CN101800254B - 对雪崩光电二极管偏置电压进行温度补偿的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开的对雪崩光电二极偏置电压进行温度补偿的电路包括：第一～第五电阻、电位器、负温度系数热敏电阻、稳压管、第一、第二晶体三极管。电路中的第一、第二电阻，电位器以及负温度系数热敏电阻和第三电阻构成了热敏电阻反馈采样部分，第四电阻和稳压管串联构成了基准电压部分，第二晶体三极管和与该晶体三极管集电极相连的第五电阻构成了比较放大部分。热敏电阻反馈采样部分对输出偏置电压采样，比较放大部分将反馈采样电压和基准电压比较并放大输给第一晶体三极管；第一晶体三极管根据环境温度实现对输出偏置电压的调节。该温度补偿电路可有效实现对雪崩光电二极管偏置电压的温度补偿，和传统的恒温装置相比较，成本更低、功耗更低、体积更小。

Description

对雪崩光电二极管偏置电压进行温度补偿的电路

技术领域

本发明涉及温度补偿电路，尤其是对雪崩光电二极偏置电压进行温度补偿的电路。

背景技术

雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏的光电转换器件，被广泛地应用于分布光纤温度传感器、光通信、激光测距等领域。雪崩光电二极管在正常工作时需加上几十至几百伏的反向偏压，使其进入雪崩区以获得最佳灵敏度，最佳偏置电压大小一般和环境温度成正比关系，环境温度越高，所需最佳反向偏置电压越高，反之则越低。雪崩光电二极管的这一特点使其在具体应用时受环境温度影响极大，当反向偏置工作电压不变，环境温度升高时，灵敏度剧烈下降，而环境温度降低时，又可能使雪崩二极管因反向偏置电压过高而导致噪声剧增甚至被击穿。传统的解决办法是给雪崩光电二极管加上恒温装置使其保持温度恒定，但却大大增加了系统的成本和功耗。

发明内容

本发明的目的是为解决雪崩光电二极管易受环境温度影响这一问题，提供一种低成本的对雪崩光电二极管偏置电压进行温度补偿的电路。

本发明的对雪崩光电二极偏置电压进行温度补偿的电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电位器、负温度系数热敏电阻、稳压管、第一晶体三极管和第二晶体三极管，第一电阻、电位器和第二电阻依次串联，负温度系数热敏电阻和第三电阻并联后的一端与第二电阻的另一端相连，该并联电路的另一端与稳压管的一端相连并接地，电位器的活动端与第二晶体三极管的基极相连，第二晶体三极管的发射极与第四电阻的一端及稳压管的另一端共接，第二晶体三极管的集电极与第一晶体三极管的基极及第五电阻的一端共接，第五电阻的另一端与第一晶体三极管的集电极相连，第一晶体三极管的发射极与第四电阻的另一端及第一电阻的另一端相连。

上述温度补偿电路中的第一、第二电阻，电位器以及负温度系数热敏电阻和电阻构成了热敏电阻反馈采样部分，第四电阻和稳压管构成了基准电压部分，第二晶体三极管和第五电阻构成了比较放大部分。第一晶体三极管集电极与第五电阻的连接端为温度补偿电路的输入端，第一晶体三极管发射极与第四电阻及第一电阻的连接端为温度补偿电路的输出端。

工作时，将需补偿的雪崩光电二极管(APD)偏置电压输入温度补偿电路，温度补偿电路的输出偏置电压提供给APD。温度补偿电路中的热敏电阻反馈采样部分对输出偏置电压进行采样并反馈给比较放大部分，比较放大部分将反馈电压与基准电压部分送来的基准电压之差进行放大并送给第一晶体三极管，经第一晶体三极管调整实现对输出偏置电压的调节。当环境温度不变时，热敏电阻的阻值不变，整个温度补偿电路实际上起到的是电压稳定器的作用。当环境温度变高时，负温度系数的热敏电阻阻值变小，反馈采样电压变低，比较放大部分输出电压变高，经第一晶体三极管调节使输出偏置电压变高，反之，当环境温度变低时，热敏电阻阻值变大，输出偏置电压变低，从而起到温度补偿的作用。

