采用MAX5026实现可编程APD偏置电路
PWM升压变换器MAX5025_MAX5026及其应用
PWM 升压变换器MAX5025/MAX5026及其应用王瑞兰Ξ(潍坊学院 信控系, 山东潍坊 261041) 摘 要:MAX5025/MAX5026是固定频率、脉冲宽度可调的升压DC 2DC 变换器,广泛用于电视调谐电路、数字视频解码器及电缆调制解调器等的电源系统中。
本文介绍了其工作原理、升压应用电路及其外围电路元件的设计方法。
关键词:MAX5025/MAX5026;变换器;DC 2DC中图分类号:TP211+14 文献标识码:A 文章编号:1671-4288(2002)06-0072-031 概述MAX5025/MAX5026是固定频率、脉冲宽度可调的低噪音升压式转换器,是能产生高电压的低压系统。
由于具有低噪音、输出电压高的特点,因此被广泛用于升压、反馈、隔离输出等拓扑结构中。
其工作电压最低为3V ,转换频率为500K HZ 。
固定频率、电流式PW M 的结构使其低的输出噪音很容易被滤掉,由于其内部含有一个40V 的DMOS 功率开关,可使设备的输出电压提升到36V 。
MAX5025/MAX5026用于提高输出电压时需要外接一个反馈电阻。
这两种器件都采用小巧的、六管脚S OT 23的封装形式。
MAX5025/MAX5026具有如下特性:●输入电压的范围:3V —11V (MAX5026)4.5V —11V (MAX5025)。
●输出电压的范围:Vcc —36V 。
●最大输出功率:120mW 。
●调节输出电压时需外接一个反馈电阻。
●内部具有1.3Ω,40V 的功率开关。
图1 M AX 5025ΠM AX 5026的管脚排列●固定的频率很容易实现低噪音。
●500K HZ 的转换频率。
●最大关断电流为1uA 。
2 管脚排列及原理框图MAX5025/MAX5026的管脚排列如图一所示:管脚说明如下:●PG ND :电源地端:使用时直接接地。
●G ND :地端。
●F B :反馈端:其参考电压为1.25V 。
一款低成本硅PIN光电二极管偏置电路的设计及应用
一款低成本硅PIN光电二极管偏置电路的设计及应用作者：贾牧霖曾国强马雄楠来源：《现代电子技术》2014年第13期摘要：硅PIN光电二极管在微弱光信号检测领域的应用越来越广泛，但其效果会受到偏置电压等因素的影响，稳定性高、纹波系数小的偏置电压对准确获得被测信号来说是必不可少的。
设计一款基于TPS61040电压转换芯片的硅PIN光电二极管偏置电路，并将其用于NaI （Tl）晶体的微弱光信号检测，取得了良好的效果。
关键词：硅PIN光电二极管；偏置电路；电子滤波器；闪烁探测器中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）13⁃0159⁃03 Design and application of low⁃price bias circuit for Si⁃PIN photodiodesJIA Mu⁃lin1， ZENG Guo⁃qiang2， MA Xiong⁃nan3（1. Guangxi Radiation Environment Supervision and Management Station， Naning 530222，China； 2. Chengdu University of Technologe， Chengdu 610059， China；3. China Institude For Radiation Protection， Taiyuan 030006， China）Abstract： The Si⁃PIN photodiodes have been more and more widely used in the areas of weak light signal detection， but the result of detection is more likely affected by bias voltage and other factors. The high⁃stability bias voltage with low ripple coefficient is essential for accurately achieving the detected weak light singal. A Si⁃PIN photodiode bias circuit based on TPS61040DC/DC boost converting chip was design and applied to the weak light signal detection of the NaT （Tl） scintillator. A good result was achieved.Keywords： Si⁃PIN photondiode； bias circuit； electronic filter； scintillator detector硅PIN光电二极管（以下简称SPD）作为一种成熟的半导体光电器件，因其特有的优势在自控、通信、环保、医疗及高能物理研究等领域得到了越来越广泛的应用，但其使用极易受所加偏置电压的影响。
