[发明专利]雪崩光电二极管的反向偏压产生方法

说明书

本发明公开了一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，该方法包括：使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法的电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用；同时，既提高了输出偏压的稳定性，又提高了反向偏置电压的温度稳定性。

技术领域

本发明涉及微弱光探测领域，具体地，涉及一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法。

背景技术

在微弱光探测的时候，雪崩光电二极管广泛使用在系统中。但在系统设计的时候，雪崩光电二极管的反向偏压产生是关键。雪崩光电二极管的反向偏置电压的稳定性及精度决定了产生的雪崩信号信噪比的稳定性。因为用于探测微弱光信号的雪崩光电二极管发生雪崩时，需要很高的反向偏置电压(一般为60V-90V之间)。同时，该反向偏置电压需要精度高、温度稳定性好的特性。因此，在微弱光探测中，雪光电二极管的反向偏压产生方法有着举足轻重的地位，决定着系统的探测性能，间接决定着使用设备的性能。

现有的技术中，使用运算放大器直接放大所需的电压信号，通过运算放大器和外围的分立元器件(电阻、电容和耐高压的晶体管)，最终实现雪崩光电二极管所需偏置电压的产生。

然而，由于分立元器件都存在温漂的问题，尤其是半导体元器件(如晶体管)，所以会造成高精度的偏置电压随环境温度变化而不稳定，导致反向偏压不稳定，进而影响整个雪崩信号的稳定性，进一步影响微弱光探测系统的性能。

因此，急需要提供一种方法来解决现有技术中雪崩光电二极管的反向偏置电压温度稳定性不好，精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法的电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用；同时，既提高了输出偏压的稳定性，又提高了反向偏置电压的温度稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种雪崩光电二极管的反向偏压产生方法，其特征在于，该雪崩光电二极管的反向偏压产生方法包括：

使用微控制器控制数模转换芯片产生一个高精度的低电压信号，将该低电压信号通过由运算放大器组成的电压跟随器产生稳定电压并直接送给DC/DC转换芯片，最终输出APD偏置电压；

在DC/DC转换芯片周围利用半导体制冷器维持稳定温度，同时，通过热敏电阻实时监控半导体制冷器与模块接触面的温度并反馈给微控制器。

优选地，微控制器通过12C接口与12位的数模转换芯片相连。

优选地，运算放大器作为电压跟随器，用于提高输出偏置电压的稳定性。

优选地，该方法还包括通过调整半导体制冷器功率，最终在模块周围维持一个稳定的温度。

优选地，该方法还包括通过微控制器接收热敏电阻反馈并存在内部的温度补偿曲线值去自动补偿该温度下DC/DC转换芯片的电压温漂系数。

根据上述技术方案，本发明由于摈弃了分立元器件的设计，使用运放作为跟随器，提高输出偏压的稳定性。同时，使用一个集成的DC/DC电源转换芯片，并且在集成电源周围使用一个半导体制冷器作为温度控制，维持偏压产生模块局部温度的稳定，提高了反向偏置电压的温度稳定性。并且，该方法采用了一个12位的数模转换芯片，提高了雪崩二极管偏置电压的精度。满足了用于微弱光探测的雪崩光电二极管对其所加的反向偏压具有很高的精度和很好的温度稳定性的要求。而且，又由于该方法摈弃了分立元器件设计，使得电路更加简单，电路稳定性更好，简单实用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明