专利名称：Apd电压温度曲线测试装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种APD (雪崩光电二极管)电压温度曲线测试装置及其使用方法，尤 其是一种基于单片机的能精确测试APD电压温度曲线的自动测试装置。
背景技术：
APD是一种利用半导体材料的光电导效应制成的传感器。APD具有高增益，高灵敏 度等特点，在军事和国民经济的各个领域有着广泛用途。例如在光通信、工业自动控制、光 度计量、光纤传感等领域。 APD对温度非常敏感，APD的各种电气参数随环境温度的变化而变化，其中变化最 大的参数是击穿电压和增益。当温度升高时APD的击穿电压升高，温度降低时APD的击穿 电压降低。在APD的工作电压恒定的情况下，环境温度升高，则APD的增益下降，环境温度 降低则APD的增益升高。由于APD器件具有较大离散性，它们的击穿电压和电压温度曲线 差别较大，厂家一般会提供每个APD基准温度下(通常是25t:时)的击穿电压和对于特定 增益的工作电压，但温度系数只会提供一个典型值，并不适合于每一个APD，并且不同温度 下温度系数相差很大，因此准确测量增益相同时APD电压随温度变化曲线非常重要，然而 现有技术中缺乏自动准确测量的有效手段。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种电路简单，成本低廉，能够实现 自动精确测试，方便快捷的APD电压温度曲线测试装置及其使用方法。
为解决上述技术问题，本发明的测试装置主要包括以下部分 MCU(单片机)和计算机通信，根据计算机的命令测试APD电压温度曲线，并将测 试得到的数据返回计算机。 DAC(数模转换器)用来将单片机输出的数字信号转换成模拟信号，控制APD电 源。 ADC(模数转换器)将电流电压转换器输出的电压模拟信号转换成数字信号，并 发送给单片机。 APD电源为可调的高压电源，给APD供电。 温度传感器用来探测APD周围的温度，并将温度信息传递给MCU，该温度传感器
可以为数字温度传感器也可以为热敏电阻与ADC的组合电路。 APD :雪崩光电二极管，将光源提供的光信号转换成电流信号。 电流电压转换器将APD提供的电流信号转换成电压信号。 可调恒温装置用来调整APD的温度。
光源为APD提供稳定光信号。 计算机属于外围设备，用来和单片机通信，并根据单片机返回的信号绘制并显示 电压温度曲线。
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其中MCU、DAC、APD电源、APD、电流电压转换器、ADC、 MCU依次连接形成回路，温度
传感器位于APD附近与MCU相连接，APD和温度传感器一起被放置在可调恒温装置内。 具有这种结构的APD电压温度曲线测试装置的使用方法是 1)将可调恒温装置温度设定为基准温度，温度稳定后打开光源； 2)计算机向MCU发送APD对应基准温度的基准工作电压(此电压值由厂家提供)，
MCU控制DAC输出将APD电源输出电压调整到此电压值； 3) MCU读取ADC转换值，将这个值作为APD的基准响应Vbase ; 4)计算机向MCU发送测试指令，MCU启动测试APD电压温度曲线程序； 5)设置可调恒温装置的温度在高低温范围内变化； 6)在温度变化过程中MCU将自动调整APD的高压使APD响应等于基准响应Vbase， 并记录下各个温度点的温度和APD的电压值； 7)MCU将记录的温度值和电压值发送给计算机，计算机按照这些数据绘制APD电 压温度曲线。 上述使用方法中，所述基准温度为25t:，可调恒温装置的高低温变化范围一般是 (TC 45t:，为了提高测试精度可以多测试几个温度循环，系统会自动将多个循环的数据求 平均来提高测量精度。 本发明APD电压温度曲线测试装置优点是
1)电路简单，成本低廉； 2)基于单片机自动测试，计算机自动绘图并显示曲线，方便快捷，安全可靠；
3)可以多次循环测量，大大提高了测量精度。
图1为本发明APD电压温度曲线测试装置的结构原理框图。
图2为本发明APD电压温度曲线测试装置的工作流程图。
具体实施例方式
下面以本发明APD电压温度曲线测试装置在光纤传感领域中的应用为例，对本发 明进行详细的描述。 如图1所示，该测试装置包括以下部分 MCU(单片机)1 :选用NXP公司的lpc2136 ; DAC (模数转换器)2 :选用AD公司14位的AD5531 ; ADC (数模转换器)3 :选用AD公司的14位精度7M采样速率的AD7940 ; APD电源4 :选用国产的300V的高压电源； 电流电压转换器5 :主要芯片选用TI (德州仪器)公司的0PA657 ; 温度传感器6 :选用DALLAS公司12位精度数字温度传感器的DS18B20 ; APD (雪崩光电二极管)7 :使用LMADA PACIFIC INC公司的SAR500APD ; 可调恒温装置8 :为自制可调恒温箱，温度精度为0. 1°C ; 光源9 :使用自制激光器(激光管使用B00KHAM的980nm半导体激光管)； 计算机10 :是通用的计算机。