apd跨阻放大器电路设计
apd跨阻放大器电路设计APD跨阻放大器电路设计引言：APD（Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管）是一种高增益、高速度、高灵敏度的光电检测器件，常用于光通信、光纤传感等领域。
在APD应用中，为了提高信号的可靠性和灵敏度，通常需要设计一个稳定且高增益的电子放大器电路。
而APD跨阻放大器电路是一种常用的方案。
一、APD的特点及工作原理APD是一种特殊的光电二极管，其具有光电二极管的基本特点，同时还具有雪崩效应。
当光子击中APD时，会产生电子-空穴对，并在电场的作用下加速产生二次电子-空穴对，从而形成雪崩放大效应。
这种雪崩放大效应使得APD具有比普通光电二极管更高的灵敏度和增益。
二、跨阻放大器的设计原理跨阻放大器是一种常见的电子放大器电路，通过改变跨阻电阻值来调节放大倍数。
在APD应用中，通过合理设计跨阻放大器电路，可以实现对APD输出电压的放大和稳定，提高信号的可靠性和灵敏度。
1. 电路结构跨阻放大器电路由一个输入电阻、一个跨阻电阻和一个输出电阻组成。
其中，输入电阻用于接收APD的输出信号，跨阻电阻用于调节放大倍数，输出电阻用于匹配负载。
2. 电路工作原理当APD的输出信号经过输入电阻进入跨阻放大器电路时，会产生一个电压信号。
该信号经过跨阻电阻放大后，再经过输出电阻输出。
通过调节跨阻电阻的阻值，可以实现对APD输出信号的放大倍数的控制。
三、APD跨阻放大器电路的设计步骤1. 确定APD的输出特性在设计APD跨阻放大器电路之前，首先需要了解APD的输出特性，包括输出电压范围、工作电流等参数。
这些参数将作为设计跨阻放大器电路的基础。
2. 选择合适的跨阻电阻根据APD的输出特性和设计需求，选择合适的跨阻电阻。
一般来说，跨阻电阻的阻值越大，放大倍数越高，但也会增加噪声和失真。
3. 确定输入电阻和输出电阻根据APD的输出电压范围和负载要求，确定合适的输入电阻和输出电阻的阻值。
输入电阻应保证APD输出信号的稳定输入，输出电阻应与负载匹配以提高信号传输效率。
采用MAX5026实现可编程APD偏置电路
采用MAX5026实现可编程APD偏置电路
佚名
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】光通信接收器中常常采用雪崩光敏管（APD）作为PIN二极管,APD具
有较高的灵敏度,但需要为绘定的光通量需要提供特殊的偏置电路,以产生适当的
电子流。
MAX5026是一种低噪声、固定频率的升压转换器,非常适用于构建低
噪声APD偏置电源。
图1所示为采用MAX5026构建的数字可编程低噪声APD偏置应用电路,工作于间断的电感电流模式,利用MAX5304数/模转换器和
一个2.5V基准源MAX6102调节输出电压,可调节范围为25～71V,步长45mV。
【总页数】1页(P15-15)
【正文语种】中文
【中图分类】TN492
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采用MAX6605实现APD最佳偏压温度补偿
收稿日期:2003209203.作者简介:容太平(19452),男,教授;武汉,华中科技大学电子与信息工程系(430074).E 2mail :rongtp @基金项目:国家科技型中小企业创新基金项目.采用MAX6605实现APD 最佳偏压温度补偿容太平 苗 林(华中科技大学电子与信息工程系,湖北武汉430074)摘要:讨论了APD (Avalanche Photodiodes )最佳倍增增益特性,并在此基础上介绍了一种采用模拟温度传感器MAX6605实现APD 最佳偏置电压温度补偿的方法.阐述了电路的主要设计要点,对电路性能进行了分析.实践表明,电路工作性能良好,各项指标均符合要求,达到了预期效果.