一种APD偏置电压温度补偿电路制造技术

本发明专利技术属于光电检测技术领域，公开了一种APD偏置电压温度补偿电路，包括：升压电路单元，APD以及温度补偿电路单元；其中，升压电路单元至少包括升压转换芯片和第一电阻，第一电阻一端接升压转换芯片的电压调节反馈端，另一端接APD的阴极，并形成温度补偿电路的电压输出端；温度补偿电路单元包括：第二电阻、第三电阻以及负温度系数热敏电阻，第二电阻和负温度系数热敏电阻串联，第三电阻与第二电阻和负温度系数热敏电阻并联，第三电阻连接在升压转换芯片的电压调节反馈端和地之间。本发明专利技术能够对APD的偏置电压进行补偿，使其随工作温度的变化而变化，提高APD增益稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种APD偏置电压温度补偿电路
本专利技术涉及光电检测
，尤其涉及一种APD偏置电压温度补偿电路。
技术介绍
近年来为探测到更微弱的光信号，高速光电检测电路广泛采用雪崩光电二极管(AvalanchePhotoDiode，APD)作为光电检测器，APD是在光电信号变换中的重要桥梁。由于，高速光电检测电路中光模块的工作电压一般为3.3V或5V，而APD所需的工作电压高达几十伏，因此为保证APD的正常工作，需引入高压驱动电路来对APD进行升压。目前，APD高压驱动电路大部分直接采用能够实现DC/DC转换功能的专用升压芯片进行升压或倍压来达到APD的击穿电压，或者直接采用微控制器(MicroControllerUnit，MCU)控制升压电路输出高压信号，使得APD接收器获得足够的击穿电压达到雪崩状态，产生倍增效应。APD获取足够的击穿电压，达到雪崩状态后，即会将接收到的微弱光信号转换成电信号，并将转换成的电信号传递给光电检测系统的其他器件进行处理，以实现对该微弱光信号的探测。然而，由于实际应用中环境温度的变化对APD的特性影响很大，导致现有的APD高压驱动电路往往很难长时间稳定工作。具体来说，击穿电压VB为温度T的函数，因此当环境温度变化时，击穿电压VB会随之变化；而根据理论研究，APD的倍增因子M与偏置电压V(也称高压)及击穿电压VB存在以下关系：(n介于1到3之间，它由APD的具体材料有关，在室温时可认为是固定值)，因此若击穿电压VB发生变化而APD的偏置电压V不变，则倍增因子M即会随击穿电压VB的变化而变化。即，当环境温度T发生改变时，由于击穿电压VB发生变化，若偏置电压V保持不变，则倍增因子M将发生明显改变，引起APD的电流增益变化，导致APD的增益稳定性变差。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种APD偏置电压的温度补偿电路，以至少解决现有的APD高压驱动电路由于APD温度特性的影响而无法长时间稳定工作的问题，能够对APD的偏置电压进行补偿，使其随工作温度的变化而变化，提高APD增益稳定性，从而提高APD的光电检测性能的精确度。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种APD偏置电压的温度补偿电路，包括：升压电路单元，APD以及温度补偿电路单元；其中，升压电路单元至少包括升压转换芯片和第一电阻，第一电阻一端接升压转换芯片的电压调节反馈端，另一端接APD的阴极，并形成温度补偿电路的电压输出端；温度补偿电路单元包括：第二电阻、第三电阻以及负温度系数热敏电阻，第二电阻和负温度系数热敏电阻串联，第三电阻与第二电阻和负温度系数热敏电阻并联，第三电阻连接在升压转换芯片的电压调节反馈端和地之间。基于本专利技术实施例提供的APD偏置电压的温度补偿电路，采用负温度系数热敏电阻设计温度补偿电路单元，进而利用温度补偿电路单元实现了对APD偏置电压的补偿，在满足能正常驱动APD同时，能够有效的将环境温度的变化反映到升压转换芯片的输入反馈电压处，从而实现对APD升压电路单元输出的电压进行不断自适应反馈调节，使其随工作温度的变化而变化，使APD增益稳定性得以提高，从而提高APD的光电检测性能的精确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种APD偏置电压的温度补偿电路的组成结构图一；图2为本专利技术实施例提供的一种APD偏置电压的温度补偿电路的组成结构图二；图3为本专利技术实施例提供的一种APD偏置电压的温度补偿电路的组成结构图三；图4为本专利技术实施例中验证实验的结果图，其中，横坐标表示温度值(单位为℃)，纵坐标表示电压值(单位为V)，实线y＝Vapd为APD最佳工作电压随温度变化曲线，虚线y＝Vout为温度补偿后电路输出电压随温度变化曲线；图1-3中，FBX电压调节反馈引脚，EN使能引脚，Vin电源输入引脚，SW内部电源转换输出引脚，INTVcc内部稳压载荷供应引脚，GND接地引脚。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。