APD器件温度补偿电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种ＡＰＤ器件温度补偿电路，其中直流ＤＣ－ＤＣ转换器的输出依序连接开关场效应管、电感升压电路、整流滤波电路，温度反馈控制电路输入端与整流滤波电路的输出端相连，其输出端与直流ＤＣ－ＤＣ转换器的输入端相接，温度反馈控制电路由热敏电阻Ｒｔ与补偿电阻Ｒｐ并联构成，其特点是：在整流滤波电路的输出端还连接有一个ＲＣ型滤波电路，在补偿电阻Ｒｐ子路上还串联有一个电位器。由于本实用新型专利技术的补偿电阻Ｒｐ采用了可调形式，使得本实用新型专利技术对于不同厂家的ＡＰＤ器件，其温度线性补偿的斜率可以设置不同的数值和具有自动保护ＡＰＤ器件、避免击穿失效的功能；采用ＲＣ型滤波电路同时起到限流保护和降低高压纹波的效果。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种光纤通信领域用关键电路，具体地是一种APD器件温度补偿电路。
技术介绍
APD探测器是具有雪崩倍增效应的光电转换二极管，APD是AvalanchePhotoDiode的英文简称，即是雪崩光电二极管。在光传输系统中，光发射模块和光接收模块是比较核心、比较昂贵的器件。而在光接收模块中，采用APD探测器的光接收模块是主要和重要的产品。雪崩光电二极管是利用光生载流子在耗尽区内的雪崩倍增效应，从而产生光电流的倍增作用。所谓雪崩倍增效应是指PN结外加高反向偏压后，在耗尽区内形成一个强电场。当耗尽区吸收光子时，激发出来的光生载流子被强电场加速，以极高的速度与耗尽区的晶格发生碰撞，产生新的光生载流子，并形成链锁反应，从而使光电流在光电二极管内部获得倍增。由于APD探测器工作时需要外加反偏高压，同时APD探测器管芯的击穿电压(英文是Break Down Voltage)对于温度十分敏感。当温度变化时，由于击穿电压的变化将引起倍增因子的变化，使得APD探测器工作不稳定。因此，为了保证APD探测器稳定工作，除了外加反偏高压外，还必须采用温度补偿措施。现有的APD器件反偏高压及温度补偿电路最早是由美国Lucent Technologies公司的Bell Lab实验室提出的，该电路是针对Lucent公司的2.5Gb/s APD-TIA组件1319设计的。该电路具有可调整高压输出和温度补偿的功能。但在实际应用中存在以下两个方面的缺点1、电路的温度补偿功能的实用范围狭窄。由于电路只针对Lucent公司的1319设计的，补偿斜率固定，不具有广泛的适应性。对于其他不同国际厂商如NEC、Mitsubishi、Fujistu、Nortel等公司的APD器件，由于APD管芯的击穿电压(Break Down Voltage)随温度的变化关系各不相同，相应的温度系数和温度补偿曲线也各不相同，需要的补偿斜率各异，该电路不具有广泛的适应性。需要设计出一个共同的规律和方法，设置温度补偿电路参数，实现最佳配合；2、该电路不具备强光照射下自动保护APD器件、避免APD器件击穿失效的功能。在实践应用中发现，当输入的光功率大于过载光功率时，APD器件将产生很大的光电流，但该电路仍然维持很高的高压输出，因此APD器件在强光照射下仍然具有很大的倍增效应，很容易导致APD器件击穿失效。APD器件价格非常昂贵，在实际使用中经常发生这样的问题，会造成巨大的经济损失。因此，要求在不影响接收灵敏度的情况下，改进电路结构，实现能在光功率的强弱变化下，自动调整输出高压，自动调整APD器件的倍增因子、实现自动保护APD器件的功能。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种温度补偿斜率可调，电路具有广泛的适用性，对于不同厂家的APD器件，其温度线性补偿的斜率可以设置不同的数值和具有自动保护APD器件、避免击穿失效的功能的APD器件温度补偿电路，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本技术由直流DC-DC转换器、开关场效应管、电感升压电路、整流滤波电路和温度反馈控制电路构成，其中直流DC-DC转换器的输出依序连接开关场效应管→电感升压电路→整流滤波电路，温度反馈控制电路输入端与整流滤波电路的输出端相连，其输出端与直流DC-DC转换器的输入端相接，温度反馈控制电路由热敏电阻Rt与补偿电阻Rp并联构成，其特点是在整流滤波电路的输出端还连接有一个RC型滤波电路，在补偿电阻Rp子路上还串联有一个电位器；上述RC型滤波电路由电阻器R和电容器C构成，其中电阻器R一端与整流滤波电路的输出端相连，另一端作为高压输出端，电容器C连接在高压输出端V和接地端之间。