关 键 词:APD ;最佳倍增增益;温度补偿中图分类号:TN929.12 文献标识码:A 文章编号:167124512(2004)0520016203T emperature compensation of APD optimal bias by MAX 6605Rong Tai pi ng M iao L i nAbstract :This paper discussed the character of APD optimal multiplying gain.On the basis of the discus 2sion ,a method applying analog temperature sensor MAX6605to temperature compensation of APD optimal bias was introduced.The major points of this circuit design were presented and to some extent the circuit performance was analyzed.The circuit was proved to perform well in practice and every quota met the re 2quirements and achieved the expected effect.K ey w ords :APD ;optimal multiplying gain ;temperature compensationRong T aiping Prof.;Dept.of Electronic &Informantion Eng.,Huazhong Univ.of Sci.&Tech.,Wuhan 430074,China. 在无线数字光端机中广泛采用高灵敏度的APD ,本文介绍了一种APD 最佳偏压温度补偿电路,实际使用情况良好.1 APD 倍增增益特性分析APD 内部结构中有一高电场区,入射光产生的电子2空穴对经过高场区时不断被加速而获得很高的能量,从而实现多次碰撞电离,产生二次电子2空穴对,如此重复,产生了雪崩倍增效应雪崩过程使得光电流在管内得到放大(可用倍增增益M 表示),大大提高了光接收灵敏度.APD 接收机的信噪比S S N R 由下式决定: S SNR =I 2p /(σ2s +σ2T )=(M R P in )2/[2qM 2・F A (R P in +I d )Δf +4(K T/R L )F nΔf ],(1)式中,I 2p 为信号平均功率;σ2s 为散粒噪声功率;σ2T为热噪声功率;M 为倍增增益;R 为光电响应度;P in 为入射平均光功率;I d 为暗电流,Δf 为带宽;F A 为APD 的过剩噪声因子;K 为波尔兹曼常数;F n 为后级放大器的噪声系数;T 为绝对温度;R L 为负载电阻.由上式可以看出,其他条件一定时,M 值太小热噪声将起主导作用,信噪比难以达到系统要求;M 值太大将会提高信号平均功率,但同时增大了散粒噪声,也会降低信噪比.在给定了入射光功率时,为达到最大的信噪比所要求的APD 倍增增益称为最佳倍增增益M OPT ,它的值由下式给出:M OPT ={4K T/[qx R L (R P in +I d )]}1/(2+x ),(2)式中,x 为过剩噪音系数,其值取决于APD 的制第32卷第5期 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) Vol.32 No.52004年 5月 J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Nature Science Edition ) May 2004作材料及工艺.由上式可见,APD 的最佳倍增增益取决于入射光功率、暗电流、环境温度以及光电响应度等因素.APD 特殊的内部结构决定了当它的工作温度和反向偏压有一方面发生变化时,其倍增增益M 会随之改变.本文实验得出某种型号APD 的温度2响应度2偏压关系曲线如图1所示.图1 APD 偏压2响应度2温度关系图由图1可以看出,必须设计温度补偿电路来控制APD 的偏置电压,使APD 在各种温度条件下都能以最佳倍增增益工作,从而使接收系统获得最大的信噪比[1].2 APD 偏压电路的设计实验系统中采用了没有集成温度传感元件的Si 2APD ,其造价较低,同时又具有增益大,频带宽和噪声低的优点.接收机中通过恒温阱与温度补偿电路这两种途径来实现对APD 偏压的精确控制.APD 管与集成温度传感器都置于恒温阱内,当外界温度发生较大变化时,阱内温度会在微小范围内波动,偏压温度补偿电路检测出阱内温度的小幅波动从而给予APD 精确的偏压补偿.偏压温度补偿原理框图如图2所示.