[实用新型]雪崩光电二极管偏置电压的温度补偿电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及光信号电路，尤其涉及使用雪崩光电二极管的光信号接收电路。

背景技术

雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode简称APD)具有载流子倍增效应，具有极高的内部增益(可达102～104量级)，因此雪崩光电二极管通常作为一种高灵敏度、动态范围大、响应高、能精确接收数据和测量光功率的光探测器件而被广泛应用于光纤传感、光纤通信网络中。

雪崩光电二极管的光生载流子——空穴电子对在高电场作用下高速运动，在运动过程中通过碰撞电离效应产生二次、三次新的空穴电子对，形成雪崩倍增效应，从而形成较大的光信号电流。要得到满意的雪崩增益，就必须给APD提供一个比较高的反向偏压，很多APD需要40V-60V的偏压，有些器件甚至要求高达80V的反向电压。然而，APD最佳偏置电压随温度的变化严重影响其增益的稳定性，甚至引起测量精度的恶化。因此，在一个典型系统中，如果要求APD工作于恒定增益，其高压偏置电源必须能够改变，以补偿因温度和制造工艺而造成的增益变化。

现有技术中对于温度影响偏置电压的补偿有如下一些技术方案：在补偿电路中采用可变电阻、电位器、数模转换器(Digital to Analog Converter，简称DAC)。在这些系统中，由微控制器来读取温度变化量，然后向数字电位器或数模转换器发出指令以调节雪崩光电二极管的偏置电压。这种方法中，数字电位器或数模转换器的数值一般都需要通过单片机来进行控制，并将不同温度下对应的电位器或数模转换器数值以表格的形式写入永久可记忆单元，通过系统对温度监测来读取不同温度点下的电位器或数模转换器的值，进而控制雪崩光电二极管的偏置电压来达到维持雪崩光电二极管较高的增益。这样不仅加大了电路的复杂性使其难于实现同时也增加了成本，同时需要在不同的温度下对雪崩光电二极管的最佳电压进行调节，以完成温度列表数据的写入，这样又需要花费大量的时间和设备，且产品的生产效率的低下。对于采用数字电位器的补偿电路，由于数字电位器的输出是离散的，在整个温度范围，升压芯片的输出电压也不是连续的，而是随着温度跳变，这大大影响补偿电路的补偿精度。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术中对于不同温度条件下需要对雪崩光电二极管的最佳偏置电压进行调节，同时克服采用补偿电路中数字电位器导致的升压芯片的输出电压不连续的问题。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：构造一种雪崩光电二极管偏置电压的温度补偿电路，包括：升压芯片，所述升压芯片的高电压输出脚V_h与电阻R₁的一端相连，电阻R₁另一端与升压芯片的参考电压管脚FB相连，升压芯片的参考电压管脚FB同时还与电阻R₂、R₃、R₄的一端相连，电阻R₂另一端接地，电阻R₃的另一端与二极管的正极相连，电阻R₄的另一端接数模转换芯片的电压输出端。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述二极管为硅二极管或者锗二极管。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述升压芯片为低噪声、固定频率脉宽调制的升压转换器。MAX5026或者LT3482。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述电阻R1、R2、R3、R4为10K欧姆至1000K欧姆。

本实用新型采用的技术方案获得技术效果如下：首先通过简单的电路可以达到雪崩光电二极管偏置电压的补偿；其次在温度变化时，不需要对雪崩二极管的最佳电压进行调节；另外，本电路中，雪崩二极管的高压输出电压ΔV_H与二极管的正向电压的变化量ΔV_D与电路中串联的电阻R₁和R₃的阻值成负倒数关系的线性关系，因此，其变化亦是连续的，提高了补偿电路的电压补偿精度。

附图说明

图1为本实用新型电路的连接示意图。

具体实施方式

以下内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。