专利名称：Apd反偏电压控制系统及方法
技术领域：
本发明属于智能控制技术领域，涉及一种电压控制系统及方法，尤其涉及一 种APD反偏电压控制系统及方法。
背景技术：
雪崩光电二极管(APD)是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩 光电二极管具有内部增益和放大的作用， 一个光子可以产生10-100对光生电子 空穴对，从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏 压下，反向偏压越高，耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度 达到一定程度时，耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速，而获得巨大的动 能，它们与晶格发生碰撞，就会产生新的二次电离的光生电子空穴对，新的电子 空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能，再一次与晶格碰撞又产生更多的光 生电子空穴对，如此下去，形成了所谓的"雪崩"倍增，使信号电流放大。
然而，APD随温漂的变化严重影响其增益的稳定性，甚至引起测量精度的恶 化。理论上可以证明APD的增益是其偏压V和温度T的函数，二者共同决定APD 工作时的增益，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 一定的关系。因此，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。这就是对APD温度漂移的偏压补 偿原理。偏压补偿方法有两种，典型的是让APD工作在恒定的温度环境中，也 就是恒温控制；另一种是根据温度变化来调节APD的反偏电压，使得APD的增益 不变。利用APD的放大增益G=l+Rf/Rl+Rx,其中Rf为放大器反馈电阻，Rl为固 定偏离电阻，Rx为数字电位器电阻；利用调节Rx来保持G不变。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种APD反偏电压控制系统，可使APD 反偏电压满足APD增益不变的要求。另外，本发明还提供上述APD反偏电压控制系统的控制方法。 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案
一种APD反偏电压控制系统，其包括温度测量单元、控制单元、数字电位器； 所述温度测量单元用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模 拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；所述控制单元包括一AD转 换器，该AD转换器用以4巴接收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元计算出 所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调 节APD的反偏电压。
作为本发明的一种优选方案，所述控制单元包括存^f渚单元，该存储单元存4渚 与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息 是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR0M。控制单元把数字电位 器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出控制信号，以控制数字电位器 调节到对应电阻值。较佳地，所述接口为IIC接口。
作为本发明的一种优选方案，所迷温度测量单元为铂电阻测温电路。
作为本发明的一种优选方案，所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通 过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节APD的反偏电 压。
上述APD反偏电压控制系统的控制方法，包括如下步骤
A、 所述温度测量单元获取APD工作环境温度信息，并把该温度信息转化为 模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；
B、 所述控制单元的AD转换器把接收到的模拟信号转化为数字信号；
C、 控制单元根据所述获取的数字信号计算出温度信息，并根据该温度信息 调节所述数字电位器的电阻值，从而调节APD的反偏电压。
作为本发明的一种优选方案，所述控制单元包括存储单元，该存储单元存储 与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息 是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR0M。控制单元把数字电位 器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出控制信号，以控制数字电位器 调节到对应电阻值。较佳地，所述接口为IIC接口。作为本发明的一种优选方案，所述温度测量单元为铂电阻测温电路。
作为本发明的一种优选方案，所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通 过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节APD的反偏电压。
本发明的有益效果在于本发明提出的APD反偏电压控制系统，可使APD 反偏电压满足APD增益不变的要求。
图1为本发明系统的组成示意图。 图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
实施例一
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
请参阅图l,本发明揭示了一种APD反偏电压控制系统，其包括温度测量单 元ll、控制单元12、电压控制电路15;控制单元12与温度测量单元11、电压 控制电路15连接。电压控制电路15包括数字电位器16、放大电路17。
所述温度测量单元11用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息 转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元12。本实施例中， 温度测量单元为柏电阻测温电路。
所述控制单元12包括AD转换器13、存储单元14。 AD转换器13用以把接 收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元12通过该数字信号计算出所述获取 的温度信息，并根据该温度信息控制电压控制电路15调节APD的反偏电压。