图2 偏置电压温度补偿原理框图由图2可知,温度传感电路的输出电压通过电压变换网络转换成为合适的控制电压,再加至可调直流电压源的控制端,从而产生精确的温度补偿偏压供给APD [2].2.1 温度传感电路温度传感电路采用MAX6605集成温度传感器,该传感器外围电路简单,电源电压在2.7～5.5V 范围内传感器都能正常工作.MAX6605为SC70封装形式,表面尺寸为2mm ×1.2mm ,体积小,功耗低,它的输出电压为温度的线性函数,在-20℃～85℃范围内非线性误差仅为0.4℃,完全能满足系统要求.MAX6605的电压2温度传输函数如下:{U T }V =0.744+0.0119{T}℃.(3)由上式可知MAX6605在0℃时有744mV 的输出,输出斜率为11.9mV/℃.温度传感电路图如图3所示.图3 温度传感电路原理图2.2 电压变换电路电压变换部分为同相求和电路,电路如图4所示.电源电压经R 4,R P2和R 6分压后通过射极图4 电压变换电路原理图跟随器A 2得到一稳定的参考电压,这个参考值与温度传感电路的输出U T 相加并由A 1放大输出.电路输出电压与各输入电压的关系是U CTL =A (U REF +U T ),(4)式中,U REF =(R 4+R P 2)U CC /(R 6+R 4+R P 2);A =(R 2+R P1)/R 3.调节R P1可使电路获得适当的增益,调节R P2可改变参考电压的值.运放采用LM358,所有电阻用误差为0.1%金属膜电阻.2.3 可调直流电压源电压源部分采用高精度可调直流高压模块,其内部主要由振荡级、倍压整流级、滤波输出级和输出采样反馈环节组成,输出电压受控方式为外接0～5V 控制电压.高压模块输出低纹波、低漂移的APD 反向偏置电压.经实测,模块电压传输函数为71第5期 容太平等:采用MAX6605实现APD 最佳偏压温度补偿 {U OU T}V=14.092+100{U CTL}V,(5)式中U CTL为电压变换电路输出给高压模块的控制电压.高压模块的漂移≤0.02%,纹波为10 mV,温度系数≤0.03%/℃,可以满足APD接收系统的精度要求.需要注意的是,直流高压模块应远离APD,以免产生干扰.在高频信号检测场合,高压模块输出走线也应远离其他小信号通路,以防止串扰[3].2.4 电路参数的计算在分析了电路各个部分的原理与特性后,可以确定电压变换电路中的参考电压值U REF与增益A.系统中选用的APD工作温度每变化1℃,反向偏压变化0.71V,即温度系数为0.71V/℃.当供给该APD的偏置电压满足下式时,APD工作于最佳倍增增益状态,即{U APD}V=205.605+0.710{T}℃.(6)式(6)即为所选用APD的最佳偏压曲线.将式(3)代入式(4)并将所得表达式代入式(5),得到下式: {U OU T}V=14.092+100A({U REF}V+0.744+0.0119{T}℃).(7)比较式(6)与式(7)可知,当调节R P1与R P2使得A=0.60,U REF=2.47V时,高压模块的输出电压曲线与APD的最佳偏压曲线精确相符合.参考文献[1]杨祥林.光纤通信系统.北京:国防工业出版社,2001.[2]黄章勇.光纤通信用光电子器件和组件.北京:北京邮电大学出版社,2001.[3]Franz T H,Jain V K.O ptical communications compo2nents and systems.New Delhi:Narosa Publishing House,2000.(上接第15页)案的基础上,提出了基于校验和的位翻转硬判决实用解码算法.为了进一步改善性能,引入接收信号作为可靠性评估,推导出基于校验和与可靠性的位翻转软判决解码算法.软判决算法采取了两个措施:充分考虑了接收信号的可靠性信息,减少了误翻的可能性;对校验方程不满足的投票数引入分类排队算法,其作用是减小搜索翻转位的时间,减少迭代次数.这两个措施的综合作用使软判决算法的性能优于硬判决算法的性能,更加靠近标准置信传播算法的性能.由于在软判决算法中引入了分类排队算法,因此使算法复杂度在硬判决算法的基础上略有增加,但软判决算法的复杂度仍低于置信传播算法的复杂度.参考文献[1]G allager R G.Low2density parity2check codes.MA:MIT press,1963.[2]Mac K ay D J C.G ood error2correcting codes based onvery sparse matrices.IEEE rm.Theory, 1999,45(2):399～431[3]Sipser M,S pielman D A.Expander codes.IEEErm.Theory,199642(6):1710～1722 [4]Chan A M,Kschischang F R.A simple taboo2based softdecision decoding algorithm for expander codes.IEEE Comm.letters,1998,2(7):183～18581 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第32卷。
