專利名稱：Apd電壓溫度曲線測試裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種APD (雪崩光電二極管)電壓溫度曲線測試裝置及其使用方法，尤 其是一種基于單片機的能精確測試APD電壓溫度曲線的自動測試裝置。
背景技術(shù)：
APD是一種利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的傳感器。APD具有高增益，高靈敏 度等特點，在軍事和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域有著廣泛用途。例如在光通信、工業(yè)自動控制、光 度計量、光纖傳感等領(lǐng)域。 APD對溫度非常敏感，APD的各種電氣參數(shù)隨環(huán)境溫度的變化而變化，其中變化最 大的參數(shù)是擊穿電壓和增益。當(dāng)溫度升高時APD的擊穿電壓升高，溫度降低時APD的擊穿 電壓降低。在APD的工作電壓恒定的情況下，環(huán)境溫度升高，則APD的增益下降，環(huán)境溫度 降低則APD的增益升高。由于APD器件具有較大離散性，它們的擊穿電壓和電壓溫度曲線 差別較大，廠家一般會提供每個APD基準(zhǔn)溫度下(通常是25t:時)的擊穿電壓和對于特定 增益的工作電壓，但溫度系數(shù)只會提供一個典型值，并不適合于每一個APD，并且不同溫度 下溫度系數(shù)相差很大，因此準(zhǔn)確測量增益相同時APD電壓隨溫度變化曲線非常重要，然而 現(xiàn)有技術(shù)中缺乏自動準(zhǔn)確測量的有效手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電路簡單，成本低廉，能夠?qū)崿F(xiàn) 自動精確測試，方便快捷的APD電壓溫度曲線測試裝置及其使用方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的測試裝置主要包括以下部分 MCU(單片機)和計算機通信，根據(jù)計算機的命令測試APD電壓溫度曲線，并將測 試得到的數(shù)據(jù)返回計算機。 DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)用來將單片機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，控制APD電 源。 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)將電流電壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并 發(fā)送給單片機。 APD電源為可調(diào)的高壓電源，給APD供電。 溫度傳感器用來探測APD周圍的溫度，并將溫度信息傳遞給MCU，該溫度傳感器
可以為數(shù)字溫度傳感器也可以為熱敏電阻與ADC的組合電路。 APD :雪崩光電二極管，將光源提供的光信號轉(zhuǎn)換成電流信號。 電流電壓轉(zhuǎn)換器將APD提供的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 可調(diào)恒溫裝置用來調(diào)整APD的溫度。
光源為APD提供穩(wěn)定光信號。 計算機屬于外圍設(shè)備，用來和單片機通信，并根據(jù)單片機返回的信號繪制并顯示 電壓溫度曲線。
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其中MCU、DAC、APD電源、APD、電流電壓轉(zhuǎn)換器、ADC、 MCU依次連接形成回路，溫度
傳感器位于APD附近與MCU相連接，APD和溫度傳感器一起被放置在可調(diào)恒溫裝置內(nèi)。 具有這種結(jié)構(gòu)的APD電壓溫度曲線測試裝置的使用方法是 1)將可調(diào)恒溫裝置溫度設(shè)定為基準(zhǔn)溫度，溫度穩(wěn)定后打開光源； 2)計算機向MCU發(fā)送APD對應(yīng)基準(zhǔn)溫度的基準(zhǔn)工作電壓(此電壓值由廠家提供)，
MCU控制DAC輸出將APD電源輸出電壓調(diào)整到此電壓值； 3) MCU讀取ADC轉(zhuǎn)換值，將這個值作為APD的基準(zhǔn)響應(yīng)Vbase ; 4)計算機向MCU發(fā)送測試指令，MCU啟動測試APD電壓溫度曲線程序； 5)設(shè)置可調(diào)恒溫裝置的溫度在高低溫范圍內(nèi)變化； 6)在溫度變化過程中MCU將自動調(diào)整APD的高壓使APD響應(yīng)等于基準(zhǔn)響應(yīng)Vbase， 并記錄下各個溫度點的溫度和APD的電壓值； 7)MCU將記錄的溫度值和電壓值發(fā)送給計算機，計算機按照這些數(shù)據(jù)繪制APD電 壓溫度曲線。 上述使用方法中，所述基準(zhǔn)溫度為25t:，可調(diào)恒溫裝置的高低溫變化范圍一般是 (TC 45t:，為了提高測試精度可以多測試幾個溫度循環(huán)，系統(tǒng)會自動將多個循環(huán)的數(shù)據(jù)求 平均來提高測量精度。 本發(fā)明APD電壓溫度曲線測試裝置優(yōu)點是
1)電路簡單，成本低廉； 2)基于單片機自動測試，計算機自動繪圖并顯示曲線，方便快捷，安全可靠；
3)可以多次循環(huán)測量，大大提高了測量精度。


圖1為本發(fā)明APD電壓溫度曲線測試裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為本發(fā)明APD電壓溫度曲線測試裝置的工作流程圖。
具體實施例方式
