雪崩光电二极管（APD）在光通信系统中通常用作光接收检测器。APD工作时在结两端施加反向偏压，从而能够产生响应入射光的电子空穴对。电子空穴对在施加的电场作用下转换成与入射光强度成比例的电流。为了在这些器件上获得最高灵敏度，反向电压要尽可能高，但又不能达到击穿电压。击穿会导致很大的电流流过二极管结，如果电流没有限制，则会损坏APD。2yF光波通信
APD常常工作在击穿电压的90%甚至更高，击穿电压因器件的不同而不同，并随温度变化。对于系统中使用的特定APD，为了保证偏压较高的APD的安全性，必需将电源电压设置并维持在一个安全的数值。对于高性能系统，电源电压还需要随着温度的变化而调节。2yF光波通信
在电源电压的调节上有几种选择，最常见的有：可变电阻、电位器、电压输出DAC和电流输出DAC。当这些器件用来控制电源时，各自具有不同的响应。图1给出了APD电压在上述的几种控制方式下可能发生的变化情况。每种方法有各自的优点和缺点。2yF光波通信
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可变电阻2yF光波通信
可变电阻和电位器经常被交替使用，在本文中，可变电阻定义为一个双端设备，即两个端点之间的电阻可变。电位器定义为三端器件，其中两端点之间的电阻固定，第三个端点称为滑动端。2yF光波通信
可变电阻举例：1）MAX5434：32抽头、50kΩ，非易失存储器、I2C接口；2）DS1848：双路256抽头、50kΩ和10KΩ，非易失存储器，带温度控制、I2C接口；3）机械式可变电阻。2yF光波通信
斜率：负斜率；线性度：非线性；优点：电阻分压值可以按比例增大或减小，用来优化电源设计，可变电阻只占用系统芯片的两个引脚，无需任何电压基准，在光纤控制电路等设备中应用非常普遍；缺点：负斜率特性意味着系统必须以最大电阻值启动从而保证最小的APD电压，温补系统中必须考虑其非线性特性。
电位器2yF光波通信
通过分析机械式电位器，很容易理解数字电位器的工作原理。电位器两个端点间阻值固定，第三个
APD控制方法比较。
端点称为滑动端，它在固定电阻两端来回滑动。电子电位器中通过开关切换调节滑动端的位置。机械式电位器的分辨率等级为无穷大，而数字电位器的分辨率取决于所提供的开关数量。2yF光波通信
如果只使用滑动端和其它两个端点的一个，那么电位器可以用作可变电阻。电位器的优点是滑动端电压是整个电阻两端总电压的一部份。假设滑动端为线性抽头，滑动端电压将与滑动端的位置成比例。如果滑动端电压经过缓冲后输出，电位器可以看作是电压输出DAC。如果滑动端未经过缓冲，则滑动端电阻将在R/2（中点处）和一个极小值（端点处）之间变化。与其它固定电阻配合使用时，这种阻值的变化会导致非线性。2yF光波通信
电位器举例：1）MAX5432：32抽头、50kΩ，非易失存储器、I2C接口；2）机械式电位器2yF光波通信
斜率：斜率的正负由元件的连接方式决定；线性度：非线性响应，但优于可变电阻；优点：可以设置为正斜率，因此，在启动时APD电压可以从最小值开始，线性响应特性优于可变电阻，无需电压基准； 缺点：电位器的阻值决定了电阻分压值，高阻值电位器要求使用大阻值的分压电阻，FB漏电流将导致误差，需要占用系统芯片的三个引脚，具有非线性。
电压输出DAC2yF光波通信
DAC普遍采用电压输出，其特点如下：2yF光波通信
电压输出DAC举例：1）MAX5222：双路、8位、SPI接口；2）滑动端电压具有缓冲输出的电位器；3）具有脉宽调制(PWM)输出和滤波器的微控制器。2yF光波通信
斜率：负斜率；线性度：线性；优点：电阻值可以按比例增大或减小以优化电源设计，许多系统中都提供有电压输出DAC；线性响应；缺点：负斜率意味着系统必须以最大电压开启，以保证最小的APD电压，需要电压基准。
电流输出DAC2yF光波通信
电流输出DAC在光纤系统中的应用越来越广泛，电流输出配置为吸电流，以便于与基于电流镜的激光控制器连接。随着DAC在系统中的普遍使用，可以很容易地在系统中找到空闲的DAC，用于APD控制。源出电流的DAC不适合光纤应用，通常也无法采用小封装实现，本文不再讨论。 2yF光波通信
吸电流DAC举例：1）MAX5547：双路、10位、吸电流DAC，内置电压基准、SPI接口；2）DS1861激光控制器。2yF光波通信
斜率：正斜率；线性度：线性；优点：许多系统都可以找到闲置的吸电流DAC，线性响应，具有正斜率，因此启动时APD电压可以从最小值开始；缺点：DAC吸收电流的范围确定了电阻分压值，较大的DAC电流意味着APD电流也较大，需要电压基准，吸电流DAC不如其它几种器件的应用广泛。
设计考虑2yF光波通信
可以利用的器件——系统中可能已经提供了上述几种器件中的某一种并具有闲置的控制输出。例如：空闲的PWM DAC输出微控制器或激光控制器中具有空闲的可变电阻。2yF光波通信
线性度——如果需要温度补偿，则要考虑APD控制电路的分辨率。以确保器件在最差线性度的情况下仍能提供所要求的分辨率响应。2yF光波通信
启动——必须确保系统在安全电压下开启，下面是一些选择：1）保持电源关闭，直到控制器加载
MAX5026 70V APD电路。2yF光波通信
了正确的数据之后再开启电源。 2）最好使用非易失器件并且允许以先前设定的数值启动；如果系统在某温度下掉电而后又在另一温度下启动，新的电压可能会过高，这也是一种潜在的危险。3）确保开启时APD电压最小。2yF光波通信
PWM滤波器——如果采用经过滤波的PWM信号作为电压输出DAC，则要考虑滤波器的建立时间。滤波器的输出将从零开始爬升，这意味着APD电压将从最大值开始逐渐下降。2yF光波通信
电阻分压器的阻值要足够大，使吸电流最小；该阻值还要足够低，以确保FB节点电流不会引起较大误差。2yF光波通信
调节范围——调节范围取决于多个因素，调节范围必须能够适应光电二极管的变化和温度变化。有些客户在远距离和近距离通信系统中采用了相同的光学器件和APD，为了满足不同系统的需求，要求较大的调节范围。2yF光波通信
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APD电源设计2yF光波通信
图2是基于MAX5026的70V APD电源示例。MAX5026内部的DMOS开关能够承受最大40V的电压。因此，该设计中开关电源产生35V电压，并在输出端利用倍压电路将电压提升到70V。倍压电路由C2、C3、D1和D2构成，如果所要求的输出电压低于35V，这些元件可以省去不用。
