APD反偏电压控制系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示一种ＡＰＤ反偏电压控制系统及方法，ＡＰＤ反偏电压控制系统包括温度测量单元、控制单元、数字电位器；所述温度测量单元用以获取ＡＰＤ及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；所述控制单元包括一ＡＤ转换器，该ＡＤ转换器用以把接收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元计算出所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调节ＡＰＤ的反偏电压。本发明专利技术提出的ＡＰＤ反偏电压控制系统，可使ＡＰＤ反偏电压满足ＡＰＤ增益不变的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能控制
，涉及一种电压控制系统及方法，尤其涉及一 种APD反偏电压控制系统及方法。
技术介绍
雪崩光电二极管(APD)是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩 光电二极管具有内部增益和放大的作用， 一个光子可以产生10-100对光生电子 空穴对，从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏 压下，反向偏压越高，耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度 达到一定程度时，耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速，而获得巨大的动 能，它们与晶格发生碰撞，就会产生新的二次电离的光生电子空穴对，新的电子 空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能，再一次与晶格碰撞又产生更多的光 生电子空穴对，如此下去，形成了所谓的"雪崩"倍增，使信号电流放大。然而，APD随温漂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。理论上可以证明APD的增益是其偏压V和温度T的函数，二者共同决定APD 工作时的增益，而且在维持APD增益比较恒定的条件下，其偏压和温度之间存在 一定的关系。因此，可以控制APD的偏压使之随温度按一定的规律改变。这样就 可以维持APD增益基本恒定，保证其正常工作。这就是对APD温度漂移的偏压补 偿原理。偏压补偿方法有两种，典型的是让APD工作在恒定的温度环境中，也 就是恒温控制；另一种是根据温度变化来调节APD的反偏电压，使得APD的增益 不变。利用APD的放大增益G=l+Rf/Rl+Rx,其中Rf为放大器反馈电阻，Rl为固 定偏离电阻，Rx为数字电位器电阻；利用调节Rx来保持G不变。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种APD反偏电压控制系统，可使APD 反偏电压满足APD增益不变的要求。另外，本专利技术还提供上述APD反偏电压控制系统的控制方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种APD反偏电压控制系统，其包括温度测量单元、控制单元、数字电位器； 所述温度测量单元用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模 拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；所述控制单元包括一AD转 换器，该AD转换器用以4巴接收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元计算出 所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调 节APD的反偏电压。作为本专利技术的一种优选方案，所述控制单元包括存^f渚单元，该存储单元存4渚 与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息 是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR0M。控制单元把数字电位 器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出控制信号，以控制数字电位器 调节到对应电阻值。较佳地，所述接口为IIC接口。作为本专利技术的一种优选方案，所迷温度测量单元为铂电阻测温电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通 过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节APD的反偏电 压。上述APD反偏电压控制系统的控制方法，包括如下步骤A、 所述温度测量单元获取APD工作环境温度信息，并把该温度信息转化为 模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；B、 所述控制单元的AD转换器把接收到的模拟信号转化为数字信号；C、 控制单元根据所述获取的数字信号计算出温度信息，并根据该温度信息 调节所述数字电位器的电阻值，从而调节APD的反偏电压。作为本专利技术的一种优选方案，所述控制单元包括存储单元，该存储单元存储 与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息 是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR0M。控制单元把数字电位 器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出控制信号，以控制数字电位器 调节到对应电阻值。较佳地，所述接口为IIC接口。作为本专利技术的一种优选方案，所述温度测量单元为铂电阻测温电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通 过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节APD的反偏电压。本专利技术的有益效果在于本专利技术提出的APD反偏电压控制系统，可使APD 反偏电压满足APD增益不变的要求。附图说明图1为本专利技术系统的组成示意图。 图2为本专利技术方法的流程图。具体实施方式 实施例一下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。请参阅图l,本专利技术揭示了一种APD反偏电压控制系统，其包括温度测量单 元ll、控制单元12、电压控制电路15;控制单元12与温度测量单元11、电压 控制电路15连接。电压控制电路15包括数字电位器16、放大电路17。所述温度测量单元11用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息 转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元12。本实施例中， 温度测量单元为柏电阻测温电路。所述控制单元12包括AD转换器13、存储单元14。 AD转换器13用以把接 收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元12通过该数字信号计算出所述获取 的温度信息，并根据该温度信息控制电压控制电路15调节APD的反偏电压。存储单元14存储与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器16抽头 位置的控制信息，该信息是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR(M。 控制单元12把数字电位器16抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器16输 出控制信号，以控制数字电位器16调节到对应电阻值；从而调节放大电路17的放大倍数，由此调节APD的反偏电压。较佳地，所述接口为nc接口。以上介绍了本专利技术APD反偏电压控制系统的组成，以下通过图2介绍上述APD反偏电压控制系统的控制方法，包括如下步骤步骤A、所述温度测量单元获取APD及其周边的温度信息；步骤B、把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；步骤C、所述控制单元的AD转换器把接收到的模拟信号转化为数字信号； 步骤D、控制单元12把数字电位器16抽头位置的控制信息通过IIC接口向数字电位器16输出控制信号，以控制数字电位器16调节到对应电阻值；从而调节放大电路17的放大倍数，由此调节APD的反偏电压。通过以上改进，本专利技术提出的APD反偏电压控制系统，可使APD反偏电压满 足APD增益不变的要求。实施例二本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，存储单元14设置于数字电 位器16中。具体地，数字电位器包括数字控制电路、存储器、RDAC (电阻串数模转 换器)电路。数字控制电路用于将输入的控制信号进行处理后控制RDAC;非 易失性存储器用来存储控制信号和电位器的抽头位置。RDAC电路是数字电位器的重要组成部分，它是一种特殊的数/模转换电 路，与一般的数/模电路不同的是，转换后的模拟量不是电压值，而是电阻值。这里本专利技术的描述和应用是iJt明性的，并非想将本专利技术的范围限制在上述实 施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技 术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚 的是，在不脱离本专利技术的精神或本质特征的情况下，本专利技术可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本专利技术范围和 精神的情况下，可以对这里所披露本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＡＰＤ反偏电压控制系统，其特征在于，其包括温度测量单元、控制单元、数字电位器；　所述温度测量单元用以获取ＡＰＤ及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；　所述控制单元包括一ＡＤ转 换器，该ＡＤ转换器用以把接收到的模拟信号转化为数字信号；　控制单元计算出所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调节ＡＰＤ的反偏电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正，皋魏，席刚，尚利军，周正仙，仝芳轩，刘亮，杨斌，郭兆坤，
申请(专利权)人：上海华魏光纤传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]