專利名稱：一種對雪崩光電二極管偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及溫度補償電路，尤其是對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)?電路。
背景技術(shù)：
雪崩光電二極管(APD)是一種高靈敏的光電轉(zhuǎn)換器件，被廣泛地應用于分布光纖 溫度傳感器、光通信、激光測距等領(lǐng)域。雪崩光電二極管在正常工作時需加上幾十至幾百伏 的反向偏壓，使其進入雪崩區(qū)以獲得最佳靈敏度，最佳偏置電壓大小一般和環(huán)境溫度成正 比關(guān)系，環(huán)境溫度越高，所需最佳反向偏置電壓越高，反之則越低。雪崩光電二極管的這一 特點使其在具體應用時受環(huán)境溫度影響極大，當反向偏置工作電壓不變，環(huán)境溫度升高時， 靈敏度劇烈下降，而環(huán)境溫度降低時，又可能使雪崩二極管因反向偏置電壓過高而導致噪 聲劇增甚至被擊穿。傳統(tǒng)的解決辦法是給雪崩光電二極管加上恒溫裝置使其保持溫度恒 定，但卻大大增加了系統(tǒng)的成本和功耗。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為解決雪崩光電二極管易受環(huán)境溫度影響這一問題，提供一 種低成本的對雪崩光電二極管偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐?。本實用新型的對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐?，包括第一電阻、?二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、電位器、負溫度系數(shù)熱敏電阻、穩(wěn)壓管、第一晶體三 極管和第二晶體三極管，第一電阻、電位器和第二電阻依次串聯(lián)，負溫度系數(shù)熱敏電阻和第 三電阻并聯(lián)后的一端與第二電阻的另一端相連，該并聯(lián)電路的另一端與穩(wěn)壓管的一端相連 并接地，電位器的活動端與第二晶體三極管的基極相連，第二晶體三極管的發(fā)射極與第四 電阻的一端及穩(wěn)壓管的另一端共接，第二晶體三極管的集電極與第一晶體三極管的基極及 第五電阻的一端共接，第五電阻的另一端與第一晶體三極管的集電極相連，第一晶體三極 管的發(fā)射極與第四電阻的另一端及第一電阻的另一端相連。上述溫度補償電路中的第一、第二電阻，電位器以及負溫度系數(shù)熱敏電阻和電阻 構(gòu)成了熱敏電阻反饋采樣部分，第四電阻和穩(wěn)壓管構(gòu)成了基準電壓部分，第二晶體三極管 和第五電阻構(gòu)成了比較放大部分。第一晶體三極管集電極與第五電阻的連接端為溫度補償 電路的輸入端，第一晶體三極管發(fā)射極與第四電阻及第一電阻的連接端為溫度補償電路的 輸出端。工作時，將需補償?shù)难┍拦怆姸O管(APD)偏置電壓輸入溫度補償電路，溫度補 償電路的輸出偏置電壓提供給APD。溫度補償電路中的熱敏電阻反饋采樣部分對輸出偏置 電壓進行采樣并反饋給比較放大部分，比較放大部分將反饋電壓與基準電壓部分送來的基 準電壓之差進行放大并送給第一晶體三極管，經(jīng)第一晶體三極管調(diào)整實現(xiàn)對輸出偏置電壓 的調(diào)節(jié)。當環(huán)境溫度不變時，熱敏電阻的阻值不變，整個溫度補償電路實際上起到的是電壓 穩(wěn)定器的作用。當環(huán)境溫度變高時，負溫度系數(shù)的熱敏電阻阻值變小，反饋采樣電壓變低，比較放大部分輸出電壓變高，經(jīng)第一晶體三極管調(diào)節(jié)使輸出偏置電壓變高，反之，當環(huán)境溫 度變低時，熱敏電阻阻值變大，輸出偏置電壓變低，從而起到溫度補償?shù)淖饔?。本實用新型的有益效果是本實用新型的溫度補償電路可有效實現(xiàn)對雪崩光電二極管偏置電壓的溫度補償， 從而解決了雪崩光電二極管受環(huán)境溫度影響大的問題。和傳統(tǒng)的恒溫裝置相比較，采用本 實用新型的溫度補償電路成本更低、功耗更低、體積更小。

圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1，對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐钒ǖ谝浑娮鑂1、第二 電阻R2、第三電阻R3、第四電阻Rz、第五電阻Rc、電位器VRl、負溫度系數(shù)熱敏電阻RT、穩(wěn)壓 管Dz、第一晶體三極管Tl和第二晶體三極管T2，第一電阻R1、電位器VRl和第二電阻R2 依次串聯(lián)，負溫度系數(shù)熱敏電阻RT和第三電阻R3并聯(lián)后的一端與第二電阻R2的另一端相 連，該并聯(lián)電路的另一端與穩(wěn)壓管Dz的一端相連并接地，電位器VRl的活動端與第二晶體 三極管T2的基極相連，第二晶體三極管T2的發(fā)射極與第四電阻Rz的一端及穩(wěn)壓管Dz的 另一端共接，第二晶體三極管T2的集電極與第一晶體三極管Tl的基極及第五電阻Rc的一 端共接，第五電阻Rc的另一端與第一晶體三極管Tl的集電極相連，第一晶體三極管Tl的 發(fā)射極與第四電阻Rz的另一端及第一電阻Rl的另一端相連。