CN106342289B - 雪崩光电二极管偏压控制电路 - Google Patents
雪崩光电二极管偏压控制电路Info
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Abstract
本发明涉及一种雪崩光电二极管偏压控制电路，属于数字模拟混合电路领域。所述控制电路包括电压放大电路、负反馈电路以及下拉控制电路，其中，所述电压放大电路用于将输入电压放大，得到输出电压作为输入到雪崩光电二极管的偏压，所述负反馈电路，用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压，所述下拉控制电路用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压。本发明能够在温度变化范围大的环境下，自动调整输入到雪崩光电二极管的偏压保持在合适的值。
Description
技术领域
本发明涉及数字模拟混合电路技术领域，具体涉及一种雪崩光电二极管偏压控制电路。
背景技术
雪崩光电二极管需要施加较高的反向偏压，增益稳定性受温度影响较大，且每个二极管的工作电压都不一样，因此设计出输出电压可调，低纹波且具有温度补偿的反向偏压控制电路是保证其工作在最佳偏压状态的关键。
目前的偏压控制电路有的不适用于温度变化范围大的环境；有的温度变化时不能自动调整到最佳偏压，从而会影响雪崩光电二极管的灵敏度；有的电路结构复杂、体积大，成本高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够在温度变化范围大的环境下，自动调整输入到雪崩光电二极管的偏压保持在合适的值的简单的电路结构。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种雪崩光电二极管偏压控制电路，包括电压放大电路、负反馈电路以及下拉控制电路，其中，所述电压放大电路用于将输入电压放大，得到输出电压作为输入到雪崩光电二极管的偏压，所述负反馈电路，用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压，所述下拉控制电路用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压。
优选地，所述电压放大电路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极连接所述下拉控制电路。
优选地，所述下拉控制电路包括处理器、A/D转换器以及电阻，所述处理器连接电阻的一端，电阻的另一端连接三极管Q2的基极，A/D转换器的一端与处理器连接，另一端连接电压放大电路的输出端，所述处理器用于从A/D转换器采集数字信号，计算得到所述雪崩击穿点的偏压，以所述雪崩击穿点的偏压为基准通过电阻调整合适的电流值，将合适电流值输入到所述电阻，从而实现将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压。
优选地，所述下拉控制电路还包括二极管，且所述二极管为多个，所述电阻为多个，二者的个数相同，每个电阻通过一个二极管与所述处理器连接。
优选地，所述下拉控制电路还包括电阻R11、R12和R13，R11的一端与电压放大电路的输出端连接，另一端分别连接R12的一端和R13的一端，R13的另一端连接A/D转换器。
优选地，所述负反馈电路为积分电路，雪崩光电二极管的输出噪声输入到所述积分电路的输入端，所述积分电路的输出端连接所述三极管Q2的基极。
(三)有益效果
本发明通过在现有的雪崩光电二极管偏压控制电路中使用负反馈电路使得输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩击穿点的偏压，然后增加三极管形成新的电压放大电路，并设计相应的下拉控制电路，从而使得在温度变化范围大的环境下，输入到雪崩光电二极管的偏压仍然保持在合适的值。且该偏压控制电路新增的元器件少，电路结构简单。
附图说明
图1为本发明的偏压控制电路的结构框图；
图2为本发明的偏压控制电路的电路结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的雪崩光电二极管偏压控制电路包括电压放大电路101、负反馈电路102以及下拉控制电路103，其中，所述电压放大电路101用于将输入电压(例如5V)放大，得到输出电压(500V)作为输入到雪崩光电二极管(未示出)的偏压，所述负反馈电路102，用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压，所述下拉控制电路103用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压。
如图2所示，所述负反馈电路包括二极管V1、电阻R1、R2、电容C1、三极管Q1所构成的积分电路(为现有技术)，作为电压放大电路101的负反馈。V1的负极连接R1的一端，R1的另一端连接R2的一端、C1的一端以及Q1的基极，R2的另一端和C1的另一端接地，Q1的集电极接电源VCC。该负反馈电路的输入端输入的值为雪崩光电二极管产生的噪声。由于在雪崩击穿点附近电流随偏压变化较大，当反向偏压有较小变化时，光电流将有较大变化，通过负反馈电路来稳定输出电压的波动。