LM5026方案设计可以用到的东西
概述：LM5025PWM控制器包括了采用有源箝位复位实现电源变换器的所有必要的特点。
此IC 可用来实现控制一个P沟道箝位开关或一个N沟道箝位开关。
采用有源箝位技朮可以实现更高的效率和更大的功率密度，这相当于传统的绕组复位或RDC箝制复位技朮。
它提供两个控制输出端：主电源开关控制OUT-A和有源箝位开关控制OUT-B。
有源箝位输出可以实现一个可调整的重迭时间（对于P沟道应用）或一个可调整的死区时间（对于N沟道应用）。
这两个内部合成的栅驱动器采用并联的MOS和双极器件提供优越的栅驱动特性。
此控制器是为1MHz以上的振荡频率工作设计，其PWM及电流检测延迟的延迟时间小于100nsLM5025包括一个输入电压范围可在13V到90V的高压起动调整器。
其它特点包括：线路欠压锁定，软起动，有可以上下同步性能的振荡器，精密电压基准和过热关断保护。
特色：内部起动偏置调节器。
3A驱动能力的合成的主驱动器。
带可调节的带有阈值窗口可调的线路欠压锁定。
具有电压前馈的电压控制模式。
可调整的两种模式的过流保护。
在主输出与有源箝位输出之间的可调节的重迭或死区时间。
伏秒箝制。
可调的软起动。
前沿消隐。
单电阻调节频率的振荡器。
精密5V的基准电压。
过热关断保护。
各端子功能描述：PIN1.VIN，输入电源电压。
起动调整器的输入端。
输入电压范围为13V到90V，可瞬时到100V。
PIN2 RAMP，调制斜波信号。
Vin端的一个外部RC电路设置斜波斜率。
此端子通过一个内部FET在每一个周期的最后放电，由内部时钟或伏秒积箝制比较器来启动。
PIN3.CS1，逐个周期限制的电流检测器输入端。
如果CS1端电压超过0.25V，输出端将进入逐个周期限流的状态。
在OUT-A开关为高电平之后CS1端保持低电平在50ns内，以提供前沿消隐。
PIN4.CS2，为重新软起动的电流检测输入端。
如果CS2端电压超过0.25V，输出端将被禁止工作，且软起动重新开始。
软起动电容将完全放电，然后再释放一个上拉电流。
apd 跨阻放大电路设计
apd 跨阻放大电路设计
APD（Avalanche Photodiode）跨阻放大电路是一种用于放大
光电二极管输出信号的电路，常用于光通信、光电检测等领域。
以下是一个常见的APD跨阻放大电路设计：
1. 选择适当的跨阻（Rbias）和电源电压（Vbias）：根据APD
的规格参数和工作条件，选择适当的跨阻和电源电压。
一般来说，跨阻的大小决定了放大倍数，电源电压需要提供足够的偏置电压以确保APD正常工作。
2. 将APD连接到跨阻放大电路：将APD的阴极连接到跨阻的一端，将APD的阳极连接到电源的正极。
确保连接的稳固和
正确。
3. 将跨阻与负载电阻（Rload）连接：将跨阻的另一端连接到
负载电阻。
负载电阻的大小决定了电路的输出电流和电压。
4. 添加补偿电阻（Rc）：为了补偿APD的零漂和温度变化引
起的电流变化，可以在跨阻和负载电阻之间添加补偿电阻。
补偿电阻的大小根据APD的特性曲线和设计需求确定。
5. 连接输出信号：将负载电阻连接到输出信号的接收器或放大器。
输出信号可以通过电流或电压进行传输和测量。
6. 添加滤波器和稳压器：根据设计需求，可以在电路中添加滤波器和稳压器来提高输出信号的质量和稳定性。
7. 进行测试和调整：在完成电路连接后，通过适当的测试和调整来确定电路的工作状态和性能。
可以采用示波器、光功率计等设备进行测试和测量。
以上是一个基本的APD跨阻放大电路设计步骤，具体的设计需要根据实际应用和需求进行调整和优化。
低耗低纹波可控式APD偏置电路
3 结论与说明
(1) 在图 1 所示参数情况下 ,当 V R取 0～4. 5 V 时 ,输出电压 V OU T的变化范围约为 90～160 V , 图 2 电路的输出调节情况与图 1 相当 。
