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JPS6017051B2 - アバランシェ・ダイオ−ドの温度補償方法 - Google Patents

アバランシェ・ダイオ−ドの温度補償方法

Info

Publication number
JPS6017051B2
JPS6017051B2 JP53142208A JP14220878A JPS6017051B2 JP S6017051 B2 JPS6017051 B2 JP S6017051B2 JP 53142208 A JP53142208 A JP 53142208A JP 14220878 A JP14220878 A JP 14220878A JP S6017051 B2 JPS6017051 B2 JP S6017051B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
avalanche diode
output
circuit
diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53142208A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5568683A (en
Inventor
文夫 大友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Optical Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Optical Co Ltd filed Critical Tokyo Optical Co Ltd
Priority to JP53142208A priority Critical patent/JPS6017051B2/ja
Priority to US06/094,555 priority patent/US4292514A/en
Publication of JPS5568683A publication Critical patent/JPS5568683A/ja
Publication of JPS6017051B2 publication Critical patent/JPS6017051B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/95Circuit arrangements
    • H10F77/953Circuit arrangements for devices having potential barriers
    • H10F77/959Circuit arrangements for devices having potential barriers for devices working in avalanche mode

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光波距離計等に用いられるアバランシェ・ダ
イオードの温度補償方法に関する。
光検知素子としてのアバランシェ・ダイオードは温度に
よりその増倍率が変化する。このためアバランシェ・ダ
イオードを光波距離計等に組込む場合、バイアスを制御
して増倍率を一定に保つことが必要となる。第1図は従
釆のアバランシェ・ダイオードの温度補償方法を示すも
のである。
図において、PDがァバランシェ・ダイオード、Rが負
荷抵抗であり、これに電圧制御回路1から所定のバイア
ス電圧を印加して、測定信号光が入ったときの出力を出
力増幅器2、測定信号用フィル夕3を介して取出すよう
になっている。4は参照信号源で、参照用発光ダイオー
ドLEDを測定信号と異なる周波数の参照信号で変調し
、縛られる参照信号光をアバランシェ・ダイオードPD
に照射する。
そして、この参照信号光による出力成分を参照信号用フ
ィル夕5により取出し、検波器6で直流に変換し、差動
増幅器7により基準電圧源8の出力と比較して、この差
動増幅器7の出力により電圧制御回路1の出力電圧、つ
まりアバランシヱ・ダイオードPDへのバイアス電圧を
制御するようにしている。いま、参照信号を受信する系
を負帰還系に構成すれば、検波器6の出力は基準電圧源
8で設定された基準電圧と等しくなるように動作する。
これにより、アバランシェ・ダイオードPDの増倍率が
周囲温度の変化により変化したとしても、上記員帰還系
の働きにより常に一定の増倍率となるようにアバランシ
ェ・ダイオードPDのバイアス電圧が制御されることに
なる。しかしながら、第1図に示した従来の方式には次
のような欠点がある。
第1に、参照用発光ダイオードLEDの出力にも温度特
性があるため、アバランシェ・ダイオードPDの温度補
償を正確に行うにはこの発光ダイオードLEDの温度補