圖中，Ui為溫度補償電路的輸入偏置電壓，Uo為溫度補償電路的輸出偏置電壓。 第二晶體三極管T2和第五電阻Rc組成比較放大部分。第四電阻Rz和穩(wěn)壓管Dz組成基準 電壓部分，Uz為基準電壓。第一、第二電阻R1、R2，電位器VRl以及負溫度系數(shù)熱敏電阻RT 和電阻R3構(gòu)成了熱敏電阻反饋采樣部分，Uf為反饋采樣電壓，Uf和Uz值之差經(jīng)放大后送 給第一晶體三極管Tl，從而起到調(diào)節(jié)輸出偏置電壓Uo的作用。設(shè)R = Rl+VRl,Rx = R2+RT//R3，U = Uz+Ube2,Ube2 為第二晶體三極管 T2 基極和發(fā) 射極之間的電壓，由圖可得Uf = U(1)Uf = UoRx/ (R+Rx)(2)由(1)、(2)式可得Uo = U (R+Rx) /Rx = U (1+R/Rx) (3)由(3)式可知，當U和R不變時，輸出電壓Uo隨Rx值的減少而增大。負溫度系數(shù) 熱敏電阻RT采用市場上品種齊全、溫度靈敏度較高的負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)，當環(huán)境 溫度升高時，RT阻值變小，Rx值變小，Uo變大，當環(huán)境溫度降低時，RT阻值變大，RX值變大， Uo變小，由此可起到對輸出電壓Uo溫度補償?shù)淖饔?。第二、第三電阻R2、R3，負溫度系數(shù)熱敏電阻RT組成串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)其作用一是為了 方便調(diào)整溫度補償系數(shù)，其二是為了修正負溫度系數(shù)熱敏電阻的非線性。由(3)式可知，輸 出電壓和Rx并非成線性關(guān)系，但由于雪崩光電二極管所需偏壓較大(幾十伏到幾百伏)，溫 度補償系數(shù)小(0. 1V/°C至0. 7V/°C )，在通常的溫度變化范圍內(nèi)(-10°C -70°C )，Rx所需的相對變化范圍很小，因此在一定范圍內(nèi)，可近擬認為Rx和Uo成線性關(guān)系。 采用上述溫度補償電路，在_5°C -50°C溫度范圍有較好的線性。
權(quán)利要求一種對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐?，其特征是包括第一電?R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(Rz)、第五電阻(Rc)、電位器(VR1)、負溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)、穩(wěn)壓管(Dz)、第一晶體三極管(T1)和第二晶體三極管(T2)，第一電阻(R1)、電位器(VR1)和第二電阻(R2)依次串聯(lián)，負溫度系數(shù)熱敏電阻(RT)和第三電阻(R3)并聯(lián)后的一端與第二電阻(R2)的另一端相連，該并聯(lián)電路的另一端與穩(wěn)壓管(Dz)的一端相連并接地，電位器(VR1)的活動端與第二晶體三極管(T2)的基極相連，第二晶體三極管(T2)的發(fā)射極與第四電阻(Rz)的一端及穩(wěn)壓管(Dz)的另一端共接，第二晶體三極管(T2)的集電極與第一晶體三極管(T1)的基極及第五電阻(Rc)的一端共接，第五電阻(Rc)的另一端與第一晶體三極管(T1)的集電極相連，第一晶體三極管(T1)的發(fā)射極與第四電阻(Rz)的另一端及第一電阻(R1)的另一端相連。
專利摘要本實用新型公開的對雪崩光電二極偏置電壓進行溫度補償?shù)碾娐钒ǖ谝弧谖咫娮琛㈦娢黄?、負溫度系?shù)熱敏電阻、穩(wěn)壓管、第一、第二晶體三極管。電路中的第一、第二電阻，電位器以及負溫度系數(shù)熱敏電阻和第三電阻構(gòu)成了熱敏電阻反饋采樣部分，第四電阻和穩(wěn)壓管串聯(lián)構(gòu)成了基準電壓部分，第二晶體三極管和與該晶體三極管集電極相連的第五電阻構(gòu)成了比較放大部分。熱敏電阻反饋采樣部分對輸出偏置電壓采樣，比較放大部分將反饋采樣電壓和基準電壓比較并放大輸給第一晶體三極管；第一晶體三極管根據(jù)環(huán)境溫度實現(xiàn)對輸出偏置電壓的調(diào)節(jié)。該溫度補償電路可有效實現(xiàn)對雪崩光電二極管偏置電壓的溫度補償，和傳統(tǒng)的恒溫裝置相比較，成本更低、功耗更低、體積更小。
文檔編號G05F1/567GK201654588SQ20102918007
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者余向東 申請人:中國計量學院