(2) 电路总功耗 ,在电路元件与参数选配合理 的情况下 ,图 1 电路在 10 mW 以下 ,而图 2 电路要 在 80 mW 以上 。电路输出电压波纹 ,在空载情况 下 ,图 1 电路达数百毫伏 ,而图 2 电路在 50 mV 以 下 ;在 1～2 mA 负载电流情况下 ,图 1 电路要达近 伏特量级 ,而图 2 电路在 100 mV 以下 。不过需要 说明的是 :高压发生电路输出电压的纹波 ,对 APD 的信号检测信噪比的影响 ,在单频或窄带信号检测 情况下 (大多数应用场合都是如此) 影响都比较小 , 因为电路都有窄带滤波器 ,可以较好地滤去 APD 偏 压纹波噪声 。
《半导体光电》2002 年第 23 卷第 1 期 曾毓敏 : 低耗低纹波可控式 APD 偏置电路
实用电路
低耗低纹波可控式 APD 偏置电路
曾毓敏
( 南京师范大学 物理科学与技术学院 ,江苏 南京 210097)
摘 要 : 给出了两种非常适合作为 APD 偏置电路的高效 、低耗 、低纹波输出 、可控式高压发 生电路 ,同时给出了电路的应用说明 。
图 1 低功耗 APD 偏压电路
本电路中 IC1 为一电压比较器 ,用于比较基准 电压 V R与电路输出电压 V OU T ;四与非门 IC2 构成 一个振荡器 、一个置位/ 复位锁存器和一个缓冲反相 器 ;MOS 管 B G 与电感 L 构成高压脉冲转换器 ,它 驱动由 D1/ C1 、D2/ C2 、D3/ C3 组成的二极管/ 电容 充电泵 ,产生输出电压 V OU T 。IC1 把 V OU T与 V R进 行比较 ,若 V OU T超过设定值 , IC1 输出高电平 ,控制 锁存器锁存为高电平 ,振荡器停止工作 ,缓冲器输出 低电平 , 使高压脉冲转换器停止工作 , 输出电压 V OU T相应下降 。而当 V OU T低于设定值时 , IC1 输
低噪声APD偏置电路
-74-《国外电子元器件》2002年第9期2002年9月●MAXI M专栏低噪声APD偏置电路M AXIM公司M ehm et Nalbant徐继红1APD的特性雪崩光电检测器(APD)和PIN二极管通常被作为接收器用于光通信中。
其中APD适合于高灵敏度和高带宽的光接收电路。
但这种器件在工作时需要施加一个反向结压,这样,当接收到射线时产生的电子空穴对会被外加电场收集并转换为电流,其电流强度正比于射线强度。
另外,工作时施加在器件上的反向偏置电压会引发雪崩效应,其雪崩增益可通过改变偏压来进行调节。
这就有可能对光纤接收器的增益进行优化。
然而,要得到满意的雪崩增益,就必须给APD提供一个比较高的反向偏压。
很多APD 需要40V～60V的偏压,有些器件甚至要求高达80V 的反向电压。
另外,该增益还会随着温度的变化而改变,而且还要受到制造工艺的影响。
因此,在一个典型系统中,如果要求APD工作于恒定增益,其高压偏置电源必须能够改变,以补偿因温度和制造工艺而造成的增益变化。
同时要获得恒定的增益,APD 电源必须具有大约+0.2%/℃的温度系数(相当于约100mV/℃)。
图1给出了一个典型的a g ere1319型接收器所要求的偏置电压随温度的变化关系。
2APD电源有很多方法可使APD电源具有可变的输出电压,以补偿增益随温度的变化。
实际上APD模块内的温度测量元件本身就可以直接接入电源来调节输出电压。
在有些系统中,也可以由微控制器来读取电阻值,然后向电源发出指令以调节偏置电压。
图2所示是一个APD偏置电源的基本原理。
这个电路是基于M AX5026低噪声、固定频率PWM升压转换器而设计的,可工作于电感电流不连续模式。
该器件的开关速度被有意减慢的目的是便于降低高频电压毛刺。
同时开关速度的降低还可减小高频di/dt和dv/dt辐射。
作为辐射及耦合噪声的主要来源,它们会通过电流环以及管脚到管脚、管脚到PC B线条之间的寄生电容进入周边电路。
APD偏压的自适应电路设计
电子技术• Electronic TechnologyAPD 偏压的自适应电路设计文/朱斌本文介绍了雪崩光电二极管摘 偏压、增益、温度三者之间的关系。
要 设计出基于PIC 单片机的自适应 ■调节电路，介绍了电路的具体设计方案、硬软件实施方法，并在 理论分析的基础上进行了验证及 改进。
实验表明，该电路电压偏 差小于0. 5V,可满足工程化应用。
图1：电路设计方案原理框图【关键词】APD 偏压自适应电路设计1引言雪崩光电二极管(avalanche photodiode ,APD)具有体积小、灵敏度高、响应速度快等 特点，特别是在内部雪崩倍增时可将信号倍增 上百倍，且倍增后的噪声仅与运放本底噪声水平相当，从而极大地提髙了系统的信噪比，被 广泛应用于光纤通信、激光测距、星球定向和军事测控等领域。
APD 工作时的信噪比(SNR)为：2q(I p + I DA )BM !F + 2qI DS (J)式(1)中：M 为APD 的雪崩增益，I ”为M=1时的光电流，和输入光信号功率成正 比，I da 为参与倍增的暗电流，I ds 为不参与倍 增的暗电流，B 为带宽，F 为过剩噪声系数，K 为波尔兹曼常数，T 为绝对温度，陽为负载， q 为输入光信号功率。
