CN207265860U - 一种Si‑APD偏压电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种Si‑APD偏压电路,包括比较器A1、比较器A2、开关管Q1、电感L1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、倍压整流电路;所述的比较器A1、比较器A2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1组成矩形波发生器;所述的比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度;所述的输出偏压VAPD由倍压整流电路输出;所述的输出偏压VAPD幅度可以由VCTL控制。本实用新型采用比较器A1组成矩形波发生器,由比较器A2的正向输入端电平VCTL控制矩形波的脉冲宽度,从而控制输出偏压VAPD的幅度,实现了0~600V电压输出,具有噪声低、调节范围大、尺寸小、成本低等特点,可用于Si‑APD、光电倍增管、高压偏置等。
Description
技术领域
本实用新型属于高压电源领域,特别涉及一种Si-APD偏压电路。
背景技术
Si-APD,又名硅雪崩光电二极管,是一种p-n结型的光检测二极管,利用载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。
Si-APD工作时需要施加一个反向偏压,使其达到雪崩倍增状态。
Si-APD主要应用于激光测距、激光雷达等,特别是用于小型手持式激光测距仪时,对Si-APD偏压电路的噪声、尺寸和成本都提出了很高的要求,且在环境温度变化时,Si-APD的偏压要随温度大范围变化。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种Si-APD偏压电路,实现了0~600V电压输出,具有噪声低、调节范围大、尺寸小、成本低等特点,可用于Si-APD、光电倍增管、高压偏置等。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种Si-APD偏压电路,包括由比较器A1和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1组成的锯齿波发生电路,产生锯齿波输入至比较器A2的反向输入端,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,所述比较器A2的输出端连接开关管Q1,所述的开关管Q1上分别连接有电感L1和倍压整流电路,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
所述的一种Si-APD偏压电路,其锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。
进一步,所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极。
所述的一种Si-APD偏压电路,其锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D9、二极管D10组成的三倍压整流电路。
进一步,所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接电容C12、二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端同时连接电容C13、二极管D4负极和二极管D9正极,电容C12的另一端同时连接二极管D9负极和二极管D10正极,电容C13的另一端连接二极管D10负极。
所述的一种Si-APD偏压电路,其锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述的电感L1由变压器T构成,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。
进一步,所述的变压器T输入侧分别连接电源VCC和开关管Q1,输出侧一端连接电容C5,一端接地,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D2负极和二极管D1正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D2正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D1负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极。
更进一步,所述的倍压整流电路可以是马克思倍压电路、信克尔倍压电路或CW倍压电路等。
再进一步,所述的比较器A2的正向输入端电平VCTL可以是外部电平控制,也可以通过分压电阻或电位器调节。
本实用新型采用比较器A1组成矩形波发生器,由比较器A2的正向输入端电平VCTL控制矩形波的脉冲宽度,从而控制输出偏压VAPD的幅度,实现了0~600V电压输出,具有噪声低、调节范围大、尺寸小、成本低等特点,可用于Si-APD、光电倍增管、高压偏置等。
本实用新型的有益效果是:1、本实用新型实现的Si-APD偏压电路具有超低噪声;2、本实用新型实现的Si-APD偏压电路器件少、尺寸小、成本低;3、本实用新型实现的Si-APD偏压电路通过控制VCTL电平来控制偏压VAPD大小,调节范围大。
附图说明
图1为本实用新型Si-APD偏压电路的原理框图;
图2为本实用新型Si-APD偏压电路的仿真示意图;
图3为本实用新型Si-APD偏压电路实施例1的原理框图;
图4为本实用新型Si-APD偏压电路实施例2的原理框图;
图5为本实用新型Si-APD偏压电路实施例3的原理框图。
各附图标记为:1—静触头支座,2—静触头,21—静触头接触面,3—动触头,31—动触头接触面,4—触头弹簧, 5—动触头支架,6—连接件,7—连接杆,8—推杆,9—固定支座,10—第三转轴,11—第一转轴,12—第二转轴,13—止位,14—第一接触点,15—第二接触点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型Si-APD偏压电路原理框图如图1所示,电路仿真波形示意图如图2所示。包括由比较器A1和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1组成的锯齿波发生电路,产生锯齿波输入至比较器A2的反向输入端,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,比较器A2的反向输入端波形如图2中曲线2所示,比较器A2的正向输入端电平VCTL如图2中曲线1所示,比较器A2的输出端波形如图2中曲线3所示。
其中,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,电阻R1、电阻R2的另一端连接比较器A2的负向输入端,电阻R3和电容C1的另一端同时接地,所述比较器A2的输出端连接开关管Q1,所述的开关管Q1上分别连接有电感L1和倍压整流电路,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
比较器A2的输出端高电平时,开关管Q1导通,流过电感L1的电流增大,电感储存能量;比较器A2的输出端低电平时,开关管Q1关闭,电感L1中储存的能量通过倍压整流电路将电源电压转换为APD所需要的偏压。
VCTL电平越高,比较器A2的输出端高电平脉冲宽度越宽,电感L1的电流越大,电感储存能量越多,输出偏压VAPD越高。因此,可以通过控制VCTL电平来控制偏压VAPD大小。
实施例1
一种Si-APD偏压电路,如图3所示,它包括比较器A1、比较器A2、场效应管Q1、电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4;所述的比较器A1、比较器A2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1组成矩形波发生器;所述的比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度。
