CN200959101Y - 一种雪崩光电二极管的温度补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其包括电压产生模块，APD温度测量模块和单片机核心控制模块，电压产生模块设置有升压转换器，电压产生模块与雪崩光电二极管线连接，APD温度测量模块与单片机核心控制模块线连接，用于采集雪崩光电二极管的温度，单片机核心控制模块的输出端子与电压产生模块的接收端子线连接，用于调节和接收升压转换器的数据，特点是APD温度测量模块包括至少一个数字温度传感器，数字温度传感器设置在雪崩光电二极管旁，优点是对雪崩光电二极管的温度探测的灵敏性和准确度更高，能够达到精确的温度自动补偿功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种雪崩光电二极管，具体地说涉及一种雪崩光电二极管的温度补偿装置。
背景技术
雪崩光电二极管(APD)实现了光信号到电信号的转换，具有很高的内部雪崩增益，且响应速度非常快，能检测非常低能级的光，是一种高灵敏光电探测与传感器件，因此广泛地应用于微弱信号检测、光纤通信、光电测距、星球定向和军事测控等领域。然而APD的温度漂移严重地影响了其增益的稳定性，甚至引起了测量精度的恶化。因此必须严格控制APD的温度变化对其雪崩增益的影响，以使APD能够正常发挥其优异的特性。
理论已经证明APD的增益是关于其偏压(Vr)和温度(T)的函数，二者共同决定了APD工作时增益的大小，而且在维持APD增益比较恒定的条件下其偏压和温度之间存在一定的线性关系。
为了保证APD增益恒定，通常可采用温度调节反向偏置电压控制技术，如专利号为200420034040.X的中国实用新型专利公开了一种雪崩光电二极管温度偏置电压测试设备，通过在电压产生部份设置有升压转换器及另设置控制装置如单片机，来补偿APD的偏置电压，可以控制APD的偏压使之随温度按一定的规律改变，这样就可以维持APD增益基本恒定，保证其正常工作。但是仅设升压转换器对APD的温度变化不敏感，施于APD的偏置电压会产生滞后，导致测试数据不准确和偏差。
另外可以设置热敏电阻和温度补偿装置来达到对APD偏压的温度进行补偿，如专利号为200310114599.5的中国发明专利申请公开说明书中公开了一种用于雪崩光电二极管接收机的温度补偿设备，其包括电压产生部份，光接收部份包括APD和热敏电阻，热敏电阻用于感知APD中的温度变化，控制部份包括温度补偿装置，温度补偿装置与热敏电阻相连，其能接收来自热敏电阻的温度数据，通过改变与热敏电阻相连的可调补偿电阻的大小来改变补偿斜率，对APD的温度相关的性能损失进行补偿。但是可调补偿电阻存在较大的误差，当APD温度系数不同时引起误差较大，无法实现要求温度范围内的全范围良好补偿。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有高温度采集灵敏性和偏压补偿准确性的雪崩光电二极管的温度补偿装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其包括电压产生模块、APD温度测量模块和单片机核心控制模块，所述的电压产生模块设置有升压转换器，所述的电压产生模块与雪崩光电二极管线连接，所述的APD温度测量模块与所述的单片机核心控制模块线连接，用于采集所述的雪崩光电二极管的温度，所述的单片机核心控制模块的输出端子与所述的电压产生模块的接收端子线连接，用于调节和接收所述的升压转换器的数据，所述的APD温度测量模块包括至少一个数字温度传感器，所述的数字温度传感器设置在所述的雪崩光电二极管旁。
所述的APD温度测量模块可以并联设置有三个数字温度传感器，这样就可以充分精确地采集雪崩光电二极管的温度。
所述的数字温度传感器为DS620温度传感器；其能提供低电压的温度测量，在0℃到+70℃温度范围内精度为±0.5℃，器件的工作温度范围是-55℃至+125℃，DS620通过2线数字接口进行通信，在分布式传感应用中，可实现多点连接，即通过设置三个地址引脚允许多达八个DS620工作在一条总线上，从温度至数字信号转换时间最快为25ms。
所述的升压转换器为MAX1932电压偏置芯片，MAX1932接收从单片机输出的电压数据，然后根据自己内部DAC调整输出电压，可调输出电压范围为20-90V，其输出电压具有非常低的输出纹波和噪声等优点。
所述的单片机核心控制模块由型号为PIC16F877A的单片机及标准外围电路组成，PIC16F877A单片机采用全新的流水线结构，单字节指令体系；采用CMOS结构，使其功率消耗及低；驱动能力强，每个输出引脚可以驱动多达20-25mA的负载；同步串行传输功能，可以满足I2C和SPI总线要求。