通过式(1)可以看出， 在APDI 作时随着雪崩增益M 的增大，信噪 比也逐渐增加；M 继续增大信噪比反而会变 小，故存在一个最优雪崩倍增因子Mp ：M | 2KT |小式(2)中，x 为APD 的过剩噪音指数，其大小取决于APD 的结构和制作材料的不同。
从式(2)中可知，APD 的最佳雪崩增益与温度、 输入信号光功率、器件自身的暗电流及负载大 小等有关。
其中温度的影响最为突出，温度的变化是影响最佳雪崩增益的关键因素。
因使用环境的不同，APD 不总是工作在一个恒温的 状态。
当温度变化时，最优雪崩倍增因子也随 之发生改变。
根据作者在理论和实验的研究中 发现，当APD 增益比较恒定时，其偏压Vb 与 温度T 之间存在一定的线性关系，该线性关系为:V b = ^L(0.51T-lI.98)+V BK ⑶式(3)中，Pp 是入注光功率，I ］是APD 的量子效率，V br 是PN 结的反向击穿电压。
MBI5026使用说明
MBI5026恒流驱动源的使用1.MBI5026功能说明这次做一个配电控制器，其中用到了MBI5026GF，用于控制连通电路的继电器。
MBI5026将16位的串行数据变换为并行数据，16路I/O为取反的恒定电流输出，最大输出为90mA。
这意味着串行数据中某一位为1对应的输出低电平。
为0对应输出高电平。
MBI5026默认最先接受的字节为高字节，每字节最先接收到的位为高位，所以在进行SPI初始设置时最好设置字节发送方式为MSB，这样就可以将发送的字节和5026的输出对应起来。
比如发送字节的0位就是5026状态的0位。
2.MBI5026接线原理图3.MBI5026注意事项电源电压范围比较宽，我试过5V和3.3V都可以，但是有一点必须注意，MBI5026接受的高电平为0.8VDD—VDD，也就是说当VDD为5V的时候，SPI信号必须大于0.8*5V=4V才能认为是高电平。
R_EXT引脚要对地接一个下拉电阻，用途是调整输出电流的大小，这个外部电阻不能太大，手册中给出的最大值为3.5K欧姆。
在使用时LE必须输入高电平，否则数据不能进入锁存寄存器（虎风认为如果你在某个时候不想让MBI5026的状态再改变，则可以把LE引脚拉低，这样发送数据就不会影响片子的输出状态）。
在使用时OE必须输入低电平，这样输入的数据状态才能反映到片子的引脚上。
如果OE为高电平，5026的引脚输出将关闭，引脚上没有输出（虎风认为之所以有这样一个功能是因为MBI5026时为LED显示屏所设计的芯片，当一个屏幕输出完毕切换下一个屏幕的时候关闭当前状态可以使显示效果更加清晰）。
LE应该对地接下拉电阻，作用是当没有输入的时候LE可以保持稳定的低电平，拒绝数据输入。
OE应该对VDD接上拉电阻，作用是当没有输入的时候OE可以保持稳定的高电平，拒绝引脚输出。
上面两个电阻的阻值标准为500K欧姆（手册上说的）。
SDO引脚输出上次输入的数据，可以用于级联。
光线气体检测
可能污染来源 煤矿煤层气体 发电厂废气
拟解决的关键问题： 1. 2. 保证检测的准确性，本系统通过直接耦合光纤实现实时校准。 耦合问题，SMF 光纤和 PCF 光纤的耦合，要使耦合光损耗最小，且气体能顺利充入 PCF
光纤中，PCF 长度的确定。 3. 4. 弱信号的处理，及光电转换、小信号放大、去噪等问题。 气室的密闭性，两个气室是通过压强差对光子晶体光纤充入气体的，所以气室的密闭性直
图-6 信号调理电路
4. 数据采集处理模块设计 基于嵌入式的数据处理模块设计，该方案由于是采用嵌入式系统设计，所以其优点有： 可靠性高。嵌入式系统大都是芯片等部件，与计算机系统的硬盘、扩展卡相比，具有防震、 防尘及环境温度要求低等优点硬件集成度高，使系统整体可靠性大大提高，以及体积小，重 量轻，携带、维护方便等。 基于 LabVIEW 的数据处理模块设计。数据采集卡采样精度高，通过 PC 机处理数据， 处 理速度快。 该模块设计可提供以下两套方案： 方案一：基于嵌入式的数据处理模块设计 数据采集模块的功能是对经过处理的信号进行 A/D 转换，然后对转换的数据处理，最后
图-5 APD 雪崩二极管的 I-V 变换电路原理图
如图-5 光信号经 APD 雪崩二极管转换为电流信号后，仍需前置放大器进行 I V 转换， 因 APD 内阻较大（ 400M ） ，选用互阻型运算放大器。本设计中选用 Ti 公司的 OPA380 运算 放大器，其内部结构为电压并联负反馈放大器，这使得它在 I V 转换方面具有优良的性能，
