基于ADL5317的APD传感器的偏压联控工作方式

文章提出了一种基于ADL5317的APD光电二极管传感器的反向偏压设置方式和稳定传感工作方案。在分析外界条件变化时APD传感器各项参数变化规律的基础上,结合APD传感器要求的特殊工作条件和光电变换特性,以及ADL5317的性能特点和内部功能模块的作用,重点阐述了ADL5317对APD传感器的偏压控制方式和镜像电流监测方式,给出了使用ADL5317对APD光电传感器进行偏压综合调控的方法和APD倍增因子稳定方案。研究结果针对APD传感器在外界条件变化时,保持其光电变换特性基本稳定,雪崩增益基本恒定方面,提供了一种解决方案。     

激光连续探测系统虚警数控偏压源的设计

基于偏压的虚警控制原理，设计了一种自动跟踪雪崩管击穿电压的数控偏压电路，该电路不仅使假压的建立速度和控制精度得到较大提高，而且适用于背景光强和环境温度大幅度变化的连续探测的光电系统。     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题, 提出了利用电感式升压电路的设计方法。该方法利用开关管、 单电感、 电容、 电阻对5 V直流电进行升压, 结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号, 控制开关管的导通与关断, 并利用反馈电路控制压控振荡器的频率, 同时采用Multisim9进行仿真。仿真结果表明, 当输入电压为5V时, 输出电压为160.096 V且保持稳定不变, 解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题。     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题,提出了利用电感式升压电路的设计方法.该方法利用开关管、单电感、电容、电阻对5V直流电进行升压,结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号,控制开关管的导通与关断,并利用反馈电路控制压控振荡器的频率,同时采用Multisim9进行仿真.仿真结果表明,当输入电压为5V时,输出电压为160.096 V且保持稳定不变,解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题.     

激光探测系统雪崩管实时补偿研究

针对激光探测系统的背景辐射和工作温度严重影响雪崩管(APD)电流增益和信噪比的问题,采用激光接收机噪声传递函数对APD进行了实时补偿。通过分析APD基本应用电路噪声模型及各补偿方法作用原理,提出不同环境中APD应采用特定补偿方法,并设计了一种基于开关电源功率开关管通断的实时温度补偿方法。对实时噪声、实时温度补偿在不同环境中的作用效果进行了对比实验,结果表明:在环境温度基本恒定的系统中,噪声补偿对背景光剧烈变化引起的输出噪声抑制效果显著;当背景光照度由3 lx突变为200 lx后,偏压由132 V调整至178V的响应时间约为10.4 ms;当背景光功率低且环境温度变化剧烈时,温度补偿对输出噪声具有较好的抑制效果,而噪声补偿效果欠佳;当环境温度由-20℃突变为80℃后,偏压由131 V调整至198 V的响应时间约为11.2 ms。     

InGaAs/InP SAGCM APD的电流响应模型研究

从吸收、渐变、电荷和倍增层分离型(SAGCM) InGaAs/InP APD的器件结构和工作原理出发,分析了载流子扩散、产生-复合等影响暗电流的主要因素,推导了光电流响应和碰撞电离倍增因子的表达式,同时考虑了温度和高偏压下隧穿效应的影响,构建了完整的电流响应模型．模型使用与通用电路仿真器完全兼容的Verilog-A语言进行描述,适用于Cadence电路设计平台中与外围电路进行协同仿真．结果表明：在300 K下模型仿真结果与实验数据在60 V偏置电压范围内均处于同一数量级,验证了所构建的APD器件模型的精确度,为光电探测系统的协同设计与整体优化提供了参考．     

吸收倍增分离式雪崩光电二极管的噪声模型研究

针对雪崩光电二极管吸收区与倍增分离的特点及其噪声特性,在已经存在的SAM-APD的电路模型的基础上,应用载流子的速率方程,建立SAM-APD的噪声电路模型.仿真结果表明,该模型的输出特性与实际器件的实验数据基本相符.该模型也为APD器件的工艺制造奠定了一定基础.     

基于神经网络的雪崩光电二极管SPICE模型构建

针对雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode， APD）雪崩前后电流数量级相差大、I-V特性曲线变化剧烈的特点，在对I-V特性数据进行对数化、归一化预处理的基础上，采用浅层神经网络完成I-V函数拟合，并进一步优化神经网络结构以提升模型准确性. 在此基础上，使用Verilog-A硬件描述语言实现APD的SPICE模型，并应用Cadence软件设计电路验证模型的有效性和准确性，引入相对误差评估模型的准确度.结果表明：优化后的神经网络学习的I-V特性函数与TCAD仿真数据的均方误差损失为2.544×10-7，SPICE模型验证电路采样数据与TCAD仿真数据的最大相对误差为3.448%，平均相对误差为0.630%，构建SPICE模型用时约50 h，实现了高精度、高效率的器件SPICE模型构建，对新型APD的设计与应用具有重要指导意义.     

基于单片机的APD参数测试系统设计

雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度、高速度的光电器件,是光纤接入的必备核心器件。其性能测试在业界一直存在成品率低、生产效率不高、精度低、不能大规模用于生产测试等问题。本测试系统采用单片机控制,具有价格低廉,效率高等特点,与国外普遍使用的数字源表来测量APD参数相比具有明显的优势。     

水下航行体尾迹激光雷达探测系统的研制

研制了水下航行体尾迹激光雷达探测系统样机,用于对水下航行体尾迹中低密度微气泡群进行探测．在水下光探测领域设计并采用了收发同轴光学系统,获得了180°后向散射信号．通过对比分析发现：雪崩光电二极（APD）比光电倍增管（PMT）在水下应用背景下更具优势,因此采用APD作为探测系统核心光接收器件．设计了双模式APD自适应温控...     

