CN1964080A - 基于单片机的apd探测器偏压温度补偿装置及其控制流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单片机的APD探测器偏压温度补偿装置及其控制流程，涉及一种APD探测器温度补偿装置和单片机程序设计。本发明是在APD探测器(5)附近设置有温度传感器(2)；温度传感器(2)、模数转换器(3)、单片机(1)、数模转换器(4)、电压转换器(6)、APD探测器(5)、模数转换器(3)依次连接。单片机(1)读取模数转换器(3)转化的数字量，计算出电压转换器(6)相应的输入电压Vfb，然后单片机(1)连接数模转换器(4)，使其输出电压为Vfb，达到根据温度改变偏压的目的。本发明由单片机智能控制，测试方便；可设置温度范围广，从－40～125℃均可实现；采用集成芯片，设计简单，电路简洁，成本低廉；适用于APD探测器偏压温度补偿。
Description
技术领域
本发明涉及一种APD探测器温度补偿装置和单片机程序设计，尤其涉及一种基于单片机的APD探测器偏压温度补偿装置及其控制流程。
背景技术
在长距离光纤传输系统中，通常采用APD(光电雪崩二极管)型的光电探测器，它具有比较高的灵敏度。APD需要外部提供偏压控制，通常需要几十到100V偏压，由于温度变化对增益影响大，故需要对偏压进行控制和温度补偿。
目前，对APD探测器偏压进行温度补偿一般采用热敏电阻，然后通过一系列复杂的外围电路实现。由于光模块的发展趋势是小型化、数字化、智能化，采用硬件电路补偿会给设计者增添许多麻烦；因此，很多光模块制造商都在模块内部加入控制器，常见的就是单片机，采用单片机控制可以代替原来的硬件电路，在调试方面也很方便。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种基于单片机的APD探测器偏压温度补偿装置及其控制流程，即利用单片机针对不同温度实时改变APD探测器偏压的设置，使APD探测器在不同温度下的增益保持一致，最终使APD探测器在整个工作温度范围内性能保持一致。
本发明的目的是这样实现的：
一、硬件结构
如图1，本发明的硬件结构由单片机1、温度传感器2、模数转换器3、数模转换器4、APD探测器5、电压转换器6组成；
在APD探测器5附近设置有温度传感器2；
温度传感器2、模数转换器3、单片机1、数模转换器4、电压转换器6、APD探测器5、模数转换器3依次连接。
二、工作原理：
温度传感器2将温度转化为电压信号送到模数转换器3，模数转换器3将电压量转化为数字量，单片机1读取模数转换器3转化的数字量，经过计算可以得到当前的温度值；然后根据当前的温度值可以得到APD探测器5需要的偏压值Vbias，计算出电压转换器6相应的输入电压Vfb，然后单片机1连接数模转换器4，使其输出电压为Vfb，此时Vfb经过电压转换器6输出为Vbias电压，达到根据温度改变偏压的目的。同时Vbias通过模数转换器3反馈到单片机1，提高设置准确度。
三、本发明控制流程
(一)单片机程序设计
单片机实现对温度的补偿有两种方式：查表法和计算法。查表法即将温度和对应设置电压组成一个表，根据不同的温度查表得到相应的设置电压，这种方式的优点在于速度快，对于任意温度点都可以任意修改；计算法是首先确定温度和设置电压的函数关系V＝f(T)，(一般采用线性关系：V＝a*T+b)。然后根据不同的温度计算出相应的设置电压，这种方式的优点在于无需对每个温度点都做实验得出电压值，只需确定一个温度点即可，而且设置的温度范围不受限制。
实现实时控制是通过单片机的循环工作，根据单片机的时钟频率可以改变采样的周期，达到不同的实时性要求。
(二)控制流程
如图2，控制流程依次为：
开始A，初始化配置B，通过ADC测量温度电压C，计算出温度值D，找出设置电压值E，设置到DAC F，通过ADC测量APD电压反馈值G；
如大于门限值H，则关闭高压输出I；
如不大于门限值H，又返回ADC测量温度电压C继续。
具体地说：开始A，然后对单片机进行初始化配置B，包括端口，时钟等；然后进入正常工作循环。首先通过ADC测量温度电压C，然后根据相应的温度与电压对应关系计算出具体温度值D，根据此时的温度值找出温度点对应的DAC设置电压值，如果采用的查表法则直接在程序设定好的数据表中读取，如果采用的计算法，则根据关系式计算出温度点对应的DAC设置电压值E，将得到的DAC设置值设置到DAC输出F，达到改变控制电压的目的。然后通过ADC测量此时APD的电压反馈值，并计算出APD电压G，为了防止APD电压超过最大门限值，还需要进行安全保护，如果大于门限值H，则关闭DAC输出I，即将DAC输出设为零；如果处于安全范围内，则回到步骤C进行下一次的检测，从而达到比较良好的实时性控制。
本发明具有下列优点和积极效果：
1、由单片机智能控制，测试方便。
3、可设置温度范围广，从-40～125℃均可实现。
2、采用集成芯片，设计简单，电路简洁，成本低廉。
4、适用于APD探测器偏压温度补偿。
附图说明
图1-本发明结构原理框图；
图2-本发明控制流程图。
其中：
1-单片机；
2-温度传感器；
3-模数转换器(模拟量转换为数字量，简称ADC)；
4-数模转换器(数字量转换为模拟量，简称DAC)；
5-APD探测器；
6-电压转换器；
A～I-控制流程各步骤。
具体实施方式
一、各功能部件
1、单片机1
单片机1选用Silabs的高速SoC单片机C8051F330。
2、温度传感器2
一般的APD探测器内部集成了一个NTC型热敏电阻，用来做温度传感器，若内部没有也可以在APD附近使用一个NTC型热敏电阻。
3、模数转换器(ADC)3
C8051F330中集成了一个10位精度的数模转换器(ADC)，并具有多通道可选。
4、数模转换器4
C8051F330中集成了一个10位精度电流输出型数模转换器(DAC)。
5、APD探测器5
APD探测器5选用Opnext的APD ROSA PD7054MDRL。
6、电压转换器6
电压转换器6选用美信(Maxim)的Max1932芯片。
二、芯片集成
由于目前很多单片机1内部都集成模数转换器和数模转换器，有的还带有温度传感器，因此可将上述的几个功能模块由几个芯片集成，使电路更加简洁，提高其可靠性。
Claims (2)
1、一种基于单片机的APD探测器偏压温度补偿装置，其特征在于：
由单片机(1)、温度传感器(2)、模数转换器(3)、数模转换器(4)、APD探测器(5)、电压转换器(6)组成；
在APD探测器(5)附近设置有温度传感器(2)；
温度传感器(2)、模数转换器(3)、单片机(1)、数模转换器(4)、电压转换器(6)、APD探测器(5)、模数转换器(3)依次连接。
2、一种基于单片机的APD探测器偏压温度补偿装置的控制流程，其特征在于依次为：
开始(A)，初始化配置(B)，通过ADC测量温度电压(C)，计算出温度值(D)，找出设置电压值(E)，设置到DAC(F)，通过ADC测量APD电压反馈值(G)；
如大于门限值(H)，则关闭高压输出(I)；
如不大于门限值(H)，又返回ADC测量温度电压(C)继续。
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| CN1964080A true CN1964080A (zh) | 2007-05-16 |
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2006
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