基于DS3501的APD偏壓溫度補償電路設計

摘要：介紹了DS3501的工作原理，針對APD偏置電壓需要進行精確溫度補償的耍求，設計了一種高精度、寬動態(tài)范目的APD偏壓自動補償電路。經實驗測試，APD偏壓相對誤差小于0．25％。將該補償電路應用于熒光法溶解氧測量系統(tǒng)中，顯著提高了系統(tǒng)測量精度，測量結果相對誤差小于1％。
關鍵詞：APD；自動偏壓補償；DS3501；精度

雪崩光電二極管(APD)具有很高的靈敏度和內部增益，可大大提高探測系統(tǒng)的探測靈敏度和信噪比。因而在微弱光電信號測量系統(tǒng)中得到了廣泛應用。但同時它也有一個很大的缺點，即增益隨溫度變化，因而應用時需做偏壓溫度補償，以保證APD的增益恒定。但現(xiàn)有的補償方法中?；蛐枰⑻幚砥鬟M行控制，或電路設計比較復雜。由此，文中提出了一種基于DS3501的APD偏壓溫度補償電路，可以自動實現(xiàn)APD偏壓精確補償，無需微處理器控制，簡化了電路設計。

1 溫度對APD增益的影響及補償方法
SILICON-SENSOR公司AD系列APD的增益Gain由偏置電壓UR與UBR的比值k決定，k越大，增益越大。但是，APD的擊穿電壓UBR受溫度影響，溫度系數(shù)為0．45 V／℃，在偏置電壓UR不變的情況下，UBR隨溫度發(fā)生變化，導致出現(xiàn)波動，如圖1所示。APD增益的變化將直接影響到光信號的測量，導致測量值出現(xiàn)較大誤差。

由以上分析可知，當溫度發(fā)生變化從而引起擊穿電壓UBR變化時，需調整偏置電壓UR，使保持不變，以保證APD增益Gain恒定。假設溫度時，APD擊穿電壓為UBRO，偏置電壓為URO，可得偏壓計算公式：
UR=k(UBRO+0．45(T-T0)) (1)
以此公式為基礎，設計APD偏壓溫度補償電路。