1 引言

目前，雪崩光电二极管(apd)作为一种高灵敏、能精确接收数据和测量光功率的光探测器件广泛应用于光纤传感、光纤通信网络中。它借助于内部强电场作用产生雪崩倍增效应，具有极高的内部增益(可达102～104量级)。然而，apd随温漂的变化严重影响其增益的稳定性．甚至引起测量精度的恶化。理论上可以证明apd的增益是其偏压v和温度t的函数，二者共同决定apd工作时的增益，而且在维持apd增益比较恒定的条件下，其偏压和温度之间存在一定的关系。因此。可以控制apd的偏压使之随温度按一定的规律改变。这样就可以维持apd增益基本恒定，保证其正常工作。这就是对apd温度漂移的偏压补偿原理。

由此可知．施加在apd上的偏置电压必须能够精确受控是保证光纤系统性能的首要要求。本文针对该要求。采用adl5317器件。给出了一种具有高精度、宽动态范围的apd偏压控制／光功率监测功能的核心电路。

2 引脚排列及功能

adl5317是adi公司率先在业界推出的一款片上集成雪崩光电二极管(apd)偏置电压控制和光
电流监测功能的器件。

adl5317的主要特性如下：

通过3 v线性偏置控制电路，在6 v～75 v范围内精确设置雪崩二极管(apd)偏置电压；

在106范围(5 na一5 ma)内以5：1的比率监测光电流，其线性误差仅为0．5％；

允许使用固定的高电压转换电路，降低传统apd偏置设计中对电源解耦和低通滤波的要求；

过流保护和过热保护。

adl5317采用3 mm*3 mm的16引脚lfcsp封装，其引脚排列如图1所示。各引脚功能描述如
表1所列。

3 内部结构及工作原理

adl5317的内部结构如图2所示。其内部包括电流监测电路、偏置控制电路、gard电路、vclh
电路、过流和过热保护电路。
3．1 电流监测电路

adl5317的核心部分是一个具有电压跟随性质的精密电流衰减电路，为监测电路输入端提供精确偏置。该电路采用了结型场效应管输入形式的放大器．驱动监测电路的两极，同时保持vapd端电压的稳定度及非常低的漏电流。该监测电路将流经vapd端的光电流衰减至其1／5，然后传送至apd光电流监测输出端(ipdm)。在apd偏置电压范围内，监测电流与apd光电流之间都保持极高的线性度。

3．2偏置控制电路

vapd端与vset端通过一个运算放大器相连，在线性工作模式下，两者电压之间存在一个简
单的关系：


同时vapd端电压调节范围与高电压电源端vphv之间存在以下关系：

3．3 gard电路

gard电路主要用来屏蔽vapd线路不受漏电流的影响，以及滤除偏置控制电路的噪声。gard电路由vset端运算放大器通过一个20 k欧姆的电阻进行驱动。该电阻与gard端外接电容构成rc网络，用于滤除运算放大器反馈网络的热噪声。

gard电路的噪声和小信号的截止频率定义如下：


其中：f3db是内部电阻20 k欧姆和外接电容cgrd构成的低通滤波器的截止频率；cgrd是gard端至地的滤波电容。

cgrd的容值越大(最大约0．01μf)，adl5317在最低输入电流处的噪声抑制性能越好，但是同时会延缓对vset端电压变换的响应时间。

3．4 vclh电路

高电压箝制电路(vclh)是用于限制apd偏置电压不能超过vclh端电压。其内部通过一只25
k欧姆电阻将电位设置在相对于vphv始终低2．0 v处，并不受温度影响。

在线性模式下，vclh端与vphv端连接，可扩展线性工作范围(上限高达vphv-1．5 v)。在电源跟随模式下，vclh端则必须置空。 3．5 过流和过温保护电路

falt是集电极开路逻辑输出端(低电平有效)，用于警示是否有过流或过热状况出现。

当流经apd的光电流超过18 ma时，falt将报警，并将电流监测电路关闭，以降低apd的电流和偏压。直到光电流下降到vset运算放大器的电流限定值(约2．5 ma)以下时，电流监测电路将会重新工作，vapd端电压恢复到其正常工作水平。

当adl5317温度超过140℃时。电流监测电路会停止工作，导致vapd降低，falt将报警。这个保护模式将会持续到过热状况被排除为止。

4 apd偏压控制／光功率监测电路

基于adl5317的apd偏压控制／光功