温度控制与温度补偿双模式的APD驱动电路设计

在车载激光雷达系统中,雪崩光电二级管(APD)检测微弱光信号时,其增益和灵敏度受温度偏移影响,导致输出信号失真,进而影响系统测距精度、实时性与稳定性。设计了这一种带有温度控制与温度补偿功能的APD驱动电路。温度控制模块由TEC制冷器、TMP117温度传感器等器件组成。温度补偿模块采用DS1841芯片。此设计以温控为主,温补为辅。由于TEC具有热惯性,温控模式不能立刻使温度达到设定的目标值,此时温补模式将被触发,自动补偿合适的APD偏压,达到温补目的。实验测试表明,温控模式的控制精度为±0.3℃,温补模式的偏压相对误差小于0.5%,系统的测量精度与稳定性显著提高。     

基于单片机多模式控制的APD偏压电路模块设计

针对雪崩光电二极管(APD)应用多样化的需求,提出多模式控制的APD偏压电路模块设计方案。基于APD工作原理,分析了APD增益系数、反向偏置电压、工作温度三者之间的关系,设计了具有多模式工作的APD偏压模块硬件电路,开展了详细的单片机软件功能设计。结合雪崩光电二极管进行了实验验证,结果表明在-40~+60℃温度范围内,该偏压电路模块具有温度补偿及多模式切换功能,输出电压偏差小于0.5 V,纹波小于100 mV,可实现APD多模式工作,满足工程化应用需要。     

基于ARM的APD参数测试系统研究

文章通过对APD工作原理和嵌入式系统的学习与理解,设计了基于ARM的具有温度补偿APD偏压电路,前置放大电路以及温度控制电路的APD参数测试系统。通过此系统可以将测得的电流与偏压、温度的参数绘制出电流、偏压及温度关系曲线图,并得到合理工作温度及合理偏置电压,为以后光通信微弱信号探测系统的设计与实现奠定理论和实践的基础。     

基于TPS40210的APD偏压温补电路设计

介绍了TPS40210的工作原理。利用TPS40210设计的高压偏置电路具有动态范围广、低噪声的优点,滤波后输出纹波小于20mVP-P;基于AD590温度传感器,设计了一种自动温度补偿的APD高压偏置电路,并对电路进行了理论分析和实验验证。结果表明,该电路输出能够根据环境温度变化自动调节偏压输出,使APD工作在稳定增益状态。     

基于ADL5317和LM35的APD偏压温度补偿电路设计

针对分布式光纤测温系统中APD(Avalanche Photodiodes)的反向偏置电压需进行实际温度补偿的要求,利用LM35温度传感器和ADL5317芯片,设计了一种高精度、低功耗、宽动态范围、偏置电压精确且可自动控制的APD偏压温度自动补偿电路。     

APD最佳偏压温度补偿的实现方法

本文在对APD最佳雪崩增益分析的基础上,研究了最佳偏压和温度的关系并给出了温度偏压补偿的具体实现电路。     

光纤传感系统中APD增益温漂的动态补偿研究

为实现对雪崩光电二极管(APD)增益温漂的动态偏压补偿, 设计了高精度的ADC和DAC电路系统,对APD可以达到毫伏级的偏压控制精度和0.2 ℃的温度采样精度.依托光纤传感系统并运用数据采集与处理技术获得了在APD增益比较稳定的条件下其偏压与温度之间的线性关系以及增益温漂误差的偏压补偿公式,应用时传感系统能够实时补偿增益的温漂并且具有足以满足系统要求的补偿精度.     

光纤喇曼测温系统中APD增益稳定的研究

分布式光纤测温系统采用APD雪崩光电二极管作为接收器件,它的稳定性对后级的信号处理及系统主要技术指标起着决定性的影响.APD的增益受温度波动影响较大.对APD增益进行了分析,针对分布式光纤测温系统中喇曼光信号极微弱和强噪声的特点,设计了一温控系统和一反馈偏压补偿系统.实验证明温控温度波动小于0.1℃,测试输出电压波动小于0.5 mV,完全满足分布式光纤测温系统对APD增益稳定的高要求.     

基于SOC的高精度倾角测量系统的设计

为解决自动水平调节系统和工程应用中倾角测量高成本、低精度的问题.提出了一种利用MEMS双轴倾角传感器、信号调理和SOC等电路实现高精度倾角测量的方法,并从传感器信号稳定性处理、温度补偿、信号采集处理、基准源设计和信号曲线拟合方法等多角度实现了倾角的低成本、高精度测量.实验测试表明,系统最大绝对误差小于0.005°,相对误差小于0.02%.     

基于MAX5026的单光子探测器直流偏压源设计

讨论了单光子探测器核心器件雪崩光电二极管(Avalanche Photodiodes,APD)的特殊工作原理,并在此基础上介绍了使用PWM升压变换器MAX5026设计出的一种APD直流偏压源方法。阐述了电路的主要设计要点,对电路性能进行了分析说明。实验结果表明:这种小功率直流偏压源电路工作性能良好,具有高稳定性和低纹波输出,能满足单光子探测时APD雪崩击穿对电源电压的要求,是一种理想APD直流偏压源。     

Fast compensative design approach for the approximate squaringfunction

In this paper, a systematic compensation approach is presented to efficiently design the approximate squaring function with a simple combinational logic circuit. Also, a set of recursive Boolean equations for general outputs is derived such that the logic circuit can be rapidly designed and reused for various bit-width inputs. In logic implementation, our design approach possesses less circuit cost and lower critical delay. Moreover, in error analysis, the maximum relative error (MRE) and average relative error (ARE) of squaring approximation are significantly improved by at least 26.95% and 61.59%, respectively, as compared with the existing approaches. Finally, a 7-bit approximate squaring function chip is accomplished to verify the circuit performance based on 0.6-μm CMOS technology. The chip layout occupies 127×135 μm² and the total number of transistors is 186     

