CN101788639A - Apd电压温度曲线测试装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种APD电压温度曲线测试装置及其使用方法，该装置主要由计算机，MCU，DAC，ADC，APD电源，电流电压转换器，温度传感器，APD，可调恒温装置和光源组成，基于MCU实现自动精确测试，同时本发明还具有电路简单，成本低廉，安全可靠等优点，适合光通信、光纤传感等多领域的APD电压温度曲线的测试。

Description

APD电压温度曲线测试装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种APD(雪崩光电二极管)电压温度曲线测试装置及其使用方法，尤其是一种基于单片机的能精确测试APD电压温度曲线的自动测试装置。

背景技术

APD是一种利用半导体材料的光电导效应制成的传感器。APD具有高增益，高灵敏度等特点，在军事和国民经济的各个领域有着广泛用途。例如在光通信、工业自动控制、光度计量、光纤传感等领域。

APD对温度非常敏感，APD的各种电气参数随环境温度的变化而变化，其中变化最大的参数是击穿电压和增益。当温度升高时APD的击穿电压升高，温度降低时APD的击穿电压降低。在APD的工作电压恒定的情况下，环境温度升高，则APD的增益下降，环境温度降低则APD的增益升高。由于APD器件具有较大离散性，它们的击穿电压和电压温度曲线差别较大，厂家一般会提供每个APD基准温度下(通常是25℃时)的击穿电压和对于特定增益的工作电压，但温度系数只会提供一个典型值，并不适合于每一个APD，并且不同温度下温度系数相差很大，因此准确测量增益相同时APD电压随温度变化曲线非常重要，然而现有技术中缺乏自动准确测量的有效手段。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种电路简单，成本低廉，能够实现自动精确测试，方便快捷的APD电压温度曲线测试装置及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明的测试装置主要包括以下部分：

MCU(单片机)：和计算机通信，根据计算机的命令测试APD电压温度曲线，并将测试得到的数据返回计算机。

DAC(数模转换器)：用来将单片机输出的数字信号转换成模拟信号，控制APD电源。

ADC(模数转换器)：将电流电压转换器输出的电压模拟信号转换成数字信号，并发送给单片机。

APD电源：为可调的高压电源，给APD供电。

温度传感器：用来探测APD周围的温度，并将温度信息传递给MCU，该温度传感器可以为数字温度传感器也可以为热敏电阻与ADC的组合电路。

APD：雪崩光电二极管，将光源提供的光信号转换成电流信号。

电流电压转换器：将APD提供的电流信号转换成电压信号。

可调恒温装置：用来调整APD的温度。

光源：为APD提供稳定光信号。

计算机：属于外围设备，用来和单片机通信，并根据单片机返回的信号绘制并显示电压温度曲线。

其中MCU、DAC、APD电源、APD、电流电压转换器、ADC、MCU依次连接形成回路，温度传感器位于APD附近与MCU相连接，APD和温度传感器一起被放置在可调恒温装置内。

具有这种结构的APD电压温度曲线测试装置的使用方法是：

1)将可调恒温装置温度设定为基准温度，温度稳定后打开光源；

2)计算机向MCU发送APD对应基准温度的基准工作电压(此电压值由厂家提供)，MCU控制DAC输出将APD电源输出电压调整到此电压值；

3)MCU读取ADC转换值，将这个值作为APD的基准响应Vbase；

4)计算机向MCU发送测试指令，MCU启动测试APD电压温度曲线程序；

5)设置可调恒温装置的温度在高低温范围内变化；

6)在温度变化过程中MCU将自动调整APD的高压使APD响应等于基准响应Vbase，并记录下各个温度点的温度和APD的电压值；

7)MCU将记录的温度值和电压值发送给计算机，计算机按照这些数据绘制APD电压温度曲线。

上述使用方法中，所述基准温度为25℃，可调恒温装置的高低温变化范围一般是0℃～45℃，为了提高测试精度可以多测试几个温度循环，系统会自动将多个循环的数据求平均来提高测量精度。

