ad590在光电测量电路中的应用

2006 年第 11 期 信息技术Information Technology 中图分类号 :TP212. 11 文献标识码 :A 文章编号 :1009 - 2552(2006) 11 - 0027 - 03AD590 在光电测量电路中的应用杨家桂(安徽财经大学信息工程学院 , 蚌埠 233041)摘 要 : 温度传感器是用来感测温度的 , 因此利用温度传感器可以将周围环境中温度的变化转换成电流或电压的变化 , 从而可以实现电流或电压的调整。 现以 AD590 为例介绍温度传感器在激光器和光检测器中的这种应用 。关键词 : 温度传感器 ; AD590 ; 半导体激光器 ; 雪崩光电二极管Application of AD590 in the circuit of transformingoptical signal into electric signalYANGJia2gui(College of Information Engineering ,Anhui University of Finance and Economics ,Bengbu 233041 ,China)Abstract : The temperature sensor senses temperature. It is used transforming the change of the actual tem2perature into the change of the voltage or current , which can realize the adjustability of the voltage or current.The paper introduces the application of the temperature sensor AD590 in laser and optical detector.Key words : temperature sensor; AD590 ; semiconductor laser; APD0 引言传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。

本文首先从恒流源基本概念,基本电路开始分类,将恒流源电路概括为三大类.然后针对具体的思路进行设计.设计出运放构成的线性恒流源.采用开关电源的开关恒流源.集成稳压器构成的开关恒流源等三类恒流源电路,并针对单片机设计了一种数控恒流源电路,这中电路主要是运用spce061a单片机,并以spce061a为核心控制器,对整个恒流源电路进行控制.主要运行过程是:spce061a单片机送出相应的数字信号,经过d/a转换.信号放大.电平转换.压控恒流源,再输出所需电流:实际输出的电流经过精密电阻变成取样电压信号。但有时传感器所输出的电压电流信号可能非常微小，以致信号处理时难以察觉其间的变化，故需要以放大器进行信号放大以顺利测得电流电压信号，而放大器所能达成的工作不仅是放大信号而已，尚能应用于缓冲隔离、准位转换、阻抗匹配、以及将电压转换为电流或电流转换为电压等用途。ｂ．扩展信号：电流、压力、力、载荷、扭矩、流量、温度（热电阻、热电偶、或其他温度传感器）、位移、速度等各种物理信号（热电偶可直接与应变仪连接，其它传感器的电压或电流输出信号通过信号适配器与应变仪相连）。

AD590 端电流与温度 T关系式为 :I( T) = I(0) + 1μAΠ ℃ × T( ℃) =273. 2 μA + T μA其中 I( T) 为温度在 T℃时流过AD590的电流 , I(0)指的是 0 ℃时流过 AD590 的电流。在实际应用中 AD590 的基本转换电路有两种 :分流法和压降法。(1)分流法利用的是运算放大器的虚短原理 ,如图 1 所示。I1 =ViR1, I2 = I1 - I( T)收稿日期 : 2006 - 04 - 28基金项目 : 省教育厅资助项目 (2006K J051B)作者简介 : 杨家桂(1970 - ) ,女 ,毕业于合肥工业大学 ,现工作于安徽财经大学信息工程学院 ,讲师。 研究方向为现代测试技术、智能化仪器仪表、现场总线技术。—72—所以V( T) = v- - I2 ・R2 = ( I( T) - I1) × R2其中I( T) = I(0) + T, v+ = v- = 0因此 ,输出电压值为 :V( T) = ( I(0) + T - I1) × R2若调整 R1 阻值 ,使得 I1 = I(0) 则 R1 =ViI(0)这样输出电压为 : V( T) = T ・R2 ,由此可知输出电压 V( T) 与温度 T之间成线性关系 。

(2) 压降法原理如图 2 所示 ,电路比较简单 ,电流流过串联电阻 R 产生压降为 : V( T) = I( T) ×R = 273. 2 × R + T × R ,输出电压 V( T) 与温度 T之间成线性关系 。图 1 分流法原理 图 2 压降法原理2 AD590 在LD 功率稳定电路中的应用随着光纤技术、通信技术和计算机技术的迅速发展 ,光源和光检测器在光纤通信、光雷达、弱信号检测 、激光测距、星球定向以及光电自动控制领域得到了广泛应用 。 尤其是半导体激光器 (LD) 以其体积小 、重量轻、输出功率大及可以直接调制在光纤通讯和光纤传感领域倍受青睐 ,半导体激光器是电流驱动型器件 ,但其输出特性受温度影响很大 ,如激光器温度升高 15 ℃时其输出光功率下降可达 17 %。为了获得稳定的输出光功率 ,可以通过自 动功率控制(APC) 电路来实现 ,即从 LD 背向输出的光功率 ,经 PD 检测器检测 、放大、比较通过直流恒流源调节LD 的偏流 ,使输出光功率稳定。 这种方法不仅增加器件复杂程度 ,对于调制光信号的控制将非常困难。而通过自动温度控制 (ATC) 来实现半导体激光器输出光功率稳定则是一种既经济又有效的方法 ,其电路原理图如图 3 所示。