所述电压放大电路包括600V转换器(或称输出变换器)，用于为雪崩光电二极管提供不大于600V的基准电压，还包括R4～R10、C2～C4、三极管Q2，Q2的基极连接Q1的发射极，集电极连接R6，发射极连接R7和C2。该控制电路工作时，电压放大电路首先将输入电压放大到雪崩光电二极管产生噪声，噪声提供给负反馈电路，使得在将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压。
所述下拉控制电路包括处理器、A/D转换器、二极管(V2、V21～V2n，共n+1个，n可自定义)、电阻(R3、R31～R3n，共n+1个)。电阻的另一端连接三极管Q2的基极，A/D转换器的一端与处理器连接，另一端连接电压放大电路的输出端，所述处理器用于从A/D转换器采集数字信号，计算得到所述雪崩击穿点的偏压，并在环境温度变化时从A/D转换器采集数字信号，以所述雪崩击穿点的偏压为基准通过电阻调整合适的电流值，将合适电流值输入到所述电阻，从而实现将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压。
图2中，n+1个串联的二极管(V2、V21～V2n)与电阻(R3、R31～R3n)构成的通路中每次可以有一个或者多个通路选通，因为电阻值的不同造成三极管Q2的输入电流不同，所述电流值经Q2放大，从而能够得到不同的输出偏压。A/D转换器从电压放大电路的输出电压处采集数字信号，发送给处理器，处理器将数字信号值与其采集的雪崩击穿点基准偏压进行比较，会发现二者有一定的偏差，当这个偏差值达到预设的下拉电压值时即表示下拉到了实际雪崩光电二极管工作电压。其中，采集的基准偏压值可由多个采样点的值取平均得到，从而提高精度。若下拉控制电路中不设置二极管(此时只有R3，而没有R31～R3n)也可以实现，但是精度低，n的个数设置得越大，精度越高。
所述下拉控制电路还包括电阻R11、R12和R13，R11的一端与电压放大电路的输出端连接，另一端分别连接R12的一端和R13的一端，R13的另一端连接A/D转换器。
由以上实施例可以看出，本发明通过在现有的雪崩光电二极管偏压控制电路中使用负反馈电路使得在输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩击穿点的偏压，然后增加三极管形成新的电压放大电路，并设计相应的下拉控制电路，从而使得在温度变化范围大的环境下，输入到雪崩光电二极管的偏压仍然保持在合适的值。且该偏压控制电路新增的元器件少，电路结构简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种雪崩光电二极管偏压控制电路，其特征在于，包括电压放大电路、负反馈电路以及下拉控制电路，其中，所述电压放大电路用于将输入电压放大，得到输出电压作为输入到雪崩光电二极管的偏压，所述负反馈电路，用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压稳定于雪崩光电二极管在雪崩击穿点的偏压，所述下拉控制电路用于将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压；所述电压放大电路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极连接所述下拉控制电路；所述下拉控制电路包括处理器、A/D转换器以及电阻，所述处理器连接电阻的一端，电阻的另一端连接三极管Q2的基极，A/D转换器的一端与处理器连接，另一端连接电压放大电路的输出端，所述处理器用于从A/D转换器采集数字信号，计算得到所述雪崩击穿点的偏压，以所述雪崩击穿点的偏压为基准通过电阻设置合适的电流值，将所述合适的电流值输入到所述电阻，从而实现将所述输入到雪崩光电二极管的偏压下拉到雪崩光电二极管实际工作电压。
2.如权利要求1所述的偏压控制电路，其特征在于，所述下拉控制电路还包括二极管，且所述二极管为多个，所述电阻为多个，二者的个数相同，每个电阻通过一个二极管与所述处理器连接。
3.如权利要求2所述的偏压控制电路，其特征在于，所述下拉控制电路还包括电阻R11、R12和R13，R11的一端与电压放大电路的输出端连接，另一端分别连接R12的一端和R13的一端，R13的另一端连接A/D转换器，R12的另一端接地。
4.如权利要求1～3中任一项所述的偏压控制电路，其特征在于，所述负反馈电路为积分电路，雪崩光电二极管的输出噪声输入到所述积分电路的输入端，所述积分电路的输出端连接所述三极管Q2的基极。
所述负反馈电路为积分电路，雪崩光电二极管的输出噪声输入到所述积分电路的输入端，所述积分电路的输出端连接所述三极管Q2的基极。
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| CN108445946A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-08-24 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 量子密钥分配系统中apd的温度自适应控制电路及方法 |
| CN110865674A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-03-06 | 北京轩宇空间科技有限公司 | 用于调节光电探测器偏置电压的方法、装置和光电探测系统 |
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