本发明APD电压温度曲线测试装置优点是：

1)电路简单，成本低廉；

2)基于单片机自动测试，计算机自动绘图并显示曲线，方便快捷，安全可靠；

3)可以多次循环测量，大大提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明APD电压温度曲线测试装置的结构原理框图。

图2为本发明APD电压温度曲线测试装置的工作流程图。

具体实施方式

下面以本发明APD电压温度曲线测试装置在光纤传感领域中的应用为例，对本发明进行详细的描述。

如图1所示，该测试装置包括以下部分：

MCU(单片机)1：选用NXP公司的1pc2136；

DAC(模数转换器)2：选用AD公司14位的AD5531；

ADC(数模转换器)3：选用AD公司的14位精度7M采样速率的AD7940；

APD电源4：选用国产的300V的高压电源；

电流电压转换器5：主要芯片选用TI(德州仪器)公司的OPA657；

温度传感器6：选用DALLAS公司12位精度数字温度传感器的DS18B20；

APD(雪崩光电二极管)7：使用LMADA PACIFIC INC公司的SAR500APD；

可调恒温装置8：为自制可调恒温箱，温度精度为0.1℃；

光源9：使用自制激光器(激光管使用BOOKHAM的980nm半导体激光管)；

计算机10：是通用的计算机。

其中MCU 1、DAC 2、APD电源4、APD 7、电流电压转换器5、ADC 3、MCU 1依次连接形成回路，温度传感器6位于APD 7附近与MCU 1相连接，APD 7和温度传感器2一起被放置在可调恒温装置8内。

如图2所示，本发明测试装置的使用方法是：

1)将可调恒温装置8温度设定为25℃，温度稳定后打开光源9；

2)计算机10向MCU 1发送APD 7对应25℃时的基准工作电压(此电压值由厂家提供)，MCU 1控制DAC 2输出将APD电源4输出电压调整到此电压值；

3)MCU 1读取ADC 3转换值，将这个值作为APD 7的基准响应Vbase；

4)计算机10向MCU 1发送测试指令，MCU 1启动测试APD 7电压温度曲线程序；

5)设置可调恒温装置8的温度在0℃～45℃范围内变化；

6)在温度变化过程中MCU 1将自动调整APD 7的高压使APD 7响应等于基准响应Vbase，并记录下各个温度点的温度和APD 7的电压值；

7)MCU 1将记录的温度值和电压值发送给计算机10，计算机10按照这些数据绘制出二位坐标图，横轴为温度，纵轴为APD 7电压；

8)为了提高测试精度可以多测试几个温度循环，系统会自动将多个循环的数据求平均来提高测量精度。

总之，本发明的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种APD电压温度曲线测试装置，其特征在于，包括计算机，MCU，DAC，ADC，APD电源，电流电压转换器，温度传感器，APD，可调恒温装置和光源，其中，MCU、DAC、APD电源、APD、电流电压转换器、ADC、MCU依次连接形成回路，温度传感器位于APD附近并与MCU相连接，APD和温度传感器一起被放置在可调恒温装置内。

2.如权利要求1所述的APD电压温度曲线测试装置，其特征在于，所述的温度传感器为数字温度传感器。

3.一种使用权利要求1所述的APD电压温度曲线测试装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将可调恒温装置温度设定为基准温度，温度稳定后打开光源；

2)计算机向MCU发送APD对应基准温度的基准工作电压，MCU控制DAC输出将APD电源输出电压调整到此电压值；

3)MCU读取ADC转换值，将这个值作为APD的基准响应Vbase；

4)计算机向MCU发送测试指令，MCU启动测试APD电压温度曲线程序；

5)设置可调恒温装置的温度在高低温范围内变化；

6)在温度变化过程中MCU将自动调整APD的高压使APD响应等于基准响应Vbase，并记录下各个温度点的温度和APD的电压值；

7)MCU将记录的温度值和电压值发送给计算机，计算机按照这些数据绘制APD电压温度曲线。

4.如权利要求3所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，所述的基准温度为25℃。

5.如权利要求4所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，所述的可调恒温装置的高低温度范围为0℃～45℃。

6.如权利要求5所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，还包括多个温度循环测试的步骤。

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