其中,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端同时连接电阻R4和开关管Q1,所述的开关管Q1上依次连接电感L1和倍压整流电路,电阻R4的另一端连接电源VCC,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。其中所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极并输出偏压VAPD。
实施例2:与实施例1的不同之处在于,采用三倍压电路来获得更高的偏压输出,如图4所示,它包括比较器A1、比较器A2、场效应管Q1、电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C12、电容C13、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D9、二极管D10。
其中,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端同时连接电阻R4和开关管Q1,所述的开关管Q1上依次连接电感L1和倍压整流电路,电阻R4的另一端连接电源VCC,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D9、二极管D10组成的三倍压整流电路。其中所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接电容C12、二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端同时连接电容C13、二极管D4负极和二极管D9正极,电容C12的另一端同时连接二极管D9负极和二极管D10正极,电容C13的另一端连接二极管D10负极。
实施例3:与实施例1的不同之处在于,采用变压器T1来获得隔离偏压输出,如图5所示,它包括比较器A1、比较器A2、场效应管Q1、变压器T1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4;所述的比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度。
其中,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还并联有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端同时连接电阻R4和开关管Q1,所述的开关管Q1上依次连接电感L1和倍压整流电路,电阻R4的另一端连接电源VCC,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。其中变压器T输入侧分别连接电源VCC和开关管Q1,输出侧一端连接电容C5,一端接地,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D2负极和二极管D1正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D2正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D1负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极。
本实用新型权利要求保护范围不限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种Si-APD偏压电路,其特征在于:包括由比较器A1和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1组成的锯齿波发生电路,产生锯齿波输入至比较器A2的反向输入端,比较器A2的正向输入端电平VCTL确定矩形波的脉冲宽度,所述比较器A1的正向输入端分别连接电阻R1和电阻R3,比较器A1的负向输入端分别连接电容C1和比较器A2的负向输入端,比较器A1的输出端连接电阻R2,所述比较器A2的输出端连接开关管Q1,所述的开关管Q1上分别连接有电感L1和倍压整流电路,所述的倍压整流电路输出偏压VAPD。
2.根据权利要求1所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还连接有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。
3.根据权利要求2所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极。
4.根据权利要求1所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还连接有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C12、电容C13、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D9、二极管D10组成的三倍压整流电路。
5.根据权利要求4所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的电容C5一端与电源VCC和电感L1连接,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D1负极和二极管D2正极,电容C2的另一端同时连接电容C12、二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D1正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D2负极和二极管D3正极,电容C4的另一端同时连接电容C13、二极管D4负极和二极管D9正极,电容C12的另一端同时连接二极管D9负极和二极管D10正极,电容C13的另一端连接二极管D10负极。
6.根据权利要求1所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的锯齿波发生电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7,所述的电感L1由变压器T构成,所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源VCC,电阻R3的另一端连接比较器A1的输出端,比较器A1的负向输入端和输出端还连接有电阻R6,比较器A1的正向输入端连接电阻R5,电阻R5和电容C1的另一端同时接地,比较器A2的正向输入端连接电阻R7,电阻R7的另一端接地,比较器A2的输出端连接电阻R4,电阻R4的另一端连接电源VCC,所述的倍压整流电路为电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路。
7.根据权利要求6所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的变压器T输入侧分别连接电源VCC和开关管Q1,输出侧一端连接电容C5,一端接地,电容C5另一端同时连接电容C2、二极管D2负极和二极管D1正极,电容C2的另一端同时连接二极管D3负极和二极管D4正极,二极管D2正极连接电容C3,电容C3的另一端同时连接电容C4、二极管D1负极和二极管D3正极,电容C4的另一端连接二极管D4负极。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的开关管Q1为场效应管或三极管。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的倍压整流电路为马克思倍压电路、信克尔倍压电路或CW倍压电路。
10.根据权利要求1至7任意一项所述的一种Si-APD偏压电路,其特征在于,所述的比较器A2的正向输入端电平VCTL通过分压电阻或电位器调节,或外部电平控制。
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GR01 | Patent grant | ||
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