纯模拟电路控制的apd偏压温补电路及激光测距系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及APD电路应用领域，具体涉及一种纯模拟电路控制的Aro偏压温补电路，以及应用该APD偏压温补电路的激光测距系统。
【背景技术】
[0002]APD (Avalanche Photo D1de，雪崩光电二极管)广泛应用于激光测距、安检设备、运动控制、分析仪器、生物医疗、光通信、军事、航空航天、光通讯等领域。其中，在激光测距领域使用的APD电路中，非制冷的APD的M值(倍增系数)会随着温度的上升而减小，如果不进行偏压温度补偿，Aro偏压输出的幅度会相应的减小。而这种减小对于基于飞行时间测量的激光测距系统来说是致命的。因而，为了保持APD的M值不变，APD的偏压就要随着温度的升高而相应的升高。
[0003]现有技术中主要通过两种方案的APD偏压温补(即温度补偿)电路来保持APD的M值不变，请参考图1和图2，图1中的电路主要包括模拟温度传感器、模数转换器(ADC)、单片机(MCU)、可控偏压电路和APD (APD阳极用于接光电转换电路)，图2中的电路主要包括数字温度传感器、单片机(MCU)、可控偏压电路和APD(APD阳极用于接光电转换电路)。两种方案的原理都是:由单片机(MCU)通过读取AH)上的温度传感器的温度信息，从而得到一个相应的偏压控制信号，输出给可控偏压电路进行控制。
[0004]由此可知，无论是应用模拟温度传感器还是应用数字温度传感器，现有技术中的温补偿电路都需要单片机这一数字元件来读取温度信息，并输出与温度信息相对应的控制信号给可控偏压电路进行控制。这便至少导致了两种缺陷，一是由于使用了单片机等成本相对较高的元件，会使整个电路的成本大大提高；二是由于引入了数字元件，噪声也随之而来。单片机往往都工作在几十MHZ的工作频率，APD的模拟信号上肯定会被耦合进这种几十MHZ的噪声，而这种噪声势必会减小APD偏压输出信号的信噪比，从而会大大降低APD检测微弱光信号的能力。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中Aro偏压温补电路成本较高，以及容易引入较多额外噪声，导致APD检测微弱光信号的能力降低的技术问题，提供一种成本较低、噪声较少的纯模拟电路控制的APD偏压温补电路。
[0006]本发明提出的一种纯模拟电路控制的Aro偏压温补电路，其包括APD、低压压控高压LDO模块、输出电压反馈模块、变阻器模块、误差放大器模块和模拟温度传感器；所述低压压控高压LDO模块的输出端分别与所述APD的阴极、所述输出电压反馈模块的输入端相接；所述电压反馈模块的输出端、所述变阻器模块的输出端、以及所述模拟温度传感器的输出端均与所述误差放大器模块的输入端相接；所述误差放大器模块的输出端与所述低压压控高压LDO模块的输入端相接；使用时，所述差放大器模块将所述输出电压反馈模块的输出电压和所述模拟温度传感器的输出电压进行误差比较，并将比较结果与所述变阻器模块输出的调整电压相结合输入所述低压压控高压LDO模块中，由所述低压压控高压LDO模块控制所述APD的偏压输出。
[0007]优选的，所述低压压控高压LDO模块具体包括场效应管和第一电阻；所述场效应管的漏栅接入固定高电压，栅极接所述误差放大器模块的输出端，源极分别接所述APD的阴极、所述输出电压反馈模块的输入端、以及所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端接地。
[0008]优选的，所述误差放大器模块具体包括误差放大器和第二电阻，所述第二电阻接于所述误差放大器的输出端和反相输入端之间；所述误差放大器的输出端与所述场效应管的栅极相接，同相输入端与所述模拟温度传感器的输出端相接，反相输入端还分别与所述输出电压反馈模块的输出端、变阻器模块的输出端相接。
[0009]优选的，所述输出电压反馈模块具体包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻一端与所述场效应管的源极相接，另一端分别与所述误差放大器的反相输入端以及所述第四电阻的一端相接；所述第四电阻的另一端接地。
