雪崩光电二极管的反向偏压产生方法技术

本发明专利技术公开了一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，该方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法的电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用；同时，既提高了输出偏压的稳定性，又提高了反向偏置电压的温度稳定性。

Reverse Bias Generation Method of Avalanche Photodiode

【技术实现步骤摘要】
雪崩光电二极管的反向偏压产生方法
本专利技术涉及微弱光探测领域，具体地，涉及一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法。
技术介绍
在微弱光探测的时候，雪崩光电二极管广泛使用在系统中。但在系统设计的时候，雪崩光电二极管的反向偏压产生是关键。雪崩光电二极管的反向偏置电压的稳定性及精度决定了产生的雪崩信号信噪比的稳定性。因为用于探测微弱光信号的雪崩光电二极管发生雪崩时，需要很高的反向偏置电压(一般为60V-90V之间)。同时，该反向偏置电压需要精度高、温度稳定性好的特性。因此，在微弱光探测中，雪光电二极管的反向偏压产生方法有着举足轻重的地位，决定着系统的探测性能，间接决定着使用设备的性能。现有的技术中，使用运算放大器直接放大所需的电压信号，通过运算放大器和外围的分立元器件(电阻、电容和耐高压的晶体管)，最终实现雪崩光电二极管所需偏置电压的产生。然而，由于分立元器件都存在温漂的问题，尤其是半导体元器件(如晶体管)，所以会造成高精度的偏置电压随环境温度变化而不稳定，导致反向偏压不稳定，进而影响整个雪崩信号的稳定性，进一步影响微弱光探测系统的性能。因此，急需要提供一种方法来解决现有技术中雪崩光电二极管的反向偏置电压温度稳定性不好，精度不高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法的电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用；同时，既提高了输出偏压的稳定性，又提高了反向偏置电压的温度稳定性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，其特征在于，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。优选地，微控制器通过12C接口与12位的数模转换芯片相连。优选地，运算放大器作为电压跟随器，用于提高输出偏置电压的稳定性。优选地，该方法还包括通过调整半导体制冷器功率，最终在模块周围维持一个稳定的温度。优选地，该方法还包括通过微控制器接收热敏电阻反馈并存在内部的温度补偿曲线值去自动补偿该温度下DC/DC转换芯片的电压温漂系数。根据上述技术方案，本专利技术由于摈弃了分立元器件的设计，使用运放作为跟随器，提高输出偏压的稳定性。同时，使用一个集成的DC/DC电源转换芯片，并且在集成电源周围使用一个半导体制冷器作为温度控制，维持偏压产生模块局部温度的稳定，提高了反向偏置电压的温度稳定性。并且，该方法采用了一个12位的数模转换芯片，提高了雪崩二极管偏置电压的精度。满足了用于微弱光探测的雪崩光电二极管对其所加的反向偏压具有很高的精度和很好的温度稳定性的要求。而且，又由于该方法摈弃了分立元器件设计，使得电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术提供的一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。在本专利技术的一种具体实施方式中，微控制器通过12C接口与12位的数模转换芯片相连。并且，利用运算放大器作为电压跟随器，用于提高输出偏置电压的稳定性。这样，信号的抗干扰能力及驱动能力大大提高。为了使得DC/DC转换芯片周围的温度合适，避免温度对输出效果造成较大的影响，该方法还包括通过调整半导体制冷器功率，最终在模块周围维持一个稳定的温度。进一步地，该方法还包括通过微控制器接收热敏电阻反馈并存在内部的温度补偿曲线值去自动补偿该温度下DC/DC转换芯片的电压温漂系数。这样，当半导体制冷器长期工作后(比如三年以上)，很有可能该半导体制冷器的工作性能变差(半导体制冷器制冷温差变小)。当环境温度恶劣时，模块周围温度无法维持初始设定的温度值(比如设定25℃，但最终只能维持到23℃)，那么微控制器会通过前期存在微控制器内部的温度补偿曲线值去自动补偿该温度下芯片的电压温漂系数，从而使输出的偏压维持在一个较高的精度和稳定性。通过上述技术方案，由于该方法摈弃了分立元器件的设计，使用运放作为跟随器，提高输出偏压的稳定性。同时，使用一个集成的DC/DC电源转换芯片，并且在集成电源周围使用一个半导体制冷器作为温度控制，维持偏压产生模块局部温度的稳定，提高了反向偏置电压的温度稳定性。并且，该方法采用了一个12位的数模转换芯片，提高了雪崩二极管偏置电压的精度。满足了用于微弱光探测的雪崩光电二极管对其所加的反向偏压具有很高的精度和很好的温度稳定性的要求。而且，又由于该方法摈弃了分立元器件设计，使得电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用。以上结合附图详细描述了本专利技术的优选实施方式，但是，本专利技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本专利技术的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本专利技术的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本专利技术对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本专利技术的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本专利技术的思想，其同样应当视为本专利技术所公开的内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，其特征在于，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。

【技术特征摘要】
1.一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，其特征在于，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，其特征在于，微控制器通过12C接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴金，徐生福，
申请(专利权)人：安徽安匠信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34