外文翻譯----apd偏壓電路的最佳設(shè)計(jì)（中文）

1、APD APD 偏壓電路的最佳設(shè)計(jì) 偏壓電路的最佳設(shè)計(jì)孫純生，秦世橋，王興書(shū)，朱冬華 孫純生，秦世橋，王興書(shū)，朱冬華1 .國(guó)防科技大學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，中國(guó)長(zhǎng)沙 410073 2 . 海軍工程大學(xué)裝備工程部，中國(guó)武漢 430033 本文提出了一種基于溫度補(bǔ)償和負(fù)載電阻補(bǔ)償?shù)难┍拦怆姸O管（APD）反向偏壓控制方法，并詳細(xì)的分析了背景光和負(fù)載電阻對(duì)雪崩光電二極管檢測(cè)電路的影響。為雪崩光電二極管偏置電路的設(shè)計(jì)建立了一種理想的溫度補(bǔ)償和負(fù)載

2、電阻補(bǔ)償模型。據(jù)預(yù)測(cè)，這種控制方法特別適用于車(chē)輛使用的激光測(cè)距儀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本文提出的設(shè)計(jì)可以很大程度的改善測(cè)距儀的性能。 雪崩光電二極管（APD）的特點(diǎn)是具有很高的量子效率和教大的內(nèi)部增益，這可以很大程度的降低對(duì)前置放大電路性能的要求，并能提高檢測(cè)電路的信噪比(SNR)。因此，它具有很廣泛的用途，如光纖通信、激光測(cè)距儀、微弱信號(hào)探測(cè)器等。為了使檢測(cè)電路能獲得最佳檢測(cè)性能，APD 的外部電壓需要接近最佳倍增因子時(shí)的電壓。由于最佳倍增

3、因子是許多因數(shù)的復(fù)函數(shù)，如:外部溫度、背景光通量、放大器噪聲和系統(tǒng)帶寬，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的反饋控制電路及時(shí)的調(diào)整雪崩光電二極管的偏壓。當(dāng)然這就增加了開(kāi)銷(xiāo)。本文介紹了一種簡(jiǎn)單的、避免高開(kāi)銷(xiāo)的方式，就是確保溫度補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)給APD 偏置電路選擇一個(gè)合適的負(fù)載電阻。通過(guò)這種方式，背景光對(duì)雪崩光電二極管檢測(cè)電路造成的不良影響可在一定程度上得到補(bǔ)償，并且檢測(cè)電路抗背景光能力得到了改善。在這種方法基礎(chǔ)上為汽車(chē)防撞設(shè)計(jì)的激光測(cè)距儀能很好地滿足系統(tǒng)的

4、要求。APD 激光檢測(cè)電路的主要噪聲源包括檢測(cè)器噪聲、負(fù)載電阻噪聲、放大電路前端噪溫度和背景光條件下電路仍能保持最佳的 APD 倍增因子。目前有幾種偏置電路控制方法：恒流偏置，溫度補(bǔ)償和恒虛報(bào)警控制。恒流偏置是只適用于不變的背景光或無(wú)背景光情況。溫度補(bǔ)償抗背景光的能力較差。恒虛假控制可以保持最佳的倍增因子，但復(fù)雜的電路和高成本才換來(lái)較高的性能。本文提出了一種新方法，為 APD 偏壓電路設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償以及串行電阻背景光補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高性能的同

5、時(shí)保持低成本。 溫度變化對(duì) APD 偏置電路的影響主要在兩個(gè)方面：一是溫度變化使負(fù)載電阻噪聲發(fā)生變化，因而改變了 APD 檢測(cè)電路的最佳增殖因子；另一方面，溫度變化改變了 APD 載流子和晶格之間的碰撞頻率和強(qiáng)度，這也改變了 APD 的倍增因子。以下就是分析這兩個(gè)因數(shù)的影響。 APD 倍增因子 M 和其反向偏置電壓 V 之間的關(guān)系可以用下式描述：（３）其中 V 是 APD 的反向偏置電壓， 是某一確定溫度時(shí)的擊穿電壓，n 介于 1 和

6、3 之 B V間，它由半導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體摻雜分配和輻射源的波長(zhǎng)決定。在方程 3 中，當(dāng) M 達(dá)到最佳值 時(shí)反向偏置電壓達(dá)到最佳 。從方程 2 和 3 我們能夠得到最優(yōu)偏置電壓 opt M opt V opt V、工作溫度和接收到的背景光功率 之間的關(guān)系如下： b P（４）方程４只包括 APD 偏置電路的溫度對(duì)負(fù)載電阻噪聲的影響，例如上文提到過(guò)的一個(gè)方面。溫度變化對(duì) APD 倍增因子影響可表示為溫度系數(shù) 。以最佳工作電壓為 22 t C

7、22 V℃作為參考點(diǎn)，溫度變化引起的最佳偏置電壓的變化可以描述為：（５）(1 ) nBV M V? ? ?30 04 (1 ) 1 ( )nn nopt B opt BS b db iKTF V V M V e R P R P i kR? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?31 2 220 04 1 ( 295) ( )nnB TS b db iKTF V V V V V C T e R