光电雪崩二极管（APD）自动参数测试仪制造技术

光电雪崩二极管（APD）自动参数测试仪，属测试测量仪器技术领域。APD管的参数离散性很明显，增加了采用APD管的设备的调试难度，本实用新型专利技术提供了一种快速准确测量出APD的主要参数和绘制APD管的伏安特性曲线的装置，包括电源电路、控制电路、测量电路和显示电路；由单锂电池供电，产生正5V和负5V直流电压对模拟小信号处理电路供电；以2mV的步进产生6V至75V的实现电压扫描提供给APD管偏置电压，该偏压电路具有快速响应的过流保护功能，采用10位的AD的单片机对APD管在不同偏压下的电流进行测量，绘出APD管的伏安特性曲线，并将计算得到的APD参数显示在TFT-LCD屏上，本实用新型专利技术适合于便携。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光电雪崩二极管(APD)测试设备，属测试测量仪器

技术介绍
光电雪崩二极管(APD)是光电领域广泛采用的一种光电转换器件，其有极高的光电转换灵敏度和很短的反应时间。但光电雪崩二极管(APD)的参数离散性很明显，同批次的产品其参数差别也较大，增加了采用APD管的设备的调试难度。如何快速准确测量出APD的主要参数和绘制APD管的伏安特性曲线有重要的理论和实践意义。测量光电电雪崩二极管的重要参数和光电转换曲线面临着几个关键问题:1、不同光电雪崩二极管进入雪崩过程所需电压范围较宽，大部分通信用APD管偏压从30V至80V左右，且其对电压噪声非常敏感，如何产生满足条件的偏压是测试中面临的第一个问题。2、光电电雪崩二极管一旦进入雪崩状态在无限流电路情况下其电流迅速增加而损坏，其时间仅在微秒级，测量中必须保证AH)不损坏，快速保护电压是必不可少的。3、如何从测试过程中得出光电雪崩二极管的主要参数需要综合分析测量的原始数据。4，以直观的形式显示出测量参数和曲线。5，传统的设备以市电供电，无法适应野外测试的要求。以上四个问题阻碍了光电雪崩二极管参数自动测试仪的开发，目前国内没有专利成果公开，国外的Aro参数测试仪使用市电无法适应野外测试要求。根据以上分析，通过研究我们设计的便携式APD参数自动测试仪较好的解决了这几个问题。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种测量设备，实现APD管主要参数测量和绘制APD管的伏安特性曲线，解决使用APD过程中参数调节不当工作不正常和造成设备损坏的实际问题。我们提出的方案较好的解决了上述主要的几个问题，成功研发了 Aro参数自动测试仪仪器使用单锂电池供电，具备野外测试能力。为了达到上述的目的，本技术采用以下的技术方案:光电雪崩二极管(APD)自动参数测试仪，包括电源电路、控制电路、测量电路和显示电路；所述的电源电路是由单3V至5V电池供电，通过低噪音开关电源电路转化为正5V和负5V直流电压对模拟小信号处理电路供电；通过由12位D/A在1.2V参考电压下产生精密的控制电压，控制偏压产生电路，以2mV的精度将所述的单3V至5V电池电压升压至6V至75V，为APD提供合适的偏压，实现电压扫描，该偏压电路具有快速响应的过流保护功能使APD管免于异常时损坏；所述的测量电路使用集成10位的AD的单片机实现了对APD管在不同偏压下的电流进行测量；所述的显示电路将依据测量值绘出APD管的伏安特性曲线，并将计算得到的APD参数显示在TFT-1XD屏上。所述的显示电路使用总线接口的TFT-1XD，实现丰富的曲线和参数显示。所述的电源电路、偏压产生电路和高速低噪音放大电路为一块独立的模拟信号处理电路板，输入端连接一只3.6V的锂电池，输出端有输出-5V、+5V、+12V +80V可调直流电压与测量输出和地的 五根输出引线和电压调整输入引线。控制电路板和显示电路为一块独立的电路板，其上包括与电源电路板的接口、用于调整APD偏压的12位D/A转换器电路、按键电路、集成10位A/D的MCU电路；显示电路由一块支持MPU总线接口的320*240 IXD为核心构成，其与MCU的连接以16位总线的方式实现，加快了绘制APD伏安特性曲线和显示的速度。附图说明图1是本技术的总体结构框图；图2是本技术的电源电路和低噪音微弱信号放大电路；图3是本技术APD偏置电压产生电路；图4是本技术的控制测量和显示电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明:图1中，(I)电源电路实现由单锂电池输入3.6V电压升压并稳定输出+5V，电压反转输出稳定的-5V电源，+5V 一路供双电源运放另一路经LDO输出3.3V供控制显示部分。