償も行わなければならない。第2に、測定を行っている
実時間にァバランシェ・ダイオードPDに参照信号光を
照射するため、測定信号のS/Nが悪くなる。即ち、ア
バランシェ・ダイオードPDは入射光が大きければそれ
だけ雑音が大きくなる性質を持つ。一方、通常の光波距
離計等では測定信号は微小なものであるが、第1図の構
成で負帰還系の利得は安定性の点から余り大きくできな
いから、測定信号光に比べて大きな参照信号光を照射し
なければならず、これが測定信号の雑音を大きいものに
してしまう。この発明は上記の点に鑑み、参照信号光を
用いることなく、従って測定信号のS/N劣化をもたら
すことなく、アバランシェ・ダイオードの増倍率を温度
変動に拘りなく一定に保つようにしたアバランシェ・ダ
イオードの温度補償方法を提供するものである。
この発明によるアバランシェ・ダイオードの温度補償方
法は、降伏電圧より少ないバイアス電圧でアバランシェ
・ダイオードを動作させるにあたり、その直前にアバラ
ンシェ・ダイオードを降伏状態にするバイアス電圧で駆
動して降伏電圧に対応した電圧を検出し、この検出電圧
に基づきその降伏電圧より所定の電圧だけ少ないバイア
ス蟹圧でアバランシェ・ダイオードを動作させるように
したことを特徴とし、この発明によれば、周囲温度の変
動によるアバランシェ・ダイオードの降伏電圧の変動を
監視して、常にその時の降伏電圧より所定値だけ低いバ
イアス電圧を与えることで、アバランシェ・ダイオード
の増倍率を一定に保つことができる。
なお上述での所定値とは、降伏電圧の変動に関係しない
一定値だけを意味するものでなく、降伏電圧と一定比率
の関係をもつ値をも含むものとする。この発明方法を実
施するのに用いられる装置の一実施例を第2図に示す。
11は電圧発生回路であり、トランジスタQ,,Q2、
定電流源用抵抗R,、負荷抵抗R2からなる差勢増幅器
とその出力により制御されるトランジスタQ3とから構
成される。
差敷増幅器の一方の入力端、即ちトランジスタQ,のベ
ースは抵抗R3を介して直流電源V^に接続され、また
ツェナーダイオードZD,を介して利得設定回路12の
出力端に接続されている。即ち電圧発生回路11は利得
設定回路12の出力電圧を基準電圧として、その出力端
、つりトランジスタQ3のェミッタに所定の出力電圧を
出す。利得設定回路12は通常は基準電圧V2を出力し
ており、制御端子15にタイミングパルス(通常の論理
レベル5V)が入ると、これを抵抗R4、ダイオードD
の直列回路で0.7V‘こ落とし、更に可変抵抗R5で
所定の値に設定して演算増幅器OPに入力し、基準電圧
V,(>V2)を出力するようになつている。基準電圧
y,,V2の大きさについては後述する。蝿圧発生回路
11の出力は、抵抗R8、トランジスタQ、抵抗R9か
らなる電流検出回路13を介してアバランシェ・ダイオ
ードPD、負荷抵抗Rの直列回路にバイアスとして与え
られる。
なおコンデンサCは測定信号のバイパスのために設けた
ものであ。14はサンプルホールド回路であり、制御端
子15にタイミングパルスが入るとサンプリング状態と
なって電流検出回路13の出力をサンプリングし、タイ
ミングパルスがなくなるとホールド状態に保たれるもの
である。
電流検出回路13の出力端とサンプルホールド回路14
の入力端の間にはッェナーダィオードZD2、抵抗R,
。が接続され、またサンプルホールド回路14の入力端
は抵抗R,.を介して負電源−Vcに接続されている。
これらのッェナ‐ダィオ‐ド皿2、抵抗R,o,R,.
および負電源−Vcは正から負にまたがる入力に対して
動作するサンプルホールド回路14に合わせて入力レベ
ルをシフトするために設けている。また直列接続したツ
ェナーダィオードZD3,ZD4は、サンプルホールド
回路14への最大入力振幅を規制するために設けたもの
である。サンプルホールド回路14の出力電圧と電圧発
生回路11の出力電圧とは抵抗R,2,R,8を介して
加算されて、電圧発生回路11の差動増幅器の他方の入
力端、つまりトランジスタQ2のベースに入力されるよ
うになっている。このように構成された回路の動作を説
明し、アバランシェ・ダイオードPDの温度補償が自動
的に行われることを説明する。
まず、測定時間内の始めにバイアス調整期間を設け、制
御端子15にタイミングパルスを入力する。
これにより利得設定回路12の出力電圧はV,となる。
この電圧V,はサンプルホールド回路14の出力がOV
のとき、電圧発生回路1 1の出力電圧がアバランシヱ
・ダイオードPDの降伏蟹圧より高くなるように設定さ
れている。即ち、サンプルホールド回路1 4の出力が
OVであれば、電圧発生回路11の出力は利得設定回路
12の出力電圧V,を基準とする定電圧出力であり、こ
れにより、アバランシェ・ダイオードPDが降伏をおこ
す。ところが、アバランシェ・ダイオードPDが降伏す
ると電流検出回路13が動作し、その出力はサンプルホ
