專利名稱：一種對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及溫度補償電路，尤其是對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐贰?br> 背景技術(shù)：
雪崩光電二極管(APD)是一種高靈敏的光電轉(zhuǎn)換器件，被廣泛地應(yīng)用于分布光纖溫度傳感器、光通信、激光測距等領(lǐng)域。雪崩光電二極管在正常工作時需加上幾十至幾百伏的反向偏壓，使其進入雪崩區(qū)以獲得最佳靈敏度，最佳偏置電壓大小一般和環(huán)境溫度成正比關(guān)系，環(huán)境溫度越高，所需最佳反向偏置電壓越高，反之則越低。雪崩光電二極管的這一特點使其在具體應(yīng)用時受環(huán)境溫度影響極大，當(dāng)反向偏置工作電壓不變，環(huán)境溫度升高時， 靈敏度劇烈下降，而環(huán)境溫度降低時，又可能使雪崩二極管因反向偏置電壓過高而導(dǎo)致噪聲劇增甚至被擊穿。傳統(tǒng)的解決辦法是給雪崩光電二極管加上恒溫裝置使其保持溫度恒定，但卻大大增加了系統(tǒng)的成本和功耗。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為解決雪崩光電二極管易受環(huán)境溫度影響這一問題，提供一種低成本的對雪崩光電二極管偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐?。本實用新型的對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐钒ǖ谝浑娮?、第二電阻、第三電阻、第四電阻、電位器、?shù)字電位器、單片機系統(tǒng)、溫度傳感器、穩(wěn)壓管、第一晶體三極管和第二晶體三極管，第一電阻、數(shù)字電位器、第二電阻和電位器依次串聯(lián)，第二電阻和數(shù)字電位器的連接點與第二晶體三極管的基極相連，電位器的另一端和活動端相連后與穩(wěn)壓管的一端連接并接地，穩(wěn)壓管的另一端與第二晶體三極管的發(fā)射極及第三電阻的一端共接，第三電阻的另一端與第一晶體三極管的發(fā)射極及第一電阻的另一端相連，第二晶體三極管的集電極與第一晶體三極管的基極及第四電阻的一端共接，第四電阻的另一端與第一晶體三極管的集電極相連，單片機系統(tǒng)的一端與數(shù)字電位器的控制端相連，單片機系統(tǒng)的另一端與溫度傳感器的輸出端相連。上述溫度補償電路中的第一、第二電阻、電位器、數(shù)字電位器、單片機系統(tǒng)以及溫度傳感器構(gòu)成了智能電阻反饋采樣部分，第三電阻和穩(wěn)壓管構(gòu)成了基準(zhǔn)電壓部分，第二晶體三極管和第四電阻構(gòu)成了比較放大部分。第一晶體三極管集電極與第四電阻的連接端為溫度補償電路的輸入端，第一晶體三極管發(fā)射極與第三電阻及第一電阻的連接端為溫度補償電路的輸出端。工作時，將需補償?shù)难┍拦怆姸O管(APD)偏置電壓輸入溫度補償電路，溫度補償電路的輸出偏置電壓提供給APD。溫度補償電路中的智能電阻反饋采樣部分對輸出偏置電壓進行采樣并反饋給比較放大部分，比較放大部分將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓部分送來的基準(zhǔn)電壓之差進行放大并送給第一晶體三極管，經(jīng)第一晶體三極管調(diào)整實現(xiàn)對輸出偏置電壓的調(diào)節(jié)。當(dāng)環(huán)境溫度不變時，數(shù)字電位器的阻值不變，整個溫度補償電路實際上起到的是電壓穩(wěn)定器的作用。當(dāng)環(huán)境溫度變高時，單片機系統(tǒng)接收到溫度傳感器傳來的溫度值，根據(jù)溫度的變高值相應(yīng)提高調(diào)整數(shù)字電位器的阻值，使反饋采樣電壓變低，比較放大部分輸出電壓變高，經(jīng)第一晶體三極管調(diào)節(jié)使輸出偏置電壓變高，反之，當(dāng)環(huán)境溫度變低時，數(shù)字電位器阻值變小，輸出偏置電壓變低，從而起到溫度補償?shù)淖饔?。本實用新型的有益效果是本實用新型的溫度補償電路可有效實現(xiàn)對雪崩光電二極管偏置電壓的溫度補償， 從而解決了雪崩光電二極管受環(huán)境溫度影響大的問題。和傳統(tǒng)的恒溫裝置相比較，采用本實用新型的溫度補償電路成本更低、功耗更低、體積更小。

圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐钒ǖ谝浑娮鑂l、第二電阻R2、第三電阻Rz、第四電阻Rc、電位器VRl、數(shù)字電位器Rd、單片機系統(tǒng) MU1、溫度傳感器TS1、穩(wěn)壓管Dz、第一晶體三極管Tl和第二晶體三極管T2，第一電阻R1、數(shù)字電位器Rd、第二電阻R2和電位器VRl依次串聯(lián)，第二電阻R2和數(shù)字電位器Rd的連接點與第二晶體三極管T2的基極相連，電位器VRl的另一端和活動端相連后與穩(wěn)壓管Dz的一端連接并接地，穩(wěn)壓管Dz的另一端與第二晶體三極管T2的發(fā)射極及第三電阻Rz的一端共接，第三電阻Rz的另一端與第一晶體三極管Tl的發(fā)射極及第一電阻Rl的另一端相連，第二晶體三極管T2的集電極與第一晶體三極管Tl的基極及第四電阻Rc的一端共接，第四電阻Rc的另一端與第一晶體三極管Tl的集電極相連，單片機系統(tǒng)MUl的一端與數(shù)字電位器 Rd的控制端相連，單片機系統(tǒng)MUl的另一端與溫度傳感器TSl的輸出端相連。圖中，Ui為溫度補償電路的輸入偏置電壓，Uo為溫度補償電路的輸出偏置電壓。 第二晶體三極管T2和第四電阻Rc組成比較放大部分。第三電阻Rz和穩(wěn)壓管Dz組成基準(zhǔn)電壓部分，Uz為基準(zhǔn)電壓。第一、第二電阻Rl、R2，數(shù)字電位器Rd、電位器VR1、單片機系統(tǒng) MUl以及溫度傳感器TSl構(gòu)成了智能電阻反饋采樣部分，Uf為反饋采樣電壓，Uf和Uz值之差經(jīng)放大后送給第一晶體三極管Tl，從而起到調(diào)節(jié)輸出偏置電壓Uo的作用。設(shè)R=R2+VR1，Rx=Rl+Rd, U= Uz+Ube2, Ube2為三極管T2基極和發(fā)射極之間的電壓， 由圖1可得Uf=U(1)Uf=UoR/ (R+Rx)(2)由(1)、(2)式可得Uo=U (R+Rx) /R=U (1+Rx/R)(3)由(3)式可知，當(dāng)U和R不變時，輸出電壓Uo隨Rx值的增大而增大，并且Uo與Rx 成線性關(guān)系。Rd采用數(shù)字電位器并受單片機系統(tǒng)MUl控制，溫度傳感器TSl用于檢測環(huán)境溫度變化，并將所測環(huán)境溫度值傳送給單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)根據(jù)收到的環(huán)境溫度值變化情況，實時改變數(shù)字電位器的阻值，從而改變Uo的輸出值。當(dāng)環(huán)境溫度升高時，MUl增加 Rd的阻值，Rx值變大，Uo變大，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，MUl降低Rd的阻值，RX值變小，Uo變小，由此可起到對輸出電壓Uo溫度補償?shù)淖饔谩?br> 權(quán)利要求1. 一種對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐?，其特征是包?第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(Rz)、第四電阻(Re)、電位器(VR1)、數(shù)字電位器(Rd)、單片機系統(tǒng)(MU1)、溫度傳感器(TS1)、穩(wěn)壓管(Dz)、第一晶體三極管(Tl)和第二晶體三極管(T2)，第一電阻(R1)、數(shù)字電位器(Rd)、第二電阻(R2)和電位器(VRl)依次串聯(lián)，第二電阻(R2)和數(shù)字電位器(Rd)的連接點與第二晶體三極管(T2)的基極相連，電位器 (VRl)的另一端和活動端相連后與穩(wěn)壓管(Dz)的一端連接并接地，穩(wěn)壓管(Dz)的另一端與第二晶體三極管(T2)的發(fā)射極及第三電阻(Rz)的一端共接，第三電阻(Rz)的另一端與第一晶體三極管(Tl)的發(fā)射極及第一電阻(Rl)的另一端相連，第二晶體三極管(T2)的集電極與第一晶體三極管(Tl)的基極及第四電阻(Re)的一端共接，第四電阻(Re)的另一端與第一晶體三極管(Tl)的集電極相連，單片機系統(tǒng)(MUl)的一端與數(shù)字電位器(Rd)的控制端相連，單片機系統(tǒng)(MUl)的另一端與溫度傳感器(TSl)的輸出端相連。
專利摘要本實用新型的對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐钒ǖ谝弧谒碾娮?、?shù)字電位器、電位器、單片機系統(tǒng)、溫度傳感器、穩(wěn)壓管和第一、第二晶體三極管。電路中的第一、第二電阻，數(shù)字電位器、電位器、單片機系統(tǒng)、溫度傳感器構(gòu)成了智能電阻反饋采樣部分，第三電阻和穩(wěn)壓管串聯(lián)構(gòu)成了基準(zhǔn)電壓部分，第二晶體三極管和與該晶體三極管集電極相連的第四電阻構(gòu)成了比較放大部分。智能電阻反饋采樣部分對輸出偏置電壓采樣，比較放大部分將反饋采樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較并放大輸給第一晶體三極管；第一晶體三極管根據(jù)環(huán)境溫度實現(xiàn)對輸出偏置電壓調(diào)節(jié)。該溫度補償電路比傳統(tǒng)的恒溫裝置成本低、功耗低、體積小，可有效實現(xiàn)對雪崩光電二極管偏置電壓的溫度補償。
文檔編號H01L31/02GK202134540SQ20112008725
公開日2012年2月1日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者余向東 申請人:中國計量學(xué)院