使偏壓精確地跟蹤并接近擊穿電壓才會(huì)使系統(tǒng)達(dá)到較高的探測(cè)靈敏度為確定雪崩管的擊穿電壓，可通過閾值探測(cè)器將雪崩擊穿時(shí)產(chǎn)生的大量噪聲轉(zhuǎn)換為虛警脈沖并對(duì)其計(jì)數(shù)，從而得到每秒內(nèi)噪聲過閾的平均值，即：虛警率FAR，對(duì)于帶寬為1/（2）的系統(tǒng)，噪聲in、閾值it與虛警率FAR的關(guān)系由Rice給出：FAR=123exp-i2t2i2n（1）偏壓U與虛警率的關(guān)系可近似的表示為：U=UB1-1nM+Rit2ln123FAR（2）
式中：UB為擊穿電壓，n是常數(shù)（n=254），M為內(nèi)倍增因子，R為雪崩管的總等效電阻，（2）式右邊**項(xiàng)為加在雪崩管上的實(shí)際偏壓，第二項(xiàng)為等效電阻R上的壓降在擊穿點(diǎn)附近，因M較大，（2）式**項(xiàng)近似等于UB，此時(shí)若增加偏壓U，則主要是第二項(xiàng)增大，對(duì)應(yīng)有較大的虛警率FARmax，U下調(diào)，F(xiàn)AR及M也隨之降低，當(dāng)M達(dá)到由*大信噪比確定的*佳值Mopt時(shí)，根據(jù)（1）式，令i2n=i2R+i2s0M25opt，可得到對(duì)應(yīng)的FARmin（iR為熱噪聲，is0是無倍增時(shí)的散粒噪聲）監(jiān)測(cè)FAR不僅可知雪崩管的擊穿電壓，而且可知其擊穿程度在虛警數(shù)控偏壓源的設(shè)計(jì)中，通過單片機(jī)檢測(cè)FAR，并與兩個(gè)基準(zhǔn)虛警率FARmin、FARmax進(jìn)行比較：用FARmin判別*佳偏壓，用FARmax判別擊穿電壓，并根據(jù)單片機(jī)所給偏壓控制數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換去控制偏壓，使偏壓自動(dòng)跟隨擊穿電壓變化，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和光強(qiáng)的補(bǔ)償，提供一個(gè)始終保持系統(tǒng)信噪比*大的雪崩管偏壓，這就是虛警偏壓控制的基本原理。
數(shù)控偏壓源的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)虛警數(shù)控偏壓源由單片機(jī)*小系統(tǒng)、D/A轉(zhuǎn)換器和偏壓發(fā)生器構(gòu)成，其電路虛警數(shù)控偏壓電路原理將8031單片機(jī)內(nèi)部的T0、T1分別設(shè)置為16位的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器虛警脈沖由P34口輸入，并通過程序控制單片機(jī)在T1的時(shí)間里使T0對(duì)輸入的虛警脈沖計(jì)數(shù)得到FAR8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832按一級(jí)鎖存控制連接，其輸出電流經(jīng)運(yùn)放IC4轉(zhuǎn)化為模擬電壓，并作為偏壓的數(shù)控電平接入IC5的同相輸入端，IC5的反相輸入端接偏壓取樣信號(hào)，當(dāng)數(shù)控電平為0時(shí)，IC5輸出為0，三極管V2截止，變壓器TC初級(jí)輸入的方波未構(gòu)成通路，初、次級(jí)繞組無電流，偏壓為0隨著單片機(jī)軟件給出偏壓數(shù)字信號(hào)，數(shù)控電平升高，IC5輸出相應(yīng)的電壓，使V2導(dǎo)通，TC中有交變電流，次級(jí)偏壓也隨之上升，由于負(fù)反饋的作用，偏壓的上升受控制電平的制約：當(dāng)數(shù)控電平保持不變時(shí)，若偏壓上升，則使IC5反相輸入端高于同相輸入端的數(shù)控電平，迫使V2趨于截止，流入變壓器初級(jí)的電流減小，方波幅度壓縮，從而導(dǎo)致偏壓下降，反之亦然，這樣，偏壓將始終穩(wěn)定在與數(shù)控電平對(duì)應(yīng)的*佳工作電平上。
性能測(cè)試與結(jié)論為檢驗(yàn)數(shù)控偏壓的控制效果，在室溫下對(duì)雪崩管偏壓分別采用數(shù)控和模控得到的偏壓波形如所示，當(dāng)靜態(tài)誤差取0015時(shí)，數(shù)控偏壓的超調(diào)量為0042，建立時(shí)間為78ms；?？仄珘旱某{(diào)量為0153，建立時(shí)間為163ms對(duì)兩種偏壓控制的同一探測(cè)器在不同溫度和光強(qiáng)條件下進(jìn)行測(cè)距對(duì)比實(shí)驗(yàn)，數(shù)控偏壓的消光比值比?？仄珘浩骄呒s13db測(cè)試結(jié)果表明：采用FAR數(shù)控偏壓技術(shù)可有效提高擊穿電壓跟蹤精度，大大減小偏壓建立時(shí)間，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)?？仄珘翰荒艹掷m(xù)保持的弊端，適用于環(huán)境溫度和背景光強(qiáng)大幅變化的連續(xù)探測(cè)的光電系統(tǒng)。