图1所示为本专利技术实施例提供的一种APD偏置电压的温度补偿电路的组成结构图。参见图1，本专利技术实施例提供的APD偏置电压的温度补偿电路包括：升压电路单元10，APD20以及温度补偿电路单元30。其中，升压电路单元10至少包括升压转换芯片和第一电阻R1，第一电阻R1一端接升压转换芯片的电压调节反馈端，另一端接APD20的阴极，并形成温度补偿电路的电压输出端。其中，APD20的阳极接入用于探测光信号的高速光电检测电路。温度补偿电路单元30包括：第二电阻R2、第三电阻R3以及负温度系数热敏电阻RT。第二电阻R2和负温度系数热敏电阻RT串联，第三电阻R3与第二电阻R2和负温度系数热敏电阻RT并联，第三电阻R3连接在升压转换芯片的电压调节反馈端(图1中FBX即电压调节反馈端)和地之间。其中，升压电路单元10中的升压转换芯片具体可以是LT1930、LT8330、LT8580等系列芯片，也可以是LTC33986、LTC3704等系列芯片，本专利技术实施例对此不作具体限定。进一步的，如图2所示，本专利技术实施例提供的APD偏置电压的温度补偿电路中，升压电路单元10还可以包括第一电感L1、二极管以及第一电容C1。其中，升压转换芯片的电源输入引脚和使能引脚分别与+5V外接电源连接，接地引脚接地；第一电感L1连接在升压转换芯片的电源输入引脚和切换引脚之间；二极管的阳极接升压转换芯片的电源输入引脚，阴极接APD20的阴极；第一电容C1连接在+5V外接电源和地之间。需要说明的是，图2中，“FBX”表示升压转换芯片的电压调节反馈引脚，“EN”表示升压转换芯片的使能引脚，“Vin”表示升压转换芯片的电源输入引脚，“SW”表示升压转换芯片的内部电源转换输出引脚，“INTVcc”表示升压转换芯片的内部稳压载荷供应引脚，“GND”表示升压转换芯片的接地引脚。优选的，如图3所示，本专利技术实施例提供的APD偏置电压的温度补偿电路中，升压电路单元10还可以包括第二电感L2、第二电容C2、第三电感L3以及第三电容C3。其中，第二电容C2连接在升压转换芯片的内部稳压载荷供应引脚和地之间，第二电感L2连接在+5V外接电源与升压转换芯片的使能引脚之间，第三电感L3连接在二极管与APD20的阴极之间，第三电容C3连接在APD20的阴极和地之间。基于图3所示的APD20偏置电压的温度补偿电路，第二电感L2和第二电容C2以及第三电感L3和第三电容C3可以分别构成滤波电路，以保留电路中的直流成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种APD偏置电压的温度补偿电路，其特征在于，包括：升压电路单元，APD以及温度补偿电路单元；其中，所述升压电路单元至少包括升压转换芯片和第一电阻，所述第一电阻一端接所述升压转换芯片的电压调节反馈端，另一端接所述APD的阴极，并形成所述温度补偿电路的电压输出端；所述温度补偿电路单元包括：第二电阻、第三电阻以及负温度系数热敏电阻，所述第二电阻和所述负温度系数热敏电阻串联，所述第三电阻与所述所述第二电阻和所述负温度系数热敏电阻并联，所述第三电阻连接在所述升压转换芯片的电压调节反馈端和地之间。

【技术特征摘要】
1.一种APD偏置电压的温度补偿电路，其特征在于，包括：升压电路单元，APD以及温度补偿电路单元；其中，所述升压电路单元至少包括升压转换芯片和第一电阻，所述第一电阻一端接所述升压转换芯片的电压调节反馈端，另一端接所述APD的阴极，并形成所述温度补偿电路的电压输出端；所述温度补偿电路单元包括：第二电阻、第三电阻以及负温度系数热敏电阻，所述第二电阻和所述负温度系数热敏电阻串联，所述第三电阻与所述所述第二电阻和所述负温度系数热敏电阻并联，所述第三电阻连接在所述升压转换芯片的电压调节反馈端和地之间。2.根据权利要求1所述的温度补偿电路，其特征在于，所述升压电路单元还包括第一电感、二极管以及第一电容；其中，所述升压转换芯片的电源输入引脚和使能引脚分别与+5V外接电源连接，接地引脚接地；所述第一电感连接在所述升压转换芯片的电源输入引脚和切换引脚之间；所述二极管的阳极接所述升压转换芯片的电源输入引脚，阴极接所述APD的阴极；所述第一电容连接在所述+5V外接电源和地之间。3.根据权利要求2所述的温度补偿电路，其特征在于，所述升压电路单元还包括第二电感、第二电容、第三电感以及第三电容，所述第二电容连接在所述升压转换芯片的内部稳压载荷供应引脚和地之间，所述第二电感连接在所述+5V外接电源与所述升压转换芯片的使能引脚之间，所述第三电感连接在所述二极管与所述APD的阴极之间，所述第三电容连接在所述APD的阴极和地之间。4.根据权利要求1-3任一项所述的温度补偿电路，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐禹，邢孟道，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61