doc (外文翻译)APD偏压电路的最佳设计(译文) ㊣ 精品文档 值得下载

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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。


方程右边前面两项和表明负载电阻噪声对最佳偏置影响。


方程右边第三个项表明工作温度对偏置影响。


公式显示了当温度变化时如何控制偏置电压优化倍增系数。


这仅仅是偏置电压工作温度补偿模型。


从方程,我们知道不仅取决于工作温度,而且还取决于击穿电压接收光信号功率和背景光功率。


因此,方程是不符合实际工程。


实际中所以方程可以近似为温度系数用表示和时最佳工作电压可在设备手册里获得,工作温度可用温度传感器测出。


因此,偏压相对于由于温度变化而造成补偿可通过方程得到。


温度补偿由模拟温度传感器模拟数字转换转换器微控制器和可调直流电源供应电路组成,其电路框图如图所示图温度补偿电路原理图模拟温度传感器置于附近监测其工增加,为了维持倍增因子不变偏压需要增加。


从前面段分析,我们知道,电路温度和背景光补偿旨在控制偏压,以便在不同温度和背景光条件下电路仍能保持最佳倍增因子。


目前有几种偏置电路控制方法恒流偏置,温度补偿和恒虚报警控制。


恒流偏置是只适用于不变背景光或无背景光情况。


温度补偿抗背景光能力较差。


恒虚假控制可以保持最佳倍增因子,但复杂电路和高成本才换来较高性能。


本文提出了种新方法,为偏压电路设计了温度补偿以及串行电阻背景光补偿,实现高性能同时保持低成本。


温度变化对偏置电路影响主要在两个方面是温度变化使负载电阻噪声发生变化,因而改变了检测电路最佳增殖因子另方面,温度变化改变了载流子和晶格之间碰撞频率和强度,这也改变了倍增因子。


以下就是分析这两个因数影响。


倍增因子和其反向偏置电压之间关系可以用下式描述其中是反向偏置电压,是确定温度时击穿电压,介于和之间,它由半导电材料半导体掺杂分配和辐射源波长决定。


在方程中,当达到最佳值时反向偏置电压达到最佳。


从方程和我们能够得到最优偏置电压工作温度和接收到背景光功率之间关系如下方程只包括偏置电路温度对负载电阻噪声影响,例如上文提到过个方面。


温度变化对倍增因子影响可表示为温度系数。


以最佳工作电压为作为参考点,温度变化引起最佳偏置电压变化可以描述为方程右边前面两项和表明负载电阻噪声对最佳偏置影响。


方程右边第三个项表明工作温度对偏置影响。


公式显示了当温度变化时如何控制偏置电压优化倍增系数。


这仅仅是偏置电压工作温度补偿模型。


从方程,我们知道不仅取决于工作温度,而且还取决于击穿电压接收光信号功率和背景光功率。


因此,方程是不符合实际工程。


实际中所以方程可以近似为温度系数用表示和时最佳工作电压可在设备手册里获得,工作温度可用温度传感器测出。


因此,偏压相对于由于温度变化而造成补偿可通过方程得到。


温度补偿由模拟温度传感器模拟数字转换转换器微控制器和可调直流电源供应电路组成,其电路框图如图所示图温度补偿电路原理图模拟温度传感器置于附近监测其工,图显示了取不同值时偏压和背景光之间关系,其中实线代表最佳偏压和背景光之间关系,虚线代表工作偏压和背景光之间关系。


该图显示了和随着变化补偿。


因而可以找到个最佳使和保持致。


图对应于图,显示了取不同值时检测电路当前和背景光之间关系,其中实线呈现了最佳和背景光间关系,虚线显示了取不同值时实际和背景光间关系。


该图显示了检测电路和最佳偏压因不同而产生不同偏移时实际。


为了优化检测电路性能,认真选择对保持实际和最佳恒等非常重要。


从图和,我们知道背景光对检测电路造成不良影响可以通过选择合适得到定补偿,并能够改善检测电路性能。


图不同时和间关系图不同时和间关系这种雪崩光电二极管激光检测电路已广泛地运用于汽车防撞激光测距仪中,其性能测试方法有两种。


途径之是在恒定背景光下改变雪崩光电二极管负载电阻,这时激光测距仪测距能力范围变化很明显。


在明亮背景光下,为时测量范围比等于或范围大左右。


另种方式是在相同测量范围下改变负载电阻,这时测量抗背景光干扰能力具有明显差距。


在同测量范围,为对比等于或抗背景光能力增加了。


从以上理论分析和实验结果,我们发现基于负荷电阻温度补偿和背景光补偿偏压控制方法可以大大地提高相同条件下检测电路检测能力范围和抗背景光能力。


这种方法电路设计特点是结构简单,成本低,所以它是个实际可行项目。


参考文献谭庆贵,胡渝,林培激光光电子学年,孙春生,秦石乔,王兴树激光与红外年,魏正军,廖常俊,王敬东光子学报,汤中华激光技术,霍廉政激光技术,谭献玉光电技术年,章在轩,郭宁,于向东激光光电子学学报,戎太平,苗林华华中科技大学学报自然科学版年,吕华,汪日红外和激光工程年,缪家鼎,许文娟,谋同慎光电技术杭州浙江大学出版社年,,,,,本文译自,增加,为了维持倍增因子不变偏压需要增加。