为延长电池使用时间，要求静态电流小，转换效率高。(2)小信号放大部分负责放大APD产生的微弱光电流，光电流在微安级要求放大电路具有很低的电噪音密度，同时有很高的响应速度。(3)所需加的APD偏压因不同的APD管在20至80V范围内变动应能精确调节，同时应有完善的保护功能。(4)控制测量和显示电路由集成10位A/D的微处理器和12位D/A与分辩率为320*240的TFT IXD构成。图2中，由UlOl构成升压电路，RlOO设置输出电流限流门限，RlOU R102设置输出电压，本设计输出 为5V。UlOl为核心构成电压反转电路，输出电压为-5V。U102为核心构成微弱信号放大电路，使用低噪音高速跨阻运放实现。将微安级光电流转换为伏级电压供给测量电路。图3中，U103为核心构成AH)偏压电路。当6脚的控制电压低于1.2V时输出电压与U103的6脚的控制电压成线性关系，实现了输出电压的准确控制，R112和R113设置输出电压的最大值，本方案设为75V，输出电压能在6V至75V线性可调。U103的10脚以1:1输出APD的镜像监控电流。9脚电阻R106设置APD管的瞬态保护电流。动作时间在微秒级，确保APD管不被损坏。图4中，U200为测量控制与显示部分的稳压器件，稳定输出3.3V。U201为集成10位A/D的单片机，U201的并行端口 POO P07和P20 P27接TFT显示模块的16位数据端，三级管Q200接TFT_IXD的背光控制端，实现背光的软件控制以达到节能和延长电池使用时间。U201为12位D/A转换器，其输出的电压控制APD管的偏置电压变化。U202设置A/D转换的参考电压，使用1.25V的精密参考电压集成电路。测试时，单片机由D/A转换器输出低到高的控制电压，同时由内置10位D/A间接测量APD的电流。记录下AH)管的雪崩电压和漏电流等参数，由各电压下对应的电流绘制出APD管的伏安特性曲线供设计人员设计参考。本技术专利的雪崩二极管(APD)自动参数测试仪具有测量AH)管参数和绘制相应的伏安特性曲线的功能，由单电池供电无对市电供电的依赖对环境的适应性强，由TFT_IXD显示方便 直观，解决了 APD管参数测试的困难。权利要求1.光电雪崩二极管(APD)自动参数测试仪，其特征在于:包括电源电路、控制电路、测量电路和显示电路；所述的电源电路是由单3V至5V电池供电，通过低噪音开关电源电路转化为正5V和负5V直流电压对模拟小信号处理电路供电；通过由12位D/A在1.2V参考电压下产生精密的控制电压，控制偏压产生电路，以2mV的精度将所述的单3V至5V电池电压升压至6V至75V，为APD提供合适的偏压，实现电压扫描，该偏压电路具有快速响应的过流保护功能使APD管免于异常时损坏；所述的测量电路使用集成10位的AD的单片机实现了对APD管在不同偏压下的电流进行测量；所述的显示电路将依据测量值绘出APD管的伏安特性曲线，并将计算得到的APD参数显示在TFT-1XD屏上。2.根据权利要求1所述的光电雪崩二极管(APD)自动参数测试仪，其特征在于，所述的显示电路使用总线接 口的TFT-1XD，实现丰富的曲线和参数显示。专利摘要光电雪崩二极管(APD)自动参数测试仪，属测试测量仪器
APD管的参数离散性很明显，增加了采用APD管的设备的调试难度，本技术提供了一种快速准确测量出APD的主要参数和绘制APD管的伏安特性曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
光电雪崩二极管（APD）自动参数测试仪，其特征在于：包括电源电路、控制电路、测量电路和显示电路；所述的电源电路是由单3V至5V电池供电，通过低噪音开关电源电路转化为正5V和负5V直流电压对模拟小信号处理电路供电；通过由12位D/A在1.2V参考电压下产生精密的控制电压，控制偏压产生电路，以2mV的精度将所述的单3V至5V电池电压升压至6V至75V，为APD提供合适的偏压，实现电压扫描，该偏压电路具有快速响应的过流保护功能使APD管免于异常时损坏；所述的测量电路使用集成10位的AD的单片机实现了对APD管在不同偏压下的电流进行测量；所述的显示电路将依据测量值绘出APD管的伏安特性曲线，并将计算得到的APD参数显示在TFT?LCD屏上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆立，陈善荣，杨永东，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：实用新型
国别省市：