基于DS3501的APD偏压温度补偿电路设计

摘要：介绍了DS3501的工作原理，针对APD偏置电压需要进行精确温度补偿的耍求，设计了一种高精度、宽动态范目的APD偏压自动补偿电路。经实验测试，APD偏压相对误差小于0．25％。将该补偿电路应用于荧光法溶解氧测量系统中，显著提高了系统测量精度，测量结果相对误差小于1％。
关键词：APD；自动偏压补偿；DS3501；精度

雪崩光电二极管(APD)具有很高的灵敏度和内部增益，可大大提高探测系统的探测灵敏度和信噪比。因而在微弱光电信号测量系统中得到了广泛应用。但同时它也有一个很大的缺点，即增益随温度变化，因而应用时需做偏压温度补偿，以保证APD的增益恒定。但现有的补偿方法中。或需要微处理器进行控制，或电路设计比较复杂。由此，文中提出了一种基于DS3501的APD偏压温度补偿电路，可以自动实现APD偏压精确补偿，无需微处理器控制，简化了电路设计。

1 温度对APD增益的影响及补偿方法
SILICON-SENSOR公司AD系列APD的增益Gain由偏置电压UR与UBR的比值k决定，k越大，增益越大。但是，APD的击穿电压UBR受温度影响，温度系数为0．45 V／℃，在偏置电压UR不变的情况下，UBR随温度发生变化，导致出现波动，如图1所示。APD增益的变化将直接影响到光信号的测量，导致测量值出现较大误差。

由以上分析可知，当温度发生变化从而引起击穿电压UBR变化时，需调整偏置电压UR，使保持不变，以保证APD增益Gain恒定。假设温度时，APD击穿电压为UBRO，偏置电压为URO，可得偏压计算公式：
UR=k(UBRO+0．45(T-T0)) (1)
以此公式为基础，设计APD偏压温度补偿电路。