專利名稱：Apd反偏電壓控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于智能控制技術領域，涉及一種電壓控制系統(tǒng)及方法，尤其涉及一 種APD反偏電壓控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
雪崩光電二極管(APD)是一種建立在內(nèi)光電效應基礎上的光電器件。雪崩 光電二極管具有內(nèi)部增益和放大的作用， 一個光子可以產(chǎn)生10-100對光生電子 空穴對，從而能夠在器件內(nèi)部產(chǎn)生很大的增益。雪崩光電二極度管工作在反向偏 壓下，反向偏壓越高，耗盡層當中的電場強度也就越大。當耗盡層中的電場強度 達到一定程度時，耗盡層中的光生電子空穴對就會被電場加速，而獲得巨大的動 能，它們與晶格發(fā)生碰撞，就會產(chǎn)生新的二次電離的光生電子空穴對，新的電子 空穴對又會在電場的作用下獲得足夠的動能，再一次與晶格碰撞又產(chǎn)生更多的光 生電子空穴對，如此下去，形成了所謂的"雪崩"倍增，使信號電流放大。
然而，APD隨溫漂的變化嚴重影響其增益的穩(wěn)定性，甚至引起測量精度的惡 化。理論上可以證明APD的增益是其偏壓V和溫度T的函數(shù)，二者共同決定APD 工作時的增益，而且在維持APD增益比較恒定的條件下，其偏壓和溫度之間存在 一定的關系。因此，可以控制APD的偏壓使之隨溫度按一定的規(guī)律改變。這樣就 可以維持APD增益基本恒定，保證其正常工作。這就是對APD溫度漂移的偏壓補 償原理。偏壓補償方法有兩種，典型的是讓APD工作在恒定的溫度環(huán)境中，也 就是恒溫控制；另一種是根據(jù)溫度變化來調(diào)節(jié)APD的反偏電壓，使得APD的增益 不變。利用APD的放大增益G=l+Rf/Rl+Rx,其中Rf為放大器反饋電阻，Rl為固 定偏離電阻，Rx為數(shù)字電位器電阻；利用調(diào)節(jié)Rx來保持G不變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種APD反偏電壓控制系統(tǒng)，可使APD 反偏電壓滿足APD增益不變的要求。另外，本發(fā)明還提供上述APD反偏電壓控制系統(tǒng)的控制方法。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案
一種APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其包括溫度測量單元、控制單元、數(shù)字電位器； 所述溫度測量單元用以獲取APD及其周邊的溫度信息，并把該溫度信息轉(zhuǎn)化為模 擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元；所述控制單元包括一AD轉(zhuǎn) 換器，該AD轉(zhuǎn)換器用以4巴接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；控制單元計算出 所述獲取的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位器的電阻值，從而調(diào) 節(jié)APD的反偏電壓。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制單元包括存^f渚單元，該存儲單元存4渚 與APD工作環(huán)境溫度的數(shù)字信號對應的數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息，該信息 是通過多次試驗獲得；較佳地，所述存儲單元為EEPR0M?？刂茊卧褦?shù)字電位 器抽頭位置的控制信息通過接口向數(shù)字電位器輸出控制信號，以控制數(shù)字電位器 調(diào)節(jié)到對應電阻值。較佳地，所述接口為IIC接口。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所迷溫度測量單元為鉑電阻測溫電路。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字電位器還連接有一放大電路；所述通 過調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的電阻控制該放大電路的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電 壓。
上述APD反偏電壓控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟
A、 所述溫度測量單元獲取APD工作環(huán)境溫度信息，并把該溫度信息轉(zhuǎn)化為 模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元；
B、 所述控制單元的AD轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；
C、 控制單元根據(jù)所述獲取的數(shù)字信號計算出溫度信息，并根據(jù)該溫度信息 調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位器的電阻值，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制單元包括存儲單元，該存儲單元存儲 與APD工作環(huán)境溫度的數(shù)字信號對應的數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息，該信息 是通過多次試驗獲得；較佳地，所述存儲單元為EEPR0M。控制單元把數(shù)字電位 器抽頭位置的控制信息通過接口向數(shù)字電位器輸出控制信號，以控制數(shù)字電位器 調(diào)節(jié)到對應電阻值。較佳地，所述接口為IIC接口。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述溫度測量單元為鉑電阻測溫電路。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字電位器還連接有一放大電路；所述通 過調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的電阻控制該放大電路的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，可使APD 反偏電壓滿足APD增益不變的要求。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的組成示意圖。 圖2為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施方式
實施例一
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
請參閱圖l,本發(fā)明揭示了一種APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其包括溫度測量單 元ll、控制單元12、電壓控制電路15;控制單元12與溫度測量單元11、電壓 控制電路15連接。電壓控制電路15包括數(shù)字電位器16、放大電路17。
所述溫度測量單元11用以獲取APD及其周邊的溫度信息，并把該溫度信息 轉(zhuǎn)化為模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元12。本實施例中， 溫度測量單元為柏電阻測溫電路。
所述控制單元12包括AD轉(zhuǎn)換器13、存儲單元14。 AD轉(zhuǎn)換器13用以把接 收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；控制單元12通過該數(shù)字信號計算出所述獲取 的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息控制電壓控制電路15調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
存儲單元14存儲與APD工作環(huán)境溫度的數(shù)字信號對應的數(shù)字電位器16抽頭 位置的控制信息，該信息是通過多次試驗獲得；較佳地，所述存儲單元為EEPR(M。 控制單元12把數(shù)字電位器16抽頭位置的控制信息通過接口向數(shù)字電位器16輸 出控制信號，以控制數(shù)字電位器16調(diào)節(jié)到對應電阻值；從而調(diào)節(jié)放大電路17的放大倍數(shù)，由此調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。較佳地，所述接口為nc接口。
