本技術(shù)屬于sipm溫度補(bǔ)償，具體涉及一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路。

背景技術(shù)：

1、如今硅光電倍增管(silicon?photomultiplier，簡(jiǎn)稱(chēng)sipm)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但是因?yàn)槠秒妷阂欢ǖ那闆r下其增益隨溫度上升而下降這一特性，所以在使用sipm時(shí)，我們需要采用一些方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

2、目前，國(guó)內(nèi)外的sipm溫度補(bǔ)償大多采用微控制器加溫度傳感器、以及集成運(yùn)放和ptc熱敏電阻組成的同相比例放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)sipm的溫度補(bǔ)償。但上述方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，微控制器加溫度傳感器通過(guò)程控的方式可以很精確的控制變化的電壓范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，但是此方法需要的外圍器件較多，并且若需要更換不同溫度系數(shù)的sipm則需要重新對(duì)微控制器進(jìn)行編程。而采用集成運(yùn)放加ptc熱敏電阻組成的同相比例放大電路從理論上來(lái)說(shuō)，也可很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)sipm的溫度補(bǔ)償，但是實(shí)際上因?yàn)闊崦綦娮璧臏囟忍匦酝际欠蔷€(xiàn)性，而sipm的溫度特性為線(xiàn)性。所以根據(jù)上述問(wèn)題，我們需要一種能夠滿(mǎn)足方便更換且線(xiàn)性度好的溫度補(bǔ)償方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其設(shè)計(jì)新穎合理，差動(dòng)電橋電路采用差動(dòng)全橋的方式作為輸入級(jí)，差動(dòng)全橋靈敏度高、并且沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，差動(dòng)電橋的輸出端連接的同相電壓跟隨器可很好的隔離前后級(jí)電路，避免前級(jí)差動(dòng)電橋電路的等效阻抗對(duì)后級(jí)電路產(chǎn)生影響，利用熱敏電阻的溫度特性改變差動(dòng)全橋的電阻值來(lái)得到不同的壓差，并通過(guò)差分求和可得到一定溫度系數(shù)的偏置電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)sipm的溫度補(bǔ)償，便于推廣使用。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：包括依次連接差動(dòng)電橋電路、差分電路和反相求和電路，反相求和電路的輸入端還連接有基準(zhǔn)電壓電路；

3、所述差動(dòng)電橋電路包括差動(dòng)全橋電路、第一同相電壓跟隨器和第二同相電壓跟隨器，所述差動(dòng)全橋電路包括全橋連接的四個(gè)橋臂，其中，第一橋臂包括串聯(lián)連接的電阻r1和電阻r2，第二橋臂包括串聯(lián)連接的電阻r3和電阻r4，第三橋臂包括串聯(lián)連接的電阻r5和電阻r6，第四橋臂包括串聯(lián)連接的電阻r7和電阻r8，5v電源的正極輸出端與電阻r1和電阻r5的連接端連接，5v電源的負(fù)極輸出端與電阻r4和電阻r8的連接端連接，電阻r2和電阻r3的連接端為差動(dòng)全橋電路的第一輸出端，電阻r6和電阻r7的連接端為差動(dòng)全橋電路的第二輸出端；第一同相電壓跟隨器包括型號(hào)為lm358a的運(yùn)放u1，運(yùn)放u1的同相輸入端經(jīng)電阻r9與差動(dòng)全橋電路的第一輸出端連接，運(yùn)放u1的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻r10與運(yùn)放u1的反相輸入端連接，另一路為差動(dòng)電橋電路的第一輸出端v1；第二同相電壓跟隨器包括型號(hào)為lm358a的運(yùn)放u2，運(yùn)放u2的同相輸入端經(jīng)電阻r11與差動(dòng)全橋電路的第二輸出端連接，運(yùn)放u2的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻r12與運(yùn)放u2的反相輸入端連接，另一路為差動(dòng)電橋電路的第二輸出端v2；

4、差分電路包括型號(hào)為lm358a的運(yùn)放u3，運(yùn)放u3的同相輸入端經(jīng)電阻r13與差動(dòng)電橋電路的第一輸出端v1連接，運(yùn)放u3的同相輸入端和電阻r13的連接端經(jīng)電阻r14接地，運(yùn)放u3的反相輸入端經(jīng)電阻r15與差動(dòng)電橋電路的第二輸出端v2連接，運(yùn)放u3的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻r16與運(yùn)放u3的反相輸入端連接，另一路為差分電路的輸出端v3；

5、反相求和電路包括型號(hào)均為opa206的運(yùn)放u4和運(yùn)放u5，運(yùn)放u4的反相輸入端經(jīng)電阻r19與差分電路的輸出端v3連接，運(yùn)放u4的同相輸入端經(jīng)電阻r20接地，運(yùn)放u4的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻r18和電阻r17與基準(zhǔn)電壓電路連接，另一路經(jīng)電阻r21與運(yùn)放u5的反相輸入端連接，運(yùn)放u4的反相輸入端和電阻r19的連接端與電阻r18和電阻r17的連接端連接，運(yùn)放u5的同相輸入端經(jīng)電阻r23接地，運(yùn)放u5的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻r22與運(yùn)放u5的反相輸入端連接，另一路為sipm溫度補(bǔ)償電路輸出；

