基于ADL5317的APD偏壓控制／光功率監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)

　　3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

　　ADL5317的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。其內(nèi)部包括電流監(jiān)測(cè)電路、偏置控制電路、GARD電路、VCLH電路、過流和過熱保護(hù)電路。

　　3．1 電流監(jiān)測(cè)電路

　　ADL5317的核心部分是一個(gè)具有電壓跟隨性質(zhì)的精密電流衰減電路，為監(jiān)測(cè)電路輸入端提供精確偏置。該電路采用了結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸入形式的放大器．驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)電路的兩極，同時(shí)保持VAPD端電壓的穩(wěn)定度及非常低的漏電流。該監(jiān)測(cè)電路將流經(jīng)VAPD端的光電流衰減至其1／5，然后傳送至APD光電流監(jiān)測(cè)輸出端(IPDM)。在APD偏置電壓范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)電流與APD光電流之間都保持極高的線性度。

　　3．2偏置控制電路

　　VAPD端與VSET端通過一個(gè)運(yùn)算放大器相連，在線性工作模式下，兩者電壓之間存在一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系：

　　同時(shí)VAPD端電壓調(diào)節(jié)范圍與高電壓電源端VPHV之間存在以下關(guān)系：

　　3．3 GARD電路

　　GARD電路主要用來屏蔽VAPD線路不受漏電流的影響，以及濾除偏置控制電路的噪聲。GARD電路由VSET端運(yùn)算放大器通過一個(gè)20 k歐姆的電阻進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該電阻與GARD端外接電容構(gòu)成RC網(wǎng)絡(luò)，用于濾除運(yùn)算放大器反饋網(wǎng)絡(luò)的熱噪聲。

　　GARD電路的噪聲和小信號(hào)的截止頻率定義如下：

　　其中：f3dB是內(nèi)部電阻20 k歐姆和外接電容CGRD構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率；CGRD是GARD端至地的濾波電容。

　　CGRD的容值越大(最大約0．01μF)，ADL5317在最低輸入電流處的噪聲抑制性能越好，但是同時(shí)會(huì)延緩對(duì)VSET端電壓變換的響應(yīng)時(shí)間。

　　3．4 VCLH電路

　　高電壓箝制電路(VCLH)是用于限制APD偏置電壓不能超過VCLH端電壓。其內(nèi)部通過一只25k歐姆電阻將電位設(shè)置在相對(duì)于VPHV始終低2．0 V處，并不受溫度影響。

　　在線性模式下，VCLH端與VPHV端連接，可擴(kuò)展線性工作范圍(上限高達(dá)VPHV-1．5 V)。在電源跟隨模式下，VCLH端則必須置空。 3．5 過流和過溫保護(hù)電路

　　FALT是集電極開路邏輯輸出端(低電平有效)，用于警示是否有過流或過熱狀況出現(xiàn)。

　　當(dāng)流經(jīng)APD的光電流超過18 mA時(shí)，F(xiàn)ALT將報(bào)警，并將電流監(jiān)測(cè)電路關(guān)閉，以降低APD的電流和偏壓。直到光電流下降到VSET運(yùn)算放大器的電流限定值(約2．5 mA)以下時(shí)，電流監(jiān)測(cè)電路將會(huì)重新工作，VAPD端電壓恢復(fù)到其正常工作水平。