温度控制装置一般由致冷器、温度传感器和控制电路组成 ,致冷器的冷端和激光器的热沉接触 ,温度传感器探测激光器结区的温度 ,并把它传递给控制电路 ,通过控制电路改变致冷量 ,使激光器输出特性保持恒定。 这里的致冷器采用半导体致冷器 ,它是利用半导体材料的帕尔帖效应制成的电偶来实现致冷的 。 温度传感器可以选用负温度系数的热敏电图 3 LD 自动温度控制电路原理图阻 ,但其阻值随温度升高呈非线性减小而且测温范围较窄 ,我们选用线性度较高的 AD590 作为温度传感器 ,这里 AD590 采用了 压降法 ,其控制过程可以表示如下 :T(环境) η →T(LD、热沉) η →I(1) η →V(T) η →I(致冷器) η →T(LD) γ电位器 RP1 用来设定半导体激光器的基准工作温度(如 25 ℃) ,N3 为功率放大器 ,RT为致冷器限流电阻(其标称功率应足够大) ,通过该电路可使激光器工作温度长期保持在 ±0. 5 ℃范围内 。 自 动温度控制电路除大大地提高半导体激光器输出功率的稳定性外 ,还可以使半导体激光器芯片工作在较低的温度下 ,延长半导体激光器的寿命。

3 AD590 在 APD 偏压补偿电路中的应用光检测器的功能是把光信号转换成电信号。 目前常用的光检测器有 PIN 光电二极管和雪崩光电二极管 (APD) ,尤其是 APD 具有光电转换效率高、响应速度快和附加噪声低等优点更受设计人员的喜爱 ,如广泛用于测量光纤特性的光时域反射计就是基于APD 来完成光信号检测的。APD 实际上是一个反向偏置电压接近于反向击穿电压的 PN 结光电二极管 ,在高的反向偏压下 ,当输入光子产生一个电子 — — — 空穴对时 ,电荷载流子能从横穿结电场的过程中获取足够的能量 ,导致一个类似于光电倍增管中的 “雪崩”倍增过程 ,其电流增益一般可达 102～103,但 APD 对温度非常敏感 ,其倍增因子 M、工作偏压 V 与器件工作温度之间的关系曲线如图 4 所示。从 APD 的特性中知道要使其能够获得高增益 ,一方面需要施加较高的反向偏压 ,另一方面其增益稳定性受温度影响较大 ,如保持 APD 工作在固定偏压下 ,则低温环境时 APD 很容易进入击穿状态 ,高温环境时其增益将下降许多 。 为了 保证 APD 在工作温度范围内都保持较高增益且安全工作 ,采用了AD590 来实现温度补偿 ,使不同的温度下施加在—82—图 4 M ,V 和工作温度关系图APD 上的反向偏压随着变化 ,保证 APD 具有较高增益 ,具体实现电路原理如图 5 所示。

设计中 ,根据需要的偏压大小 ,电压输入可以用升压式 DCΠDC 得到一固定的较高反向电压 ,由于不同 APD 的最佳工作偏压可能都不一样 ,通过调节电位器 R3 ,经 PID 电路调节输出 APD 需要的反向偏压。 电路中 AD590 采用纷流接法 ,当工作环境温度一定时 ,AD590 相当于一个恒流源 ,可以保持 APD偏压的恒定。 若工作环境温度变化Δ T℃时 ,由前面的公式可知输出偏压的变化ΔV 为 :Δ V =Δ I ×R5 =Δ T μ A ×R5由此可知 ,通过设定电阻 R5 值可以使 APD 在工作温度范围内 的反向偏压均处于击穿电压值以下 ,既保护了 APD 正常 工作又使 APD 具有较高增益。图 5 APD 偏压补偿电路原理参 考 文 献 :[1 ] 强锡富 . 传感器[M] . 2 版. 机械工业出版社 ,1993.[2] Analog device datasheet T wo - terminal IC temperature transducer AD590[M]. 2003.[3] 刘振全. 集成温度传感器 AD590 及其应用 [J ] . 传感器世界 ,2003 (3) .[4] 刘增基 ,等. 光纤通信[M] . 西安电阻科技大学出版社 ,2001.[5] 钟跃明. 光电二极管偏压电路设计[J ]. 电子测量技术 ,2005(4) .[6] 总装备部司令部通信局. 现代通信测量仪器[M] . 军事科学出版社 ,1999.责任编辑 :么丽苹(上接第 4 页) 验证。

欢迎您√怀柔基金会市场报价--北海关键特性板载10mhz参考时钟标准atx工业级400wac电源1个系统槽ad590输出电压，7个pxi/compactpci卡槽64位pci总线，高达528mb/s的总系统带宽兼容pxirev2.2规范支持px的触发总线及局部总线完全符合picmg2.0r3.0、picmg2.1及picmg2.9国际标准背板连接器完全符合iec-917iec-1076-4-101和ul94v-0规范物理规范操作环境温度：0～50℃相对湿度：10～90%尺寸：典型应用/使用领域。arm阵营性能功耗比较强的优势过去仅仅体现在移动设备使用的低功耗芯片上，而飞腾公司证明了即使在高性能服务器处理器领域，兼容arm指令集的处理器也能取得对同时代intel顶级产品的功耗优势。总线型单片机单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行器件都可通过串行口与单片机连接，另器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-108136-1.html