存储单元14存储与APD工作环境温度的数字信号对应的数字电位器16抽头 位置的控制信息，该信息是通过多次试验获得；较佳地，所述存储单元为EEPR(M。 控制单元12把数字电位器16抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器16输 出控制信号，以控制数字电位器16调节到对应电阻值；从而调节放大电路17的放大倍数，由此调节APD的反偏电压。较佳地，所述接口为nc接口。
以上介绍了本发明APD反偏电压控制系统的组成，以下通过图2介绍上述
APD反偏电压控制系统的控制方法，包括如下步骤
步骤A、所述温度测量单元获取APD及其周边的温度信息；
步骤B、把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控
制单元；
步骤C、所述控制单元的AD转换器把接收到的模拟信号转化为数字信号； 步骤D、控制单元12把数字电位器16抽头位置的控制信息通过IIC接口向
数字电位器16输出控制信号，以控制数字电位器16调节到对应电阻值；从而调
节放大电路17的放大倍数，由此调节APD的反偏电压。
通过以上改进，本发明提出的APD反偏电压控制系统，可使APD反偏电压满 足APD增益不变的要求。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，存储单元14设置于数字电 位器16中。
具体地，数字电位器包括数字控制电路、存储器、RDAC (电阻串数模转 换器)电路。数字控制电路用于将输入的控制信号进行处理后控制RDAC;非 易失性存储器用来存储控制信号和电位器的抽头位置。
RDAC电路是数字电位器的重要组成部分，它是一种特殊的数/模转换电 路，与一般的数/模电路不同的是，转换后的模拟量不是电压值，而是电阻值。
这里本发明的描述和应用是iJt明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实 施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技 术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚 的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和 精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。
权利要求
1、一种APD反偏电压控制系统，其特征在于，其包括温度测量单元、控制单元、数字电位器；所述温度测量单元用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；所述控制单元包括一AD转换器，该AD转换器用以把接收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元计算出所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调节APD的反偏电压。
2、 根据权利要求1所述的APD反偏电压控制系统，其特征在于所述控制单元包括存储单元，该存储单元存储与APD工作环境温度的数 字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息是通过多次试验获得；控制单元把数字电位器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出 控制信号，以控制数字电位器调节到对应电阻值。
3、 根据权利要求2所述的APD反偏电压控制系统，其特征在于所述存储单元为EEPR0M;所述接口为IIC接口。
4、 根据权利要求1所述的APD反偏电压控制系统，其特征在于所述温度测量单元为柏电阻测温电路。
5、 根据权利要求1所述的APD反偏电压控制系统，其特征在于所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节 APD的反偏电压。
6、 权利要求1所述APD反偏电压控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下 步骤A、 所述温度测量单元获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息转 化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；B、 所述控制单元的AD转换器把接收到的模拟信号转化为数字信号；C、 控制单元根据所述获取的数字信号计算出温度信息，并根据该温度信 息调节所述数字电位器的电阻值，从而调节APD的反偏电压。
7、 根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述控制单元包括存储单元，该存储单元存储与APD工作环境温度的数 字信号对应的数字电位器抽头位置的控制信息，该信息是通过多次试验获得；控制单元把数字电位器抽头位置的控制信息通过接口向数字电位器输出 控制信号，以控制数字电位器调节到对应电阻值。
8、 根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于所述存储单元为EEPR0M;所述接口为IIC接口 。
9、 根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述温度测量单元为铂电阻测温电路。
10、 根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述数字电位器还连接有一放大电路；所述通过调节数字电位器的电阻控制该放大电路的放大倍数，从而调节 APD的反偏电压。
全文摘要
本发明揭示一种APD反偏电压控制系统及方法，APD反偏电压控制系统包括温度测量单元、控制单元、数字电位器；所述温度测量单元用以获取APD及其周边的温度信息，并把该温度信息转化为模拟电信号，而后把该模拟信号发送至所述控制单元；所述控制单元包括一AD转换器，该AD转换器用以把接收到的模拟信号转化为数字信号；控制单元计算出所述获取的温度信息，并根据该温度信息调节所述数字电位器的电阻值，从而调节APD的反偏电压。本发明提出的APD反偏电压控制系统，可使APD反偏电压满足APD增益不变的要求。
文档编号H01C10/00GK101533286SQ20091004863
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者仝芳轩, 亮 刘, 周正仙, 尚利军, 刚 席, 斌 杨, 魏 皋, 郭兆坤, 正 黄 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司