用AC1056实现对雪崩光电二极管温漂的偏压补偿

雪崩光电二极管(APD)的增益严重地受到温度的影响.AC1056是一款多功能的12位A/D板,具有A/D转换和D/A控制的功能.利用它得到了具有相当精度的对APD偏压和温度的采集和具有高精度的对APD偏压的控制,从而获得了在维持APD增益比较恒定的条件下其温度和偏压之间的关系,并在应用中实现了对APD温度漂移的偏压补偿.     

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.     

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。     

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。     

基于DS3501的APD偏压温度补偿电路设计

介绍了DS3501的工作原理,针对APD偏置电压需要进行精确温度补偿的要求,设计了一种高精度、宽动态范围的APD偏压自动补偿电路。经实验测试,APD偏压相对误差小于0.25%。将该补偿电路应用于荧光法溶解氧测量系统中,显著提高了系统测量精度,测量结果相对误差小于1%。     

电涡流传感器温漂的综合补偿

在介绍电涡流传感器基本原理的基础上,分析了温度漂移产生的主要因素,并提出了一种温漂补偿的新方法,即利用负反馈组成闭环系统实现对温度漂移的综合补偿.实际测试结果表明,温漂综合补偿精度可达0.41%,明显优于一般方法的补偿精度.     

APD阵列芯片偏置电压温度补偿系统设计与实现

为使APD阵列芯片在不同温度下保持较为恒定的增益,设计反向偏压自动温度补偿系统。采用STM32微处理器对热敏电阻分压采样和A/D转换后计算获得阵列芯片工作温度,根据工作温度求解出合适的反向偏压值,再通过调节数字电位器控制高压模块输出解算得到的反向偏压至APD阵列芯片。采用Matlab仿真方法获取匹配电阻的阻值避免了繁琐的数学推导。应用μC/OS嵌入式操作系统实现多任务程序设计,且任务间采用消息邮箱通信,提高了软件运行的稳定性和可靠性。测试结果表明,使用该温度补偿系统的5×5 APD阵列芯片的每个通道都能在不同温度下保持本通道输出信号幅度基本恒定,证明了系统的有效性和实用性。     

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OTDR的准分布光纤温度报警系统

针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计 (OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统.依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等硬件设计,优化了系统软件的编译.结合在线调试,设计了基于形状记忆效应的温度阈值执行器.试验结果表明系统能稳定运行,且具有1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数.     

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。     

Development of a bias power supply for Geiger mode avalanche photodiodes

Avalanche photodiodes(APDs) have high output and high stability requirements for bias power in Geiger mode. This paper designs an APD with high boost ratio, high precision, low temperature drift, small size, and low power. Bias power supply, this module uses switching chip IC and flyback transformer to achieve high step-up ratio, realizes precise output control through precision operational amplifier and T-type resistor feedback network, and designs appropriate compensation network to improve sy...     

一种高精度低功耗的APD偏置电压模块设计

设计了一种具有升压和自动温度漂移补偿功能的雪崩光电二极管(APD)偏置电压模块,该模块包含正反馈振荡器、高频全波整流电路和温度补偿器.正反馈振荡器实现DC/AC的变换,并通过变压器进行电压放大;高频全波整流电路通过AC/DC变换输出直流高压;温度补偿器通过模拟温度传感器自动补偿APD的温度漂移.该模块大小为1.7 cm×2.7 cm,最大功耗为100 mW,输出电压在0～372 V连续可调,且最大纹波不超过0.004％,通过对模块中元器件参数的调整,能够对任意型号的APD进行电压偏置和温度补偿,偏置电压最大偏差不超过0.005％.     

基于ADL5317的APD偏压控制/光功率监测电路

介绍了ADL5317的引脚功能、内部结构和工作原理.针对APD偏置电压需要精确控制的要求,给出了一种具有高精度、宽动态范围的APD偏压控制/光功率监测功能的核心电路.     

空间激光遥感技术研究

通过与地面应用激光雷达的对比分析了空间激光遥感系统的工作特点。根据测距方程,对影响空间激光遥感系统回波功率的外部因素进行讨论。分析了回波探测系统的设计要素,对激光遥感系统探测概率与信噪比间关系进行讨论,并针对雪崩光电二极管（APD）的最佳工作点控制技术和雪崩高压稳定控制技术进行了深入分析,同时根据最佳线性滤波器匹配设计理论给出了接收通道带宽与增益的理论设计结果。     

基于CPLD的高分辨率AD转换电路设计

本文从仪器仪表应用领域对温控的需求方面出发,设计了具有高精度、低温漂的16位AD转换电路。模拟输入电压为0-100mV,通过精准的放大和偏置后送给AD652进行V/F变换,转换出来的频率信号由CPLD进行测量,结果送交控制器,产生16位AD转换结果。同时系统可提供0-100mV连续可调的高精度测试用基准源。     

机载脉冲式激光测距机接收电路的设计

采用硅雪崩管作为光电传感器,将光背景噪声或被测目标漫反射激光转变为微弱电压脉冲,经过两级低噪声可变增益放大器AD603放大后,信号变为幅度较大的电压脉冲,由可编程逻辑器件处理器在单位时间内收集脉冲个数,通过D/A转换电路驱动高压模块改变APD的偏压,最终设计出机载脉冲式激光测距机灵敏度高的闭环负反馈微弱激光接收电路     

MBE生长的PIN结构碲镉汞红外雪崩光电二极管

对中波红外碲镉汞雪崩光电二极管(APD)特性进行理论计算,获得材料的能量散射因子及电离阈值能级与材料特性的相互关系,从而计算器件的理论雪崩增益与击穿电压.通过对材料特性(组分,外延厚度,掺杂浓度等)的优化,设计并生长了适合制备PIN结构红外雪崩光电二极管的碲镉汞材料,并进行了器件验证.结果显示,在10V反偏电压下,该器件电流增益可达335.     

Noise Temperature Characteristics and Gain-control of Avalanche Photodiodes for Laser Radar

Avalanche photodiodes（APDs） are promising light sensors with high quantum efficiency and low noise. It has been extensively used in radiation detection, laser radar and other weak signal detection fields. Unlike other photodiodes, APD is a very sensitive light detector with very high internal gain. The basic theory shows that the gain of APD is related to the temperature. The internal gain fluctuates with the variation of temperature. Investigated was the influence of the variation of the gain induced by the fluctuation of temperature on the output from APD for a very weak laser pulse input in laser radar. An active reverse-biased voltage compensation method is used to stabilize the gain of APD. An APD model is setup to simulate the detection of light pulse signal. The avalanche process, various noises and temperature＇s effect are all included in the model. Our results show that for the detection of weak light signal such as in laser radar, even a very small fluctuation of temperature could cause a great effect on APD＇s gain. The results show that the signal-tonoise ratio of the APD＇s output could be improved effectively with the active gain-control system.     

A novel high-gain image sensor cell based on Si p-n APD in chargestorage mode operation

A high-gain image sensor cell based on Si-avalanche p-n photodiodes in the charge-storage mode from below to above the breakdown voltage region without avalanche discharge during the readout time period is described. Photoelectron conversion characteristics of a proposed dual-gate avalanche photodiode (APD) image sensor cell in below-breakdown voltage operation were analyzed on the assumption that multiplication gain during storage time, which depends on APD bias, followed an empirical formula involving multiplication gain and reverse bias in DC bias condition. The above-breakdown voltage operation is also considered. Experimental results agree with results from analytical models