电流型电子式电压互感器的温度稳定性研究

针对一种电流型电子式电压互感器(EVT)的温度稳定性进行了分析,指出高压电容器和一次侧信号处理单元中的积分电路是影响其温度稳定性的主要环节. 设计了利用正、负温度系数数值相等的多个电容单元串联组成高压电容器的温度补偿方案,有效地改善了高压传感部分的温度稳定性;提出利用热敏电阻对积分电容的温度特性进行补偿的方法,减小了温度变化给积分电路带来的误差. 依照IEC60044-7的要求,对研制的110 kV电流型EVT样机进行了温度影响准确度试验,试验结果表明设计的温度补偿方案有效,互感器在-40 ℃～+70 ℃温度范围内,满足0.2级测量准确度要求.      

4H-SiC功率肖特基二极管可靠性研究进展

 4H-SiC功率器件作为一种宽禁带半导体器件，凭借突出的材料优势具有耐压高、导通电阻低、散热好等优势。近年来随着器件的逐步商用，器件的可靠性问题成为新的研究热点。综述了本课题组近期在4H-SiC功率二极管可靠性方面的研究进展，通过高温存储和高压反偏可靠性问题的研究，分析了器件性能退化机制。通过重复雪崩可靠性问题的研究，提出了一种可有效提升器件抗重复雪崩能力的终端方案。     

大功率白光LED恒流驱动电路系统设计

设计了一种新型LED恒流源电路.根据LED在低电流驱动时端电压与PN结温度成线性的特点,采用＂低电流测压法＂间接测量LED的结温,防止LED结温过高,延长LED寿命.采用LT3755为LED恒流驱动芯片简化电路,并采用无电解电容的DC/DC电路延长恒流源寿命.实验结果表明：LED恒流源电路工作稳定,效率高.     

基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统

针对太阳能的特点和锂电池的特性,设计基于MC9S12XS128和LTC6803-4的WSN节点光伏充电管理系统,设计锂电池组充放电、温度检测、电压采集和均衡控制等硬件电路,编写相应的底层软件,将电池电压、充放电电流、电池温度的采样值与实际值进行比较,验证采样值的准确性,同时分析均衡控制的效果.实验结果表明:设计的光伏充电管理系统运行安全、可靠,能为WSN节点提供稳定的能量来源.     

NTC-热敏电阻串、并联温度补偿电路设计

用函数极值方法分析NTC -热敏电阻串、并联电路 ,指出串联电路的输出电压和并联电路的等效热敏电阻存在重要的相似特性 ,用获得特性或公式法分析设计串、并联热敏电阻电路具有线性温区宽、灵敏度高、物理意义清晰等特性 ,最后给出具体设计实例 .     

共轨喷油器电磁阀双电压式驱动模块设计

设计了电磁阀双电压式驱动方法的硬件电路和驱动程序．硬件电路由驱动电压产生电路和控制电路组成,驱动电压产生电路用它激式极性反转型开关电源产生可调的高压和中压,控制电路控制高压和中压的开启和关闭时刻．驱动程序通过设置定时器匹配中断的方式实现高压和中压持续时间的控制．试验结果表明,电磁阀开启电流大。保持电流较低且保持平稳,电流特性符合电磁阀的驱动要求,可通过微调电压来调制保持电流．     

一种高精度双环反馈的新型过流保护电路

采用环路开关进行电路控制,与传统过流保护电路相比,可控电流源形成的输入偏置电压使其具有更好的鲁棒性,从而保证过流保护电路的精度.同时,三极管动态输出阻抗构成的开关能够让输出电压在轻重负载切换时具有自恢复能力.仿真结果表明,启动过流保护电路的电流阈值误差被控制在10%以内,有效提高了过流保护电路的精度,实现了输出电压的自恢复功能.     

一款抗单粒子瞬态加固的偏置电路

通过增加一个NMOP、PMOS和一个电阻组成的单粒子瞬态抑制电路,设计了一种新的抗单粒子瞬态加固的偏置电路,该偏置电路具有较高抗单粒子瞬态能力.为了证实其抗单粒子能力,基于SIMC 130 nm CMOS工艺设计了传统的及提出的抗单粒子瞬态两种结构的偏置电路.仿真结果表明,对于提出的加固偏置电路,由单粒子引起的瞬态电压和电流的变化幅值分别减小了约80.6%和81.2%;同时增加的单粒子瞬态抑制电路在正常工作状态下不消耗额外功耗,且所占用的芯片面积小,也没有引入额外的单粒子敏感结点.      

基于PID算法的水温控制系统的设计

为了实现水温控制系统的设计要求,通过对各个模块电路方案的比较和论证,最后确定了以STC89C52单片机为核心的硬件电路,选用DS18B20温度传感器测量水温。系统可以实时地显示温度,并能通过温度设置来对水的温度进行调节,同时具有报警功能。另外,串口通讯程序的设计使得可以同步地在电脑上显示出水温的曲线。核心的控制算法基于PID控制。该设计实例也适用于高校单片机及相关课程的教学实践活动。