原创 三代SiPM测试板对偏置电压源的考虑

概述

SiPM需要外部提供高压偏置电源，根据测试系统选用的型号，需要的是正偏置电压。为所有16个通道提供单独一个偏置电压，一代与二代测试板硬件采用的都是滨松的电源C14156，为了追求更高的电源质量，第三代测试板使用了C11204-2电源，当然成本也增加了5~10倍。

如果用户电源设计能力强，其实也是可以自己设计偏压电压源的。

C14156电压源

C14156对外输出范围是0~80V,需要外部控制并调节输出电压的变化，测试系统采用DAC来控制，每1mV可以调节7mV的输出变化，所以其它精度相对C11204-02来说并不高。图1为C14156的功能框图

图1：C14156功能框图

C11204-02电压源

本来从第一代测试系统开始就应该选用C11204-02的，最终使用了C14156是因为C11204-02的电压输出范围是40~90V，而S14161-6050HS-04的Vb是38V，所以其工作电压可能位于38到40之间的，如果使用了C11204-02就无法让其在这个范围内工作，所以才舍弃没用。等到开始设计第三代的时候，发现滨松更新了C11204-02，其它输出电压范围更新为20~90V，如此完全满足了我们选用的SiPM的要求。图2则显示了电源的电路功能框图以及其温度补偿电路。

图2：C11204-02的功能电路图（左），以及温度补偿使用的温度传感器芯片电路

图3：C11204-02引脚定义

图4：功能框图

滨松推荐的偏置电压源使用框图结构

如图5所示，是MPPC输出接入放大器时，高压偏压经一由1Kohm电阻和0.1uF电容组成的低通滤波器后提供给MPPC。该低通滤波器的主要功能是滤除来自供电电源的低频噪声。同时，这个串接的1Kohm电阻还可以起到限流作用。MPPC是一个“低照度”（low-light-level）探测器，然而，某些场合下，会有大量光照进入，比如模块出现漏光的情况。这个时候，该电阻就可以起到保护作用，同时通过测量电阻两端压降，也给我们提供了一个快速检测模块是否出现了漏光。我们的测试系统正常情况下1Kohm电阻的压降应该是0.03V，有时候如果遮光不合理，会出现大于0.1V的压降，此时应该考虑模块是否出现了漏光。使用图5结构的时候，也应该注意选择合适的串接电阻，不当阻值电阻，会给MPPC的工作电压带来意外的压降。

图5：滨松推荐的电源与MPPC基本连接框图