[发明专利]一种雪崩光电二极管传感器电路

说明书

本发明提出了一种雪崩光电二极管传感器电路，属于光电应用领域。本发明使用低压差线性稳压器电路提供稳定的正负电源电压，雪崩光电二极管传感器的PN结吸收射入的激光后会形成光电流信号，并转换为负、正电压两路差分信号；使用差分转单端电路用于将两路差分信号转换为单端信号输出；使用偏置控制电路控制雪崩光电二极管传感器的高压偏置电压，使光电流信号成倍激增。为了避免电源等的电磁干扰，本发明采用差分信号的形式传输，最终将差分信号转换为单端信号输出。该电路能够有效解决电磁干扰和电源的干扰，保证测量结果准确，同时，外连温度闭环控制电路使得传感器工作于相对稳定的温度下，保持传感器具有较好的线性范围和最佳灵敏度。

技术领域

本发明涉及光电应用领域，具体涉及为一种能够将光信号转换为电压信号并进行放大的雪崩光电二极管传感器电路。

背景技术

光电探测器广泛应用于高能物理研究、生物医学成像及工业生产等领域，其中，单光子探测器在单光电子成像、激光雷达、化学发光等弱光检测领域得到大量应用。

单光子探测器包括光电倍增管、模拟或数字型硅光电倍增管、单光子雪崩光电二极管等多种类型。其中，雪崩光电二极管是激光通信中使用的常见光敏元件，在以硅或锗为材料制成的光电二极管的PN结上加上反向偏压后，射入的光被PN结吸收后会形成光电流，加大反向偏压会产生光电流成倍激增的现象。

因此，基于雪崩光电二极管(APD)的传感器具有高计数率、高饱和度、大动态范围的特点，同时具有较快的时间分辨能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雪崩光电二极管传感器电路，能够有效解决电磁干扰和电源的干扰，保证测量结果准确，同时，使得传感器工作于相对稳定的温度下，保持传感器增益稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雪崩光电二极管传感器电路，包括：低压差线性稳压器电路、雪崩光电二极管传感器、偏置控制电路和差分转单端电路；

所述的低压差线性稳压器电路用于提供稳定的正负电源电压，所述的雪崩光电二极管传感器的PN结吸收射入的激光后会形成光电流信号，并转换为负、正电压两路差分信号，使得信号的抗干扰能力更强，能有效抑制电磁干扰；所述的差分转单端电路用于将负、正电压两路差分信号转换为单端信号输出，输出信号电压大小与入射光强度成正比；所述的偏置控制电路用于控制雪崩光电二极管传感器的高压偏置电压，使光电流信号成倍激增。

进一步地，还包括温度闭环控制电路，用于调节雪崩光电二极管传感器工作的环境温度，保证传感器的工作寿命和稳定性。

进一步地，所述低压差线性稳压器电路用于接收滤波后的电源信号，以线性稳压器为核心，输出±5V/500mA的电源信号，作为APD的输入电源信号。电路可分为正电压产生电路和负电压产生电路两部分，分别以正线性稳压器LT3045-1和负线性稳压器LT3094为核心，芯片具有0.8uV_RMS的较低噪声和1.8-20V的较宽输入电压范围。

进一步地，所述的偏置控制电路以雪崩光电二极管偏置控制器为核心，将上述低压差线性稳压器电路产生的电压信号作为低压输入信号，将经过高压运算放大器放大的高压信号作为高压输入信号，产生输出电压作为APD的偏置电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

相对于常见的雪崩光电二极管传感器电路，本发明中APD产生的是差分信号，相比单端信号，减小了潜在的电磁干扰，同时能很好的抵抗电源的干扰，使得测量结果更精确；利用偏置控制电路控制雪崩光电二极管传感器的高压偏置电压，使光电流信号成倍激增；同时，考虑到APD的击穿电压受环境温度的影响，为了保持增益稳定，本发明通过温度闭环控制电路使该传感器工作于相对稳定的温度下，保持传感器增益稳定。

附图说明

图1为本实施例示出的雪崩光电二极管传感器电路的结构图；