所述的单片机核心控制模块连接有LCD显示屏，LCD显示屏可以清楚的查看单片机的输入和输出，可实时观察温度、电压的变化，使设备工作过程透明、直观，以方便单片机的调试和实时控制。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于由数字温度传感器代替现有的设置在雪崩光电二极管前后的热敏电阻和与热敏电阻相连温度补偿装置，解决了温度补偿装置中的可调补偿电阻存在较大误差，及无法实现要求温度范围内的全范围良好补偿缺陷；APD温度测量模块中的数字温度传感器采集雪崩光电二极管的温度，把温度信号传输到单片机核心控制模块，单片机核心控制模块再把信号反馈到电压产生模块中的升压转换器，升压转换器通过电压变化来调节和补偿雪崩光电二极管的温度，这样通过自动接收温度和反馈，对雪崩光电二极管温度的探测灵敏性和准确度更高，能够达到精确的温度自动补偿功能，也能实现不同温度系数的APD的精确偏压控制；本实用新型提供了一种能提高温度采集灵敏性和偏压补偿准确性的雪崩光电二极管的温度补偿装置，从而提高了光电测试的准确度，并且提高了检测的工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的部份结构示意图；
图2为本实用新型的部份结构示意图；
图3为本实用新型电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图所示，一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其包括电压产生模块1、APD工作模块2、APD温度测量模块3、PIC16F877A单片机4、LCD显示模块5；电压产生模块1设置有MAX1932电压偏置芯片11，其与APD工作模块2线连接，把偏压由此加到APD工作模块2上；PIC16F877A单片机4由输出端子与电压产生模块接收端子对应线连接，用于调节和接收MAX1932电压偏置芯片11的数据，APD温度测量模块3设有三个DS620温度传感器31，DS620温度传感器31设置在雪崩光电二极管(APD)21旁，并成三角形环围在雪崩光电二极管21旁，用于采集雪崩光电二极管21的温度，APD温度测量模块3与PIC16F877A单片机线连接，PIC16F877A单片机4与LCD显示屏5线连接。
本实用新型的工作流程如下，首先单片机4上电复位后，根据APD21提供的性能参数输出一个电压数据，使MAX1932电压偏置芯片11产生一个低于雪崩光电二极管21雪崩电压的初始电压，慢慢的增加电压值，使雪崩光电二极管21雪崩，当达到雪崩点时，MAX1932电压偏置芯片11雪崩标记位产生一个低电压的电平信号，单片机4采集到低电压信号后，停止加压，记录该温度和该输出的电压值，并送入LCD显示屏5显示；然后单片机不停的读入DS620温度传感器31的温度值，与记录当中的温度值比较，如温度变化未超出给定的范围，则继续工作；当温度变化超出给定的范围后，单片机4根据温度与电压的对应关系，输出精确的偏置电压数据，记录新的温度和电压值，单片机4继续不停的读入DS620温度传感器31的数据，LCD显示屏5可以清楚的查看单片机的输入和输出数据，以方便PIC16F877A单片机4的调试和实时控制。
Claims (6)
1、一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其包括电压产生模块、APD温度测量模块和单片机核心控制模块，所述的电压产生模块设置有升压转换器，所述的电压产生模块与雪崩光电二极管线连接，所述的APD温度测量模块与所述的单片机核心控制模块线连接，用于采集所述的雪崩光电二极管的温度，所述的单片机核心控制模块的输出端子与所述的电压产生模块的接收端子线连接，用于调节和接收所述的升压转换器的数据，其特征在于所述的APD温度测量模块包括至少一个的数字温度传感器，所述的数字温度传感器设置在所述的雪崩光电二极管旁。
2、如权利要求1所述的一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其特征在于所述的APD温度测量模块中并联设置有三个所述的数字温度传感器。
3、如权利要求1或2所述的一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其特征在于所述的所述的数字温度传感器为DS620温度传感器。
4、如权利要求1所述的一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其特征在于所述的升压转换器为MAX1932电压偏置芯片。
5、如权利要求1所述的一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其特征在于所述的单片机核心控制模块由型号为PIC16F877A的单片机及标准外围电路组成。
6、如权利要求1所述的一种雪崩光电二极管的温度补偿装置，其特征在于在所述的单片机核心控制模块连接有LCD显示屏。
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