本发明的有益效果是：

本发明的温度补偿电路可有效实现对雪崩光电二极管偏置电压的温度补偿，从而解决了雪崩光电二极管受环境温度影响大的问题。和传统的恒温装置相比较，采用本发明的温度补偿电路成本更低、功耗更低、体积更小。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

参照图1，对雪崩光电二极偏置电压进行温度补偿的电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻Rz、第五电阻Rc、电位器VR1、负温度系数热敏电阻RT、稳压管Dz、第一晶体三极管T1和第二晶体三极管T2，第一电阻R1、电位器VR1和第二电阻R2依次串联，负温度系数热敏电阻RT和第三电阻R3并联后的一端与第二电阻R2的另一端相连，该并联电路的另一端与稳压管Dz的一端相连并接地，电位器VR1的活动端与第二晶体三极管T2的基极相连，第二晶体三极管T2的发射极与第四电阻Rz的一端及稳压管Dz的另一端共接，第二晶体三极管T2的集电极与第一晶体三极管T1的基极及第五电阻Rc的一端共接，第五电阻Rc的另一端与第一晶体三极管T1的集电极相连，第一晶体三极管T1的发射极与第四电阻Rz的另一端及第一电阻R1的另一端相连。

图中，Ui为温度补偿电路的输入偏置电压，Uo为温度补偿电路的输出偏置电压。第二晶体三极管T2和第五电阻Rc组成比较放大部分。第四电阻Rz和稳压管Dz组成基准电压部分，Uz为基准电压。第一、第二电阻R1、R2，电位器VR1以及负温度系数热敏电阻RT和电阻R3构成了热敏电阻反馈采样部分，Uf为反馈采样电压，Uf和Uz值之差经放大后送给第一晶体三极管T1，从而起到调节输出偏置电压Uo的作用。

设R＝R1+VR1，Rx＝R2+RT//R3，U＝Uz+U_be2，U_be2为第二晶体三极管T2基极和发射极之间的电压，由图可得：

Uf＝U                        (1)

Uf＝UoRx/(R+Rx)              (2)

由(1)、(2)式可得：

Uo＝U(R+Rx)/Rx＝U(1+R/Rx)    (3)

由(3)式可知，当U和R不变时，输出电压Uo随Rx值的减少而增大。负温度系数热敏电阻RT采用市场上品种齐全、温度灵敏度较高的负温度系数热敏电阻(NTC)，当环境温度升高时，RT阻值变小，Rx值变小，Uo变大，当环境温度降低时，RT阻值变大，RX值变大，Uo变小，由此可起到对输出电压Uo温度补偿的作用。

第二、第三电阻R2、R3，负温度系数热敏电阻RT组成串并联网络其作用一是为了方便调整温度补偿系数，其二是为了修正负温度系数热敏电阻的非线性。由(3)式可知，输出电压和Rx并非成线性关系，但由于雪崩光电二极管所需偏压较大(几十伏到几百伏)，温度补偿系数小(0.1V/℃至0.7V/℃)，在通常的温度变化范围内(-10℃-70℃)，Rx所需的相对变化范围很小，因此在一定范围内，可近拟认为Rx和Uo成线性关系。

采用上述温度补偿电路，在-5℃-50℃温度范围有较好的线性。

Claims (1)

1.对雪崩光电二极管偏置电压进行温度补偿的电路，其特征是包括：

第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(Rz)、第五电阻(Rc)、电位器(VR1)、负温度系数热敏电阻(RT)、稳压管(Dz)、第一晶体三极管(T1)和第二晶体三极管(T2)，第一电阻(R1)、电位器(VR1)和第二电阻(R2)依次串联，负温度系数热敏电阻(RT)和第三电阻(R3)并联后的一端与第二电阻(R2)的另一端相连，该并联电路的另一端与稳压管(Dz)的一端相连并接地，电位器(VR1)的活动端与第二晶体三极管(T2)的基极相连，第二晶体三极管(T2)的发射极与第四电阻(Rz)的一端及稳压管(Dz)的另一端共接，第二晶体三极管(T2)的集电极与第一晶体三极管(T1)的基极及第五电阻(Rc)的一端共接，第五电阻(Rc)的另一端与第一晶体三极管(T1)的集电极相连，第一晶体三极管(T1)的发射极与第四电阻(Rz)的另一端及第一电阻(R1)的另一端相连。

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