基于DS3501的APD偏壓溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

摘要：介紹了DS3501的工作原理，針對(duì)APD偏置電壓需要進(jìn)行精確溫度補(bǔ)償的耍求，設(shè)計(jì)了一種高精度、寬動(dòng)態(tài)范目的APD偏壓自動(dòng)補(bǔ)償電路。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，APD偏壓相對(duì)誤差小于0．25％。將該補(bǔ)償電路應(yīng)用于熒光法溶解氧測(cè)量系統(tǒng)中，顯著提高了系統(tǒng)測(cè)量精度，測(cè)量結(jié)果相對(duì)誤差小于1％。
關(guān)鍵詞：APD；自動(dòng)偏壓補(bǔ)償；DS3501；精度

雪崩光電二極管(APD)具有很高的靈敏度和內(nèi)部增益，可大大提高探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)靈敏度和信噪比。因而在微弱光電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但同時(shí)它也有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，即增益隨溫度變化，因而應(yīng)用時(shí)需做偏壓溫度補(bǔ)償，以保證APD的增益恒定。但現(xiàn)有的補(bǔ)償方法中?；蛐枰⑻幚砥鬟M(jìn)行控制，或電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。由此，文中提出了一種基于DS3501的APD偏壓溫度補(bǔ)償電路，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)APD偏壓精確補(bǔ)償，無需微處理器控制，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

1 溫度對(duì)APD增益的影響及補(bǔ)償方法
SILICON-SENSOR公司AD系列APD的增益Gain由偏置電壓UR與UBR的比值k決定，k越大，增益越大。但是，APD的擊穿電壓UBR受溫度影響，溫度系數(shù)為0．45 V／℃，在偏置電壓UR不變的情況下，UBR隨溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)波動(dòng)，如圖1所示。APD增益的變化將直接影響到光信號(hào)的測(cè)量，導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)較大誤差。

由以上分析可知，當(dāng)溫度發(fā)生變化從而引起擊穿電壓UBR變化時(shí)，需調(diào)整偏置電壓UR，使保持不變，以保證APD增益Gain恒定。假設(shè)溫度時(shí)，APD擊穿電壓為UBRO，偏置電壓為URO，可得偏壓計(jì)算公式：
UR=k(UBRO+0．45(T-T0)) (1)
以此公式為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)APD偏壓溫度補(bǔ)償電路。