电路的组成；数码相机自动控制曝光的工作机理；曝光时间。一、数码相机自动曝光控制电路介绍在数码相机自动控制电路的组成中，RCdS为光敏电阻，A为电压比较器，T为NPN型三极管，M为快门电磁吸铁，S为快门按钮，Rw1为调节快门速度的可调电位器，R2为高照度时调节快门速度的可调电位器，C］为电容，D为二极管。w21这些器件构成了电子快门工作时的各部分组成电路。如图1所示。1.电路中主要器件的作用光敏电阻RCdS:光敏电阻作为电路中的测光器，接受来自外界的光。其功能就是随着光强的变化来改变光敏电阻的阻值，光照越强阻值越小。一般希望暗电阻越大越好,亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。电压比较器：比较电压Ur与电压％的大小，从而决定其输出电压的高低电平。当“+"输入端电压高于“输入端，也就是电压uth高于电压ur时，电压比较器输出为高电平。反之，电压比较器输出为低电平。图1所示为一最简单的电压比较器，Ur为参考电压，加在运放的同相的输入端，输入电压Ui加在反相的输入端。R1丄丄Ui电压比较器原理原理图（a）电路图（b）传输特性当U.VUR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压iR工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压uZ,即uO=uZ当U〉UR时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管的正向.RZ压降uD，即uo=-uD三极管：三极管的截止与导通控制着快门电磁吸铁是否吸合快门帘幕。电磁铁：吸拉快门帘幕使相机开始曝光。二极管：二极管的截止与导通提醒着电磁吸铁是否起作用2.各部分组成回路初始状态部分回路：开关S接于S1处时所构成的电路回路。RC充电电路:开关S接于S2处，电源Ubb通过电位器Rw2与光敏电阻RCdS向电容C1充电。驱动电路：由三极管和快门电磁吸铁构成。曝光电路:由RC充电电路、时间检出电路（电压比较器）及驱动电路组成。二、数码相机自动曝光控制电路工作原理在初始状态，开关S处于如图2所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与Rw1分电源电压Ubb所得的阈值电压Vth（—般为1〜1.5v）,而电压比较器的负输入端的电位vr近似于为电源电位ubb,显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合，感光元件不能进行感光。图2数码相机曝光电路工作在初态时当按动快门的按钮时，开关S与光敏电阻R及R构成的测光与充电电路接CdSw2通，如图3所示。这时，电容C两端的电压U为0,由于电压比较器的负输入端1c电压U的电位低于正输入端电压U而使其输出为高电平，使三极管T导通，电磁Rth铁将带动快门的叶片打开快门，感光元件能进行感光，照相机开始曝光。快门打开的同时，电源U通过电位器R与光敏电阻R向电容C充电，且充电的速度bbw2CdS1取决于景物的照度，景物照度越高光敏电阻R的阻值越低，充电速度越快。UCdSR图3数码相机自动曝光电路工作在曝光状态当曝光结束后，开关S又处于S处，电容C开始放电，此时由于电压比较11器的负输入端电压U的电位高于于正输入端电压U而使其输出为低电平，使三Rth极管T再次截止，电磁铁不吸合，相机的自动曝光控制电路又回到初始状态。三、数码相机自动曝光时间计算VR=Ubb[l-exp(-t/T)],式中T为电路的时间常数，T=(Rw2+Rcds)C。光敏电阻的阻值Rcds与入射的光照度Ev有关，Rcds=l/(Gp),Gp=Sg0称为光电导，单位为S，Sg称为光电导灵敏度，0称为光通量。当电容C两端的电压Uc充电到一定的电位(VR三Vth)时，电压比较器的输出电压将由高变低，三极管T截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。快门的开启时间t可由下式推出t=(Rw2+Rcds)C•ln(Ubb/Ubb-Vth)U二U1-exp(-th)],式中T为电路的时间常数，丫=(R+R上。光敏RbbW2Cds1电阻的阻值R与入射的光照度E有关，R=1G=E-S，其中Y为光照指CdSvCds>PVfg数，G二S①称为光电导，单位为S，S称为光电导灵敏度，0称为光通量。由Pgg此可以看出光敏电阻的阻值随着入射光照增强而减小。当电容C两端的电压U充电到一定的电位(U三U)时，电压比较器的输出1cRth电压将由高电平变低电平，三极管T截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。则快门的开启时间t：t=(R+R)C•InU(U-U)]W2Cds1bbbbth四、结论电子快门工作时，在Rw1和Rw2确定的情况下，其曝光时间由RC充电电路的时间常数T决定，只与光敏电阻RCdS阻值有关，而RCdS又与景物光强有关，光敏电阻的阻值随着入射光照增强而减小,从而可实现在不同的亮度下得自动曝光。