一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节电路制造技术

本发明专利技术提供了一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节电路，电路包括DC

【技术实现步骤摘要】
一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节电路


[0001]本专利技术涉及激光测距
，具体涉及一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节电路。

技术介绍

[0002]雪崩光电二极管(APD)是一种光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P
‑
N结上加上反向偏压后，射入的光被P
‑
N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象。将其应用在激光雷达的激光接收电路中时，利用了APD在击穿电压下载流子的雪崩倍增效应来增益、放大光电信号，以提高检测的灵敏度。
[0003]然而，温度对APD的影响非常大，会严重影响APD增益的稳定性。APD的击穿电压会随温度的上升而上升，如果保持APD的工作电压不变，则APD的增益幅度和测量精度随之降低。为了使APD能够获得稳定的增益，可以通过控制APD的工作电压随温度变化而改变。
[0004]传统的APD偏置电压调节是通过温度传感器采集温度，并发送给数字芯片，数字芯片再通过对比当前温度，输出合适的电压信号。该方案严重依赖数字芯片运算资源，在没有数字芯片时该方案无法正常工作，而且温度补偿精度受限于数字芯片的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电路简单，工作可靠的基于热敏电阻的APD偏置电压调节电路，有效提高了APD增益的稳定性。
[0006]一种激光测距中APD偏压调节电路包括：DC
‑
DC升压芯片部分，倍压电路部分，滤波电路和APD部分，热敏电阻反馈调节电路部分。
[0007]DC
‑
DC升压芯片部分包括DC
‑
DC升压芯片和第一电感和第一电容，其中，所述DC
‑
DC升压芯片的电源输入引脚和使能引脚分别与+5V外接电源连接，反馈引脚与倍压电路，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。
[0008]倍压电路部分包括第一至第五二极管和第二至第六电容，其中，所述第一至第五二极管首尾相连，第一二极管正极接第一电感负极，第五二极管接第一电阻正极；第二电容一端接第一二极管负极，一端接地；第三电容一端接第一二极管正极，一端第二二极管负极；第四电容一端接第二二极管正极，一端第三二极管负极；第五电容一端接第三二极管正极，一端第四二极管负极；第六电容一端接第四二极管正极，一端第五二极管负极。
[0009]滤波电路和APD部分包括第一电阻，第二电阻，第七电容，第八电容和APD，其中，第一电阻一端接第五二极管负极，另一端接二电阻，第二电阻另一端接APD阴极；第七电容和第八电容分别接第一电阻两端。
[0010]热敏电阻反馈调节部分包括第三电阻，热敏电阻和乘法器，其中，第三电阻一端接APD阴极，另一端接DC
‑
DC升压芯片开关引脚；热敏电阻一端接第三电阻，另一端接地；乘法器V引脚接+5V电源，X引脚和Y引脚接在第三电阻与第四电阻之间，Z引脚接数字地，W引脚接DC
‑
DC升压芯片的反馈引脚。
[0011]本专利技术所提出的方案相较于传统方案，无需数字芯片，不需要额外的运算资源，体积更小，结构更简单，调节偏置电压性能更加迅速准确。
[0012]技术效果：本专利技术的方法及电路可使APD自动处于最佳偏置电压范围内，有效增强APD增益的稳定性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的电路示意图。
[0014]图2为本专利技术实施例中的结果图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例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作出创造性劳动的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。
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0017]如图1所示，本专利技术实施例公开了一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节方法及电路，包括DC
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DC升压芯片部分、倍压电路部分、滤波电路和APD部分和热敏电阻反馈调节电路部分。
[0018]DC
‑
DC升压芯片部分包括DC
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DC升压芯片和第一电感和第一电容，该部分主要功能是通过DC
‑
DC升压芯片产生偏置电压，并通过FB引脚的反馈电压和内部的参考电压V
ref
来调整偏置电压大小。
[0019]倍压电路部分包括第一至第五二极管和第二至第六电容，该部分主要功能是将DC
‑
DC升压芯片产生的偏置电压进行倍压放大，根据DC
‑
DC升压芯片产生的偏置电压大小和所需最大偏置电压确定放大倍数。设DC
‑
DC升压芯片产生的偏置电压最大值为V
1max
，倍压电路放大倍数为n，最大输出电压为V
2max
，则有：
[0020]V
2max
＝n*V
1max
[0021]滤波电路和APD部分包括第一电阻，第二电阻，第七电容，第八电容和APD，该部分主要功能是对偏置电压进行滤波
[0022]热敏电阻反馈调节部分包括第三电阻，热敏电阻，该部分主要功能是输出电压反馈。热敏电阻是NTC热敏电阻，阻值随温度上升而降低，两个电阻分压比例随之变化，并反馈给DC
‑
DC升压芯片FB引脚。设APD当前的工作电压为V
APD
，则乘法器Y引脚的电压V
Y
为：
[0023][0024]乘法器W引脚的电压V
W
为：
[0025]V
W
＝V
X
*V
X
+V
Z
[0026]由上式变形可得系统稳定时的APD工作电压为：
[0027][0028]且V
APD
≤V
2max
。
[0029]图2展示了本专利技术的电压调节结果，其中实线是APD工作电压随温度变化的曲线，灰色区域是不同温度下的APD理想工作电压范围。
[0030]在一些实施例中，R4热敏电阻可由多个热敏电阻组合而成，以满足APD工作电压与温度的关系。
[0031]在一些实施例中，第三电阻可以是PTC热敏电阻，R4是定值电阻，且R3PTC热敏电阻可由多个热敏电阻组合而成。
[0032]在一些实施例中，乘法器的X和Z引脚，可根据不同APD的温度—击穿电压关系进行调整，以满足不同APD在不同温度下都能满足工作要求。
[0033]以上仅为本专利技术较佳的实施例，并非因此限制本专利技术的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本专利技术说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本专利技术的保护范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热敏电阻的全自动APD偏置电压调节电路，其特征在于：包括DC
‑
DC升压芯片部分，倍压电路部分，滤波电路和APD部分，热敏电阻反馈调节电路部分，DC
‑
DC升压芯片部分、倍压电路部分、滤波电路部分和热敏电阻反馈调节电路部分依次连接，最后再将热敏电阻反馈调节部分连接到DC
‑
DC升压芯片部分；DC
‑
DC升压芯片部分用于产生APD所需偏置电压；倍压电路部分用于将DC
‑
DC升压芯片部分产生的偏置电压进行整数倍放大；滤波电路和APD部分用于降低偏置电压纹波，为APD提供稳定的电压；热敏电阻反馈调节电路部分用于为APD提供电压的温度补偿。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：通过热敏电阻和定值电阻对APD的偏置电压进行分压，分压值再通过乘法运算器进行运算，得到反馈电压。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：DC
‑
DC升压芯片部分包括DC
‑
DC升压芯片和第一电感和第一电容，其中，所述DC
‑
DC升压芯片的电源输入引脚和使能引脚分别与+5V外接电源连接，反馈引脚接反馈部分调节部分的乘法器的W引脚，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。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：倍压电路部分包括第一至第五二极管和第二至第六电容，其中，所述第一至第五二极管首尾相连，第一二极管正极接第一电感负极，第五二极管接第一电阻正极；第二电容一端接...

【专利技术属性】
技术研发人员：温尚松，孙剑，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：