基于电容传感器的精密压电微位移系统研究

利用高精度的电容传感器设计了一种带有位移反馈的压电陶瓷精密微位移系统,极大地矫正了压电陶瓷的非线性。设计了高精度的位移检测电路,实时采集电容传感器的电容量并转换成数字信号反馈给DSP,形成位移信息的闭环。结合带有前馈补偿的PID闭环控制策略,矫正压电陶瓷的非线性特性,进而实现微位移系统精密定位。对设计研制的微位移系统进行试验测试,结果表明:位移检测电路的电容分辨率可达0.000 1pF,微位移系统定位精度优于5nm,校正后迟滞误差低于1.0%。     

一种机载红外光谱相机的角位置误差补偿技术

机载红外多光谱扫描仪采用摆扫扫描成像机制,解决了红外光谱相机的光谱分辨率、高空间分辨率和大成像幅宽之间的矛盾,可实现下视和远距离侧视成像。为了实现采集图像无缝拼接的像元级对准,需保证红外光谱仪的角位置信息准确。本文针对机载扫描成像光谱仪的几何定位问题进行分析,指出角位置误差是影响相机几何定位的主要因素,进而采用一种角位置误差的长短周期双重补偿方法,对角位置误差进行补偿。地面测试结果表明,补偿后相机角位置精度提高10倍,且经环境试验验证,角位置误差仍保持稳定。由机载挂飞试验结果表明,后图像相对几何精度优于一个像元（10）,满足图像拼接的几何定位需求。     

A current memory cell with switch feedthrough reduction by errorfeedback

A new switch feedthrough suppressing current memory cell, capable of accurately memorizing low current levels is presented. The scheme operates by feeding back a fraction of the error current to the storage node whose voltage is adjusted so that the error is reduced to zero. Using the feedback compensation scheme, absolute current error of less than 0.1% was achieved even at ultra-low current levels of 10 nA. The negative feedback circuit consumes negligibly low power and can be laid in a very small area. With this scheme, memory accuracy is traded for error correction speed, a feature common to all feedback-based switch feedthrough reduction schemes. The feedback compensated current memory cell can be used for low-power high-background infrared focal-plane readout electronics featuring in-pixel background suppression     

Novel dispersion compensation method for cross-coupling measurement in PM-PCF based on OCDP

For polarization maintaining photonic crystal fiber (PM-PCF), the cross-coupling measurement can be severely affected by interferogram broadening, due to the large inter-mode chromatic dispersion. In this paper, a novel dispersion compensation method is proposed to mitigate the influence, including a frequency domain algorithm and investigation of the dispersion coefficient for a phase packet in algorithm. A numerical simulation and measurement of birefringence as a function of wavelength reveal that the dispersion coefficient in PM-PCF is much larger than that in PANDA-PM fiber. After compensation, the accuracy of coupling strength measured can be restored and spatial resolution is improved. Experiments show the compensation provides high accuracy with average relative error less than 0.31% and spatial resolution improved 4.1 times.     

模数转换器在压力传感器温度补偿中的作用

介绍一种用模数转换器（ADC）进行温度补偿的压力测量电路,对模数转换器（ADC）在温度补偿中的原理和作用进行了论述和分析。该测量电路的特点是通过模数转换消除了温度误差,提高了温度补偿精度。     

一种高速宽带升压转换器斜坡补偿电路的设计

峰值电流模式升压型直流-直流转换器在连续导通模式下,当占空比大于50%时会出现闭环不稳,产生次谐波振荡等现象,需进行斜坡补偿.讨论了斜坡补偿的意义,并设计了一种结构简单的电流检测和斜坡补偿电路,该电流检测采用一种电流负反馈电路进行电压箝位,斜坡补偿时未采用传统的加法器对补偿斜率相加的方式,而是直接将采样电流和补偿电流在电流节点加和,解决了比较器引入附加回路对带宽的限制,瞬态响应速度较快.此电路基于MagnaChip公司HL18GFL 0.18 μm工艺设计,并进行了流片.测试结果表明,斜坡斜率为3.17 mV/ns,满足系统稳定性要求.本电路面积仅为128.7 μm×62.8 μm,电流检测精度在5%以内.     

白光干涉法三维面型重构仿真研究

采用Twyman光路结构和LED为光源进行白光干涉三维测量,对干涉图像及元件面型的重构算法进行了仿真研究。使用Matlab软件,选取了两种面型结构函数,仿真得出重构的面型,选取5个参考点进行了对比。研究结果表明,白光干涉测量具有高精度、测量时间短、相对误差小于0.5%。     

光电检测电路噪声分析及误差补偿方法研究

为提高光电检测精度,减小系统误差,针对光电检测电路,在分析光电检测电路噪声的基础上,利用查表法、插值法、曲面拟合法及自适应神经模糊推理法对光电检测电路进行了误差补偿,并对误差补偿效果进行了对比分析．最后利用光电二极管实验平台的实测数据作为样本数据,在Matlab软件下进行了仿真。结果表明,在同等条件下．自适应模糊推理方法更能够提高检测精度,且补偿效果优于查表法、插值法和曲面拟合法。     

基于锁相环和PWM技术的容栅传感器微小扭矩信号测试方法

针对特种车辆扭矩测试信号引线困难、信号易受干扰、安装空间狭小的难题,提出了基于容栅传感器的微小扭矩测试方法。测试借助PWM电路以及锁相环电路对信号进行调理,不需要载频和附加解调线路,电路简单,克服了安装困难的缺点,同时降低了系统的传输误差以及随机噪声干扰,提高了测试精度。实验表明系统的相对误差小于2%。