且具有宽频带和低噪声等优点。 由上图可知，Rf 和 Cf 将直接决定输出电压的大小和信号特性。其中输出电压幅值可用 下式表示： V0 I s R f ;并且保证信号的稳定性，减小噪声，采用高精度电阻，将 R7 取为典 型值 100K。同时 C9 在该电路中相当于补偿电容，防止运放因相位改变而产生自激振荡，这 里取值为 2pF。 b. 弱信号放大电路 信号经 OPA380 放大后，幅值约为 300 mV pp ，为便于后续信号处理，还需一级主级运算 放大器进一步放大， 本设计中使用 TI 公司的 OPA2652 运算放大器， 并将放大倍数设为 Av 10 ， 最终得到信号幅度约为 3V 左右，符合后续处理要求。如图所示：
美信低噪声APD偏置电路
美信低噪声APD偏置电路导读: 该电路产生并控制光通信中雪崩光电二极管(APD)的低噪声偏置电压。
该可变电压通过控制APD的雪崩增益，优化光纤接收器的灵敏度特性。
该电路采用低噪声、固定频率PWM升压转换器，带有一个工作在非连续电流模式的电感。
内部MOSFET的低开关速率降低了高频电压毛刺，降低了噪声摘要：该电路产生并控制光通信中雪崩光电二极管(APD)的低噪声偏置电压。
该可变电压通过控制APD的雪崩增益，优化光纤接收器的灵敏度特性。
该电路采用低噪声、固定频率PWM升压转换器，带有一个工作在非连续电流模式的电感。
内部MOSFET的低开关速率降低了高频电压毛刺，降低了噪声。
本文给出了完备的电路，建议采用扩展电路。
扩展电路采用ADC进行数字控制，允许微控制器读取热敏电阻的值、并根据查找表进行温度补偿。
雪崩光电二极管(APD)被作为接收器探头用于光通信中。
APD的高灵敏度和高带宽受到了设计者的广泛认可。
APD工作时需要施加一个反向结压，当接收到射线时就会产生电子空穴对。
电子空穴对被外加电场收集并转换为电流，电流强度正比于射线强度。
APD工作时施加在器件上的反向偏置电压引发了雪崩效应，雪崩增益可通过改变偏压进行调节。
继而通过改变雪崩增益得到最优化的光纤接收器灵敏度。
然而，要得到满意的雪崩增益，许多APD需要一个比较高的反向偏压，大多在40V至60V范围，有些甚至要求高达80V。
APD的缺点之一是雪崩增益会随着温度变化而改变，而且还受制造工艺的影响。
因此，在一个典型系统中，如果要求APD工作于恒定增益，高压偏置电源必须能够改变，以补偿因温度和制造工艺而造成的雪崩增益变化。
要获得恒定的增益，APD电源一般来讲必须具有大约+0.2%/°C的温度系数，大约相当于100mV/°C。
APD电源有很多现成的方法可用于调节电源的输出电压，以便补偿因温度造成的APD增益漂移。
APD模块内含的温度测量元件，例如热敏电阻，可以被直接连接到电源来调节输出电压。
APD偏压电路的最佳设计
[9]吕华，汪日.《红外和激光工程》.2002年，31：44.
[10]缪家鼎，许文娟，谋同慎.《光电技术》.杭州：浙江大学出版社.1987年，141-142.
[11] Yi-Ren Lai and Pie-You Chien, Method and apparatus forreducing the noise in the receiver of a laser range finder, U.S. Patent:5, 946 , 081, Aug.31,1999.
APD偏压电路的最佳设计
孙纯生，秦世桥，王兴书，朱冬华
1.国防科技大学光电科学与技术学院，中国长沙410073
2.海军工程大学装备工程部，中国武汉430033
本文提出了一种基于温度补偿和负载电阻补偿的雪崩光电二极管（APD）反向偏压控制方法，并详细的分析了背景光和负载电阻对雪崩光电二极管检测电路的影响。为雪崩光电二极管偏置电路的设计建立了一种理想的温度补偿和负载电阻补偿模型。据预测，这种控制方法特别适用于车辆使用的激光测距仪。实验结果证实，本文提出的设计可以很大程度的改善测距仪的性能。
[12] I-Jen Lai, Pi-Yao Chien, and Chih-Wei Hung, Light receivingcircuit of laser range finder, U.S. Patent: US2002/0033937 A1, Mar. 21, 2002.
本文译自：OPTOELECTRONICS LETTERS.Vol.3 No.3, 15 May 2007
从以上理论分析和实验结果，我们发现基于负荷电阻的温度补偿和背景光补偿的APD偏压控制方法可以大大地提高相同条件下APD检测电路的检测能力范围和抗背景光能力。这种方法的电路设计特点是结构简单，成本低，所以它是一个实际可行的项目。