ールド回路14を通して電圧発生回路11の出力電圧を
減じる方向に作用する。この結果、電流検出回路13は
定鰭流線となり、電圧発生回路1 1の出力電圧が例え
ばV3、サンプルホールド回路14の出力電圧が例えば
V5となって平衡する。タイミングパルスがなくなると
、サンプルホールド回路14はホールド状態となって出
力電圧V5を保持し、利得設定回路1 2の出力電圧は
V,からV2に低下する。そして、電圧発生回路1 1
の出力電圧は入力する基準電圧が低下した結果、V3か
らV4に低下する。いま、(V,一V2)を適当な値に
設定しておけば、出力電圧V4はアバランシェ‘ダイオ
ードPDの降伏電圧より小さい値とすることができ、こ
の出力電圧V4がアバランシェ・ダイオードPDにバイ
アス電圧として与えられることになる。この実施例にお
いては、(V,一V2)は降伏電圧の変動に関係しない
一定値であるが、降伏電圧に対して一定比率の値にする
ことも可能である。こうしてアバランシエ・ダイオード
PDにバイアス電圧として与えられる出力電圧V4はア
バランシェ・ダイオードPDの増倍率を一定に保つ値と
なる。
即ち、電圧発生回路11の出力電圧の変化(V3一V4
)は、サンプルホールド回路14の出力電圧がV5に保
持される結果、利得設定回路12からの基準電圧の変化
(V,一V2)に対応する。一方、出力電圧y3はアバ
ランシェ・ダイオードPDの降伏電圧が周囲温度により
変動すると、それに応じて変化するものである。従って
(V,一V2)を設定しておくことによって、アバラソ
シェ・ダイオードPDの降伏電圧が変動していてもバイ
アスとして与えられる出力電圧V4はその降伏電圧より
所定値だけ低いところに自動的に設定され、アバランシ
ェ・ダイオードPDの増倍率は一定に保たれることにな
る。以上のようにこの発明では、参照信号光を用いるこ
となく、測定開始前に降伏電圧を検知し、その降伏電圧
より所定の値だけ低いバイアス電圧を与えることによっ
てアバランシェ・ダイオードの温度補償を行う。
従ってこの発明によれば、参照信号光を用いた従釆の方
式に比べてS/Nのよい測定信号を得ることができ、ま
た参照信号光源の温度変動に対する考慮も必要がなくな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のアバランシェ・ダイオードの温度補償方
法を示す図、第2図はこの発明方法を実施するのに用い
られる装置の一実施例の回路を示す図である。 11・・・・・・電圧発生回路、12……利得設定回路
、13・・・・・・電流検出回路、14・・・・・・サ
ンプルホールド回路、PD・・・・・・アバランシェ・
ダイオード、R・・・・・・負荷抵抗。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 降伏電圧より少ないバイアス電圧でアバランシエ・
    ダイオードを動作させるにあたり、その直前にアバラン
    シエ・ダイオードを降伏状態にするバイアス電圧で駆動
    して降伏電圧に対応した電圧を検出し、この検出電圧に
    基づきその降伏電圧より所定の電圧だけ少ないバイアス
    電圧でアバランシエ・ダイオードを動作させるようにし
    たことを特徴とするアバランシエ・ダイオードの温度補
    償方法。
JP53142208A 1978-11-20 1978-11-20 アバランシェ・ダイオ−ドの温度補償方法 Expired JPS6017051B2 (ja)

Priority Applications (2)

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JP53142208A JPS6017051B2 (ja) 1978-11-20 1978-11-20 アバランシェ・ダイオ−ドの温度補償方法
US06/094,555 US4292514A (en) 1978-11-20 1979-11-15 Apparatus for, and method for, achieving a temperature compensation of an avalanche photodiode

Applications Claiming Priority (1)

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JP53142208A JPS6017051B2 (ja) 1978-11-20 1978-11-20 アバランシェ・ダイオ−ドの温度補償方法

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JPS5568683A JPS5568683A (en) 1980-05-23
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