6、電阻r1和電阻r7為ptc熱敏電阻，電阻r3和電阻r5為ntc熱敏電阻。

7、上述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述運(yùn)放u1和運(yùn)放u2均采用5v單端電源供電，運(yùn)放u3采用±5v雙端電源供電。

8、上述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述運(yùn)放u4和運(yùn)放u5均采用36v單端電源供電。

9、上述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述5v電源通過(guò)boost升壓電路升至36v電源，所述boost升壓電路包括型號(hào)為tps55340的芯片u6。

10、上述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述基準(zhǔn)電壓電路為30v電壓輸出電路，所述30v電壓輸出電路包括36v電源轉(zhuǎn)30v電源電路，所述36v電源轉(zhuǎn)30v電源電路包括型號(hào)為tl431的芯片u7。

11、上述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述ptc熱敏電阻和ntc熱敏電阻的標(biāo)稱(chēng)值均為1kω，所述ptc熱敏電阻的溫度系數(shù)為4100ppm/k，所述ntc熱敏電阻的溫度系數(shù)為3600ppm/k。

12、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1、本實(shí)用新型的差動(dòng)電橋電路采用差動(dòng)全橋的方式作為輸入級(jí)，差動(dòng)全橋靈敏度高、并且沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，差動(dòng)電橋的輸出端連接的同相電壓跟隨器可很好的隔離前后級(jí)電路，避免前級(jí)差動(dòng)電橋電路的等效阻抗對(duì)后級(jí)電路產(chǎn)生影響。

14、2、本實(shí)用新型的差動(dòng)電橋電路可改變阻值對(duì)溫度系數(shù)為20mv/℃以下的sipm進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

15、綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，差動(dòng)電橋電路采用差動(dòng)全橋的方式作為輸入級(jí)，差動(dòng)全橋靈敏度高、并且沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，差動(dòng)電橋的輸出端連接的同相電壓跟隨器可很好的隔離前后級(jí)電路，避免前級(jí)差動(dòng)電橋電路的等效阻抗對(duì)后級(jí)電路產(chǎn)生影響，利用熱敏電阻的溫度特性改變差動(dòng)全橋的電阻值來(lái)得到不同的壓差，并通過(guò)差分求和可得到一定溫度系數(shù)的偏置電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)sipm的溫度補(bǔ)償，便于推廣使用。

16、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：包括依次連接差動(dòng)電橋電路(1)、差分電路(2)和反相求和電路(3)，反相求和電路(3)的輸入端還連接有基準(zhǔn)電壓電路(4)；

2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述運(yùn)放u1和運(yùn)放u2均采用5v單端電源供電，運(yùn)放u3采用±5v雙端電源供電。

3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述運(yùn)放u4和運(yùn)放u5均采用36v單端電源供電。

4.按照權(quán)利要求3所述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述5v電源通過(guò)boost升壓電路升至36v電源，所述boost升壓電路包括型號(hào)為tps55340的芯片u6。

5.按照權(quán)利要求4所述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述基準(zhǔn)電壓電路(4)為30v電壓輸出電路，所述30v電壓輸出電路包括36v電源轉(zhuǎn)30v電源電路，所述36v電源轉(zhuǎn)30v電源電路包括型號(hào)為tl431的芯片u7。

6.按照權(quán)利要求1所述的一種基于差動(dòng)電橋的sipm溫度補(bǔ)償電路，其特征在于：所述ptc熱敏電阻和ntc熱敏電阻的標(biāo)稱(chēng)值均為1kω，所述ptc熱敏電阻的溫度系數(shù)為4100ppm/k，所述ntc熱敏電阻的溫度系數(shù)為3600ppm/k。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種基于差動(dòng)電橋的SiPM溫度補(bǔ)償電路，包括依次連接差動(dòng)電橋電路、差分電路和反相求和電路，反相求和電路的輸入端還連接有基準(zhǔn)電壓電路；所述差動(dòng)電橋電路包括差動(dòng)全橋電路、第一同相電壓跟隨器和第二同相電壓跟隨器。本技術(shù)差動(dòng)電橋電路采用差動(dòng)全橋的方式作為輸入級(jí)，差動(dòng)全橋靈敏度高、并且沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，差動(dòng)電橋的輸出端連接的同相電壓跟隨器可很好的隔離前后級(jí)電路，避免前級(jí)差動(dòng)電橋電路的等效阻抗對(duì)后級(jí)電路產(chǎn)生影響，利用熱敏電阻的溫度特性改變差動(dòng)全橋的電阻值來(lái)得到不同的壓差，并通過(guò)差分求和可得到一定溫度系數(shù)的偏置電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)SiPM的溫度補(bǔ)償。

技術(shù)研發(fā)人員：黎建偉,段毅林,白瀚成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安中核核儀器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231020
技術(shù)公布日：2024/8/20