[0010]优选的，所述变阻器模块具体包括第五电阻和变阻器，所述第五电阻一端与所述误差放大器的反相输入端相接，另一端与所述变阻器变阻连接；所述变阻器第一端接电源，第二端接地。
[0011]相应的，本发明还提出了一种激光测距系统，其包括上述任一项纯模拟电路控制的Aro偏压温补电路
[0012]有益效果:本发明提出的一种纯模拟电路控制的Aro偏压温补电路，其可通过差放大器模块将所述输出电压反馈模块的输出电压和所述模拟温度传感器的输出电压进行误差比较，并将比较结果与所述变阻器模块输出的调整电压相结合输入所述低压压控高压LDO模块中，由所述低压压控高压LDO模块控制所述APD的偏压输出，从而可以实现APD的偏压输出随着温度的升高而相应的升高，使得APD的M值不变。本发明中涉及的各个模块只需使用电阻、电容、场效应管以及误差放大器等模拟电路元件，元件成本较低，有利于降低整个电路的成本；而且由于本发明是纯模拟电路，不会引入额外噪声，相对于现有技术，整个电路的噪声明显较少，并且不会降低APD检测微弱光信号的能力。
【附图说明】
[0013]图1为现有技术中APD偏压温补电路的一种电路结构及原理示意图。
[0014]图2为现有技术中APD偏压温补电路的另一种电路结构及原理示意图。
[0015]图3为本发明提出的一种纯模拟电路控制的ATO偏压温补电路实施例的电路结构及原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
[0017]请参阅图3，本发明提出的一种纯模拟电路控制的APD偏压温补电路实施例，其包括APD、低压压控高压LDO模块、输出电压反馈模块、变阻器模块、误差放大器模块和模拟温度传感器；所述低压压控高压LDO模块的输出端分别与所述APD的阴极(在激光测距系统中，APD的阳极用于与相应的光电转换电路的元件连接)、所述输出电压反馈模块的输入端相接；所述电压反馈模块的输出端、所述变阻器模块的输出端、以及所述模拟温度传感器的输出端均与所述误差放大器模块的输入端相接；所述误差放大器模块的输出端与所述低压压控高压LDO模块的输入端相接；使用时，所述差放大器模块将所述输出电压反馈模块的输出电压和所述模拟温度传感器的输出电压进行误差比较，并将比较结果与所述变阻器模块输出的调整电压相结合输入所述低压压控高压LDO模块中，由所述低压压控高压LDO模块控制所述APD的偏压输出。
[0018]本实施例提出的一种纯模拟电路控制的APD偏压温补电路，其可通过差放大器模块将所述输出电压反馈模块的输出电压和所述模拟温度传感器的输出电压进行误差比较，并将比较结果与所述变阻器模块输出的调整电压相结合输入所述低压压控高压LDO模块中，由所述低压压控高压LDO模块控制所述APD的偏压输出，从而可以实现APD的偏压输出随着温度的升高而相应的升高，使得APD的M值不变。本实施例中涉及的各个模块只需使用电阻、电容、场效应管以及误差放大器等模拟电路元件，元件成本较低，有利于降低整个电路的成本；而且由于本发明是纯模拟电路，不会引入额外噪声，相对于现有技术，整个电路的噪声明显较少，并且不会降低APD检测微弱光信号的能力。
[0019]为了更好地实现本实施例的目的，本实施例对所述低压压控高压LDO模块做了优化设计，具体的，所述低压压控高压LDO模块包括场效应管Ml和第一电阻Rl ;所述场效应管Ml的漏栅接入固定高电压(优选为250V)，栅极接所述误差放大器模块的输出端，源极分别接所述AH)的阴极、所述输出电压反馈模块的输入端、以及所述第一电阻Rl的一端；所述第一电阻Rl的另一端接地。
[0020]相应的，为了更好地实现本实施例的目的，本实施例对所述误差放大器模块做了优化设计，具体的，所述误差放大器模块包括误差放大器Ul和第二电阻R2，所述第二电阻R2接于所述误差放大器Ul的输出端和反相输入端之间；所述误差放大器Ul的输出端与所述场效应管Ml的栅极相接，同相输入端与所述模拟温度传感器的输出端相接，反相输入端还分别与所述输出电压反馈模块的输出端、变阻器模块的输出端相接。
[0021]相应的，为了更好地实现本实施例的目的，本实施例对所述输出电压反馈模块做了优化设计，具体的，所述输出电压反馈模块