下面以本發(fā)明APD電壓溫度曲線測試裝置在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用為例，對本發(fā) 明進行詳細(xì)的描述。 如圖1所示，該測試裝置包括以下部分 MCU(單片機)1 :選用NXP公司的lpc2136 ; DAC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)2 :選用AD公司14位的AD5531 ; ADC (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)3 :選用AD公司的14位精度7M采樣速率的AD7940 ; APD電源4 :選用國產(chǎn)的300V的高壓電源； 電流電壓轉(zhuǎn)換器5 :主要芯片選用TI (德州儀器)公司的0PA657 ; 溫度傳感器6 :選用DALLAS公司12位精度數(shù)字溫度傳感器的DS18B20 ; APD (雪崩光電二極管)7 :使用LMADA PACIFIC INC公司的SAR500APD ; 可調(diào)恒溫裝置8 :為自制可調(diào)恒溫箱，溫度精度為0. 1°C ; 光源9 :使用自制激光器(激光管使用B00KHAM的980nm半導(dǎo)體激光管)； 計算機10 :是通用的計算機。
其中MCU 1、DAC 2、APD電源4、APD 7、電流電壓轉(zhuǎn)換器5、 ADC 3、MCU 1依次連接 形成回路，溫度傳感器6位于APD 7附近與MCU 1相連接，APD 7和溫度傳感器2 —起被放 置在可調(diào)恒溫裝置8內(nèi)。 如圖2所示，本發(fā)明測試裝置的使用方法是 1)將可調(diào)恒溫裝置8溫度設(shè)定為25°C ，溫度穩(wěn)定后打開光源9 ; 2)計算機10向MCU 1發(fā)送APD 7對應(yīng)25。C時的基準(zhǔn)工作電壓(此電壓值由廠家
提供)，MCU 1控制DAC 2輸出將APD電源4輸出電壓調(diào)整到此電壓值； 3) MCU 1讀取ADC 3轉(zhuǎn)換值，將這個值作為APD 7的基準(zhǔn)響應(yīng)Vbase ; 4)計算機10向MCU 1發(fā)送測試指令，MCU 1啟動測試APD 7電壓溫度曲線程序； 5)設(shè)置可調(diào)恒溫裝置8的溫度在0 °C 45 °C范圍內(nèi)變化； 6)在溫度變化過程中MCU 1將自動調(diào)整APD 7的高壓使APD 7響應(yīng)等于基準(zhǔn)響應(yīng) Vbase，并記錄下各個溫度點的溫度和APD 7的電壓值； 7) MCU 1將記錄的溫度值和電壓值發(fā)送給計算機10，計算機10按照這些數(shù)據(jù)繪制 出二位坐標(biāo)圖，橫軸為溫度，縱軸為APD 7電壓； 8)為了提高測試精度可以多測試幾個溫度循環(huán)，系統(tǒng)會自動將多個循環(huán)的數(shù)據(jù)求 平均來提高測量精度。 總之，本發(fā)明的實施例公布的是其較佳的實施方式，但并不限于此。本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員極易根據(jù)上述實施例，領(lǐng)會本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫 離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種APD電壓溫度曲線測試裝置，其特征在于，包括計算機，MCU，DAC，ADC，APD電源，電流電壓轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器，APD，可調(diào)恒溫裝置和光源，其中，MCU、DAC、APD電源、APD、電流電壓轉(zhuǎn)換器、ADC、MCU依次連接形成回路，溫度傳感器位于APD附近并與MCU相連接，APD和溫度傳感器一起被放置在可調(diào)恒溫裝置內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的APD電壓溫度曲線測試裝置，其特征在于，所述的溫度傳感器為 數(shù)字溫度傳感器。
3. —種使用權(quán)利要求1所述的APD電壓溫度曲線測試裝置的方法，其特征在于，包括以 下步驟1) 將可調(diào)恒溫裝置溫度設(shè)定為基準(zhǔn)溫度，溫度穩(wěn)定后打開光源；2) 計算機向MCU發(fā)送APD對應(yīng)基準(zhǔn)溫度的基準(zhǔn)工作電壓，MCU控制DAC輸出將APD電 源輸出電壓調(diào)整到此電壓值；3) MCU讀取ADC轉(zhuǎn)換值，將這個值作為APD的基準(zhǔn)響應(yīng)Vbase ;4) 計算機向MCU發(fā)送測試指令，MCU啟動測試APD電壓溫度曲線程序；5) 設(shè)置可調(diào)恒溫裝置的溫度在高低溫范圍內(nèi)變化；6) 在溫度變化過程中MCU將自動調(diào)整APD的高壓使APD響應(yīng)等于基準(zhǔn)響應(yīng)Vbase，并 記錄下各個溫度點的溫度和APD的電壓值；7) MCU將記錄的溫度值和電壓值發(fā)送給計算機，計算機按照這些數(shù)據(jù)繪制APD電壓溫 度曲線。
4. 如權(quán)利要求3所述的APD電壓溫度曲線測試裝置的使用方法，其特征在于，所述的基 準(zhǔn)溫度為25°C。
5. 如權(quán)利要求4所述的APD電壓溫度曲線測試裝置的使用方法，其特征在于，所述的可 調(diào)恒溫裝置的高低溫度范圍為0°C 45°C。
6. 如權(quán)利要求5所述的APD電壓溫度曲線測試裝置的使用方法，其特征在于，還包括多
全文摘要
本發(fā)明公開了一種APD電壓溫度曲線測試裝置及其使用方法，該裝置主要由計算機，MCU，DAC，ADC，APD電源，電流電壓轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器，APD，可調(diào)恒溫裝置和光源組成，基于MCU實現(xiàn)自動精確測試，同時本發(fā)明還具有電路簡單，成本低廉，安全可靠等優(yōu)點，適合光通信、光纖傳感等多領(lǐng)域的APD電壓溫度曲線的測試。
文檔編號G01K7/00GK101788639SQ201010011818
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月1日
發(fā)明者史振國, 張斌, 高明 申請人:威海北洋電氣集團股份有限公司