由于本技术的补偿电阻Rp采用了可调形式，使得本技术对于不同厂家的APD器件，其温度线性补偿的斜率可以设置不同的数值和具有自动保护APD器件、避免击穿失效的功能；采用RC型滤波电路同时起到限流保护和降低高压纹波的效果。附图说明图1为美国Lucent Technologies公司反偏高压及温度补偿电路方框图。图2为美国Lucent Technologies公司反偏高压及温度补偿电路原理图。图3为本技术反偏高压及温度补偿电路方框图。图4为本技术反偏高压及温度补偿电路原理图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术。本技术温度线性补偿的方法是通过选取与热敏电阻Rt并联的恰当的固定电阻Rp，使得APD器件的反偏高压V＝G与要求的反偏高压V’＝H(T)相等，即V＝V’，都随温度T成相同斜率的线性变化关系。这样，在0到70℃不同的温度情况下，击穿电压Vr与反偏高压V的差值基本维持恒定。在此方法中，由于与热敏电阻Rt相并联的电阻Rp是变量，因此将采用最小二乘法的原理，通过拟合分析软件(例如Origin 5.0)来实现电阻的最佳选取。特别是并联电阻Rp的最佳选取，将决定温度线性补偿的斜率。本技术强光照射下自动保护APD器件的方法是高压输出的滤波电路采用RC型滤波电路。Lucent公司原有的滤波电路采用的是电感、电容组合的π型滤波方式，不具有保护APD器件的功能。而采用电阻、电容组合的RC型滤波电路，通过选取合适阻值大小的电阻、合适电容值大小的电容，实现了输出高压既有纹波系数小又有自动调整APD倍增因子、避免APD器件击穿失效的功能。RC型滤波电路的电阻取值一般是10KΩ-100KΩ之间，电阻值不能太大，也不能太小。电阻值太大，反偏高压值达不到APD器件正常工作的要求；电阻值太小，又起不到保护APD器件的作用。本技术温度线性补偿的方法彻底解决了在0-70℃的不同温度情况下，不同厂家的APD器件的灵敏度的稳定性。例如，对于Nortel公司的2.5Gb/s APD器件ATA2400，在0-70℃不同温度下，APD管芯的击穿电压随温度变化的系数是+0.1V/℃，而在常温25℃下APD器件的工作电压是50V左右，即APD器件的工作电压随温度变化的斜率是+0.1V/50V/℃＝+0.2％/℃。采用本方法，合理选取了与热敏电阻Rt(型号是Beta THERM 10K4CG364)相并联的电阻Rp＝3KΩ，使得电路反偏高压输出随温度变化的斜率是+0.18％/℃；补偿斜率基本达到要求。经实验验证，在0-70℃不同温度下灵敏度基本维持恒定，达到变化值＜0.5dBm的要求。自动保护APD器件的功能彻底避免了工作电压超过额定电压而导致的APD器件击穿失效的问题。APD器件的击穿，主要由输入的光功率过大引起的。因为如果输入光功率过大，将导致APD器件的反向电流超过它能承受的范围，使得APD器件反向击穿而损坏。例如，Nortel公司的2.5Gb/s APD器件ATA2400反向光电流的极限参数是1mA，如果在原有的反偏高压通路上加上电阻器R来限流，则可将电流限制在0.5mA以内，即使光功率超过过载光功率(典型值是-7dBm)达到-4dBm时，光电流仍然小于1mA，避免了反向击穿；同时由该电阻和电容又组成了RC型滤波电路，可以起到滤除纹波、降低电源噪声的作用。权利要求1.一种APD器件温度补偿电路，由直流DC-DC转换器、开关场效应管、电感升压电路、整流滤波电路和温度反馈控制电路构成，其中直流DC-DC转换器的输出依序连接开关场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＡＰＤ器件温度补偿电路，由直流ＤＣ－ＤＣ转换器、开关场效应管、电感升压电路、整流滤波电路和温度反馈控制电路构成，其中直流ＤＣ－ＤＣ转换器的输出依序连接开关场效应管　　电感升压电路　　整流滤波电路，温度反馈控制电路输入端与整流滤波电路的输出端相连，其输出端与直流ＤＣ－ＤＣ转换器的输入端相接，温度反馈控制电路由热敏电阻Ｒｔ与补偿电阻Ｒｐ并联构成，其特征在于：在整流滤波电路的输出端还连接有一个ＲＣ型滤波电路，在补偿电阻Ｒｐ子路上还串联有一个电位器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡毅，
申请(专利权)人：武汉电信器件公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]