其中MCU 1、DAC 2、APD电源4、APD 7、电流电压转换器5、 ADC 3、MCU 1依次连接 形成回路，温度传感器6位于APD 7附近与MCU 1相连接，APD 7和温度传感器2 —起被放 置在可调恒温装置8内。 如图2所示，本发明测试装置的使用方法是 1)将可调恒温装置8温度设定为25°C ，温度稳定后打开光源9 ; 2)计算机10向MCU 1发送APD 7对应25。C时的基准工作电压(此电压值由厂家
提供)，MCU 1控制DAC 2输出将APD电源4输出电压调整到此电压值； 3) MCU 1读取ADC 3转换值，将这个值作为APD 7的基准响应Vbase ; 4)计算机10向MCU 1发送测试指令，MCU 1启动测试APD 7电压温度曲线程序； 5)设置可调恒温装置8的温度在0 °C 45 °C范围内变化； 6)在温度变化过程中MCU 1将自动调整APD 7的高压使APD 7响应等于基准响应 Vbase，并记录下各个温度点的温度和APD 7的电压值； 7) MCU 1将记录的温度值和电压值发送给计算机10，计算机10按照这些数据绘制 出二位坐标图，横轴为温度，纵轴为APD 7电压； 8)为了提高测试精度可以多测试几个温度循环，系统会自动将多个循环的数据求 平均来提高测量精度。 总之，本发明的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通 技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱 离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种APD电压温度曲线测试装置，其特征在于，包括计算机，MCU，DAC，ADC，APD电源，电流电压转换器，温度传感器，APD，可调恒温装置和光源，其中，MCU、DAC、APD电源、APD、电流电压转换器、ADC、MCU依次连接形成回路，温度传感器位于APD附近并与MCU相连接，APD和温度传感器一起被放置在可调恒温装置内。
2. 如权利要求1所述的APD电压温度曲线测试装置，其特征在于，所述的温度传感器为 数字温度传感器。
3. —种使用权利要求1所述的APD电压温度曲线测试装置的方法，其特征在于，包括以 下步骤1) 将可调恒温装置温度设定为基准温度，温度稳定后打开光源；2) 计算机向MCU发送APD对应基准温度的基准工作电压，MCU控制DAC输出将APD电 源输出电压调整到此电压值；3) MCU读取ADC转换值，将这个值作为APD的基准响应Vbase ;4) 计算机向MCU发送测试指令，MCU启动测试APD电压温度曲线程序；5) 设置可调恒温装置的温度在高低温范围内变化；6) 在温度变化过程中MCU将自动调整APD的高压使APD响应等于基准响应Vbase，并 记录下各个温度点的温度和APD的电压值；7) MCU将记录的温度值和电压值发送给计算机，计算机按照这些数据绘制APD电压温 度曲线。
4. 如权利要求3所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，所述的基 准温度为25°C。
5. 如权利要求4所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，所述的可 调恒温装置的高低温度范围为0°C 45°C。
6. 如权利要求5所述的APD电压温度曲线测试装置的使用方法，其特征在于，还包括多
全文摘要
本发明公开了一种APD电压温度曲线测试装置及其使用方法，该装置主要由计算机，MCU，DAC，ADC，APD电源，电流电压转换器，温度传感器，APD，可调恒温装置和光源组成，基于MCU实现自动精确测试，同时本发明还具有电路简单，成本低廉，安全可靠等优点，适合光通信、光纤传感等多领域的APD电压温度曲线的测试。
文档编号G01K7/00GK101788639SQ201010011818
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月1日 优先权日2010年1月1日
发明者史振国, 张斌, 高明 申请人:威海北洋电气集团股份有限公司