从前面段分析,我们知道,电路温度和背景光补偿旨在控制偏压,以便在不同温度和背景光条件下电路仍能保持最佳倍增因子。


目前有几种偏置电路控制方法恒流偏置,温度补偿和恒虚报警控制。


恒流偏置是只适用于不变背景光或无背景光情况。


温度补偿抗背景光能力较差。


恒虚假控制可以保持最佳倍增因子,但复杂电路和高成本才换来较高性能。


本文提出了种新方法,为偏压电路设计了温度补偿以及串行电阻背景光补偿,实现高性能同时保持低成本。


温度变化对偏置电路影响主要在两个方面是温度变化使负载电阻噪声发生变化,因而改变了检测电路最佳增殖因子另方面,温度变化改变了载流子和晶格之偏压电路最佳设计孙纯生,秦世桥,王兴书,朱冬华国防科技大学光电科学与技术学院,中国长沙海军工程大学装备工程部,中国武汉本文提出了种基于温度补偿和负载电阻补偿雪崩光电二极管反向偏压控制方法,并详细分析了背景光和负载电阻对雪崩光电二极管检测电路影响。


为雪崩光电二极管偏置电路设计建立了种理想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激光测距仪。


实验结果证实,本文提出设计可以很大程度改善测距仪性能。


雪崩光电二极管特点是具有很高量子效率和教大内部增益,这可以很大程度降低对前置放大电路性能要求,并能提高检测电路信噪比。


因此,它具有很广泛用途,如光纤通信激光测距仪微弱信号探测器等。


为了使检测电路能获得最佳检测性能,外部电压需要接近最佳倍增因子时电压。


由于最佳倍增因子是许多因数复函数,如外部温度背景光通量放大器噪声和系统带宽,因此需要设计个复杂反馈控制电路及时调整雪崩光电二极管偏压。


当然这就增加了开销。


本文介绍了种简单避免高开销方式,就是确保温度补偿同时给偏置电路选择个合适负载电阻。


通过这种方式,背景光对雪崩光电二极管检测电路造成不良影响可在定程度上得到补偿,并且检测电路抗背景光能力得到了改善。


在这种方法基础上为汽车防撞设计激光测距仪能很好地满足系统要求。


激光检测电路主要噪声源包括检测器噪声负载电阻噪声放大电路前端噪声,还有背景光电流和信号光电流造成散粒噪声。


当前信噪比可以按照下列方程式计算方程右边分子部分是光信号电流。


方程右边分母部分是噪声电流,包括三个方面。


第项是背景光电流和信号光电流造成散粒噪声,第二项是检测器噪声,最后项是负载电阻噪声和跟随放大电路等效噪声。


在方程中,代表检测器接收到光信号功率,是倍增增益,是当时电流灵敏度,是电子电荷量,等于,是检测电路通频带宽,是检测器收到背景光功率,是过量噪声系数,是表面漏电流,是负载漏电流,是玻耳兹曼常数,等于,是检测器负载电阻温度,是检测器负载电阻,是放大电路等效输入噪声系数。


由于实际使用中是远远大于,暗电流可表示为,而过量噪声因子。


在这近似条件下,当,达到其最大值且倍增因子达到最佳,可表示为方程中符号和方程中符号含义相同。


我们知道,最佳倍增因子是外部温度光信号功率背景光功率,噪声光谱灵敏度放大器噪声和系统带宽函数。


此外,特别是内部结构决定了其倍增增益随工作温度变化而变化。


用温度系数来描述这种影响。


对于系列,为,这意味着在相同条件下,当工作温度增加,为了维持倍增因子不变偏压需要增加。


从前面段分析,我们知道,电路温度和背景光补偿旨在控制偏压,以便在不同温度和背景光条件下电路仍能保持最佳倍增因子。


目前有几种偏置电路控制方法恒流偏置,温度补偿和恒虚报警控制。


恒流偏置是只适用于不变背景光或无背景光情况。


温度补偿抗背景光能力较差。


恒虚假控制可以保持最佳倍增因子,但复杂电路和高成本才换来较高性能。


本文提出了种新方法,为偏压电路设计了温度补偿以及串行电阻背景光补偿,实现高性能同时保持低成本。


温度变化对偏置电路影响主要在两个方面是温度变化使负载电阻噪声发生变化,因而改变了检测电路最佳增殖因子另方面,温度变化改变了载流子和晶格之间碰撞频率和强度,这也改变了倍增因子。


以下就是分析这两个因数影响。


倍增因子和其反向偏置电压之间关系可以用下式描述其中是反向偏置电压,是确定温度时击穿电压,介于和之

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