基于A(yíng)DL5317的APD偏壓控制／光功率監測電路的設計

　　3 內部結構及工作原理

　　ADL5317的內部結構如圖2所示。其內部包括電流監測電路、偏置控制電路、GARD電路、VCLH電路、過(guò)流和過(guò)熱保護電路。

　　3．1 電流監測電路

　　ADL5317的核心部分是一個(gè)具有電壓跟隨性質(zhì)的精密電流衰減電路，為監測電路輸入端提供精確偏置。該電路采用了結型場(chǎng)效應管輸入形式的放大器．驅動(dòng)監測電路的兩極，同時(shí)保持VAPD端電壓的穩定度及非常低的漏電流。該監測電路將流經(jīng)VAPD端的光電流衰減至其1／5，然后傳送至APD光電流監測輸出端(IPDM)。在A(yíng)PD偏置電壓范圍內，監測電流與APD光電流之間都保持極高的線(xiàn)性度。

　　3．2偏置控制電路

　　VAPD端與VSET端通過(guò)一個(gè)運算放大器相連，在線(xiàn)性工作模式下，兩者電壓之間存在一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系：

　　同時(shí)VAPD端電壓調節范圍與高電壓電源端VPHV之間存在以下關(guān)系：

　　3．3 GARD電路

　　GARD電路主要用來(lái)屏蔽VAPD線(xiàn)路不受漏電流的影響，以及濾除偏置控制電路的噪聲。GARD電路由VSET端運算放大器通過(guò)一個(gè)20 k歐姆的電阻進(jìn)行驅動(dòng)。該電阻與GARD端外接電容構成RC網(wǎng)絡(luò )，用于濾除運算放大器反饋網(wǎng)絡(luò )的熱噪聲。

　　GARD電路的噪聲和小信號的截止頻率定義如下：

　　其中：f3dB是內部電阻20 k歐姆和外接電容CGRD構成的低通濾波器的截止頻率；CGRD是GARD端至地的濾波電容。

　　CGRD的容值越大(最大約0．01μF)，ADL5317在最低輸入電流處的噪聲抑制性能越好，但是同時(shí)會(huì )延緩對VSET端電壓變換的響應時(shí)間。

　　3．4 VCLH電路

　　高電壓箝制電路(VCLH)是用于限制APD偏置電壓不能超過(guò)VCLH端電壓。其內部通過(guò)一只25k歐姆電阻將電位設置在相對于VPHV始終低2．0 V處，并不受溫度影響。

　　在線(xiàn)性模式下，VCLH端與VPHV端連接，可擴展線(xiàn)性工作范圍(上限高達VPHV-1．5 V)。在電源跟隨模式下，VCLH端則必須置空。 3．5 過(guò)流和過(guò)溫保護電路

　　FALT是集電極開(kāi)路邏輯輸出端(低電平有效)，用于警示是否有過(guò)流或過(guò)熱狀況出現。

　　當流經(jīng)APD的光電流超過(guò)18 mA時(shí)，FALT將報警，并將電流監測電路關(guān)閉，以降低APD的電流和偏壓。直到光電流下降到VSET運算放大器的電流限定值(約2．5 mA)以下時(shí)，電流監測電路將會(huì )重新工作，VAPD端電壓恢復到其正常工作水平。