以上介紹了本發(fā)明APD反偏電壓控制系統(tǒng)的組成，以下通過圖2介紹上述
APD反偏電壓控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟
步驟A、所述溫度測量單元獲取APD及其周邊的溫度信息；
步驟B、把該溫度信息轉(zhuǎn)化為模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控
制單元；
步驟C、所述控制單元的AD轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號； 步驟D、控制單元12把數(shù)字電位器16抽頭位置的控制信息通過IIC接口向
數(shù)字電位器16輸出控制信號，以控制數(shù)字電位器16調(diào)節(jié)到對應電阻值；從而調(diào)
節(jié)放大電路17的放大倍數(shù)，由此調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
通過以上改進，本發(fā)明提出的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，可使APD反偏電壓滿 足APD增益不變的要求。
實施例二
本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，存儲單元14設置于數(shù)字電 位器16中。
具體地，數(shù)字電位器包括數(shù)字控制電路、存儲器、RDAC (電阻串數(shù)模轉(zhuǎn) 換器)電路。數(shù)字控制電路用于將輸入的控制信號進行處理后控制RDAC;非 易失性存儲器用來存儲控制信號和電位器的抽頭位置。
RDAC電路是數(shù)字電位器的重要組成部分，它是一種特殊的數(shù)/模轉(zhuǎn)換電 路，與一般的數(shù)/模電路不同的是，轉(zhuǎn)換后的模擬量不是電壓值，而是電阻值。
這里本發(fā)明的描述和應用是iJt明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實 施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技 術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚 的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和 精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其他變形和改變。
權利要求
1、一種APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括溫度測量單元、控制單元、數(shù)字電位器；所述溫度測量單元用以獲取APD及其周邊的溫度信息，并把該溫度信息轉(zhuǎn)化為模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元；所述控制單元包括一AD轉(zhuǎn)換器，該AD轉(zhuǎn)換器用以把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；控制單元計算出所述獲取的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位器的電阻值，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
2、 根據(jù)權利要求1所述的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元包括存儲單元，該存儲單元存儲與APD工作環(huán)境溫度的數(shù) 字信號對應的數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息，該信息是通過多次試驗獲得；控制單元把數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息通過接口向數(shù)字電位器輸出 控制信號，以控制數(shù)字電位器調(diào)節(jié)到對應電阻值。
3、 根據(jù)權利要求2所述的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述存儲單元為EEPR0M;所述接口為IIC接口。
4、 根據(jù)權利要求1所述的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫度測量單元為柏電阻測溫電路。
5、 根據(jù)權利要求1所述的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字電位器還連接有一放大電路；所述通過調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的電阻控制該放大電路的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié) APD的反偏電壓。
6、 權利要求1所述APD反偏電壓控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下 步驟A、 所述溫度測量單元獲取APD及其周邊的溫度信息，并把該溫度信息轉(zhuǎn) 化為模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元；B、 所述控制單元的AD轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；C、 控制單元根據(jù)所述獲取的數(shù)字信號計算出溫度信息，并根據(jù)該溫度信 息調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位器的電阻值，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。
7、 根據(jù)權利要求6所述的控制方法，其特征在于所述控制單元包括存儲單元，該存儲單元存儲與APD工作環(huán)境溫度的數(shù) 字信號對應的數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息，該信息是通過多次試驗獲得；控制單元把數(shù)字電位器抽頭位置的控制信息通過接口向數(shù)字電位器輸出 控制信號，以控制數(shù)字電位器調(diào)節(jié)到對應電阻值。
8、 根據(jù)權利要求7所述的控制方法，其特征在于所述存儲單元為EEPR0M;所述接口為IIC接口 。
9、 根據(jù)權利要求6所述的控制方法，其特征在于所述溫度測量單元為鉑電阻測溫電路。
10、 根據(jù)權利要求6所述的控制方法，其特征在于所述數(shù)字電位器還連接有一放大電路；所述通過調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的電阻控制該放大電路的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié) APD的反偏電壓。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種APD反偏電壓控制系統(tǒng)及方法，APD反偏電壓控制系統(tǒng)包括溫度測量單元、控制單元、數(shù)字電位器；所述溫度測量單元用以獲取APD及其周邊的溫度信息，并把該溫度信息轉(zhuǎn)化為模擬電信號，而后把該模擬信號發(fā)送至所述控制單元；所述控制單元包括一AD轉(zhuǎn)換器，該AD轉(zhuǎn)換器用以把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；控制單元計算出所述獲取的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息調(diào)節(jié)所述數(shù)字電位器的電阻值，從而調(diào)節(jié)APD的反偏電壓。本發(fā)明提出的APD反偏電壓控制系統(tǒng)，可使APD反偏電壓滿足APD增益不變的要求。
文檔編號H01C10/00GK101533286SQ20091004863
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者仝芳軒, 亮 劉, 周正仙, 尚利軍, 剛 席, 斌 楊, 魏 皋, 郭兆坤, 正 黃 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司