红外单光子探测器精密温控装置.pdf

本发明公开了一种红外单光子探测器精密温控装置，PID运算模块用于将仪表运算放大模块的输出电压和温度平衡电压之间的差值进行运算，并运算之后的电压值输出给D类音频功放模块；D类音频功放模块用于将经过PID运算模块运算后输入的电压值和温度平衡电压之间的压差进行放大和运算；当经过PID运算模块输入的电压大于温度平衡电压，D类音频功放模块输出正电流，使TEC进行制冷降温；反之，D类音频功放模块输出负电流，使TEC升温制热；当PID运算模块输入的电压等于温度平衡电压，D类音频功放模块输出为零，使TEC停止工作。本发明能够对会发生温漂的红外单光子探测器进行温控，使红外单光子探测器的探测效率不受温度影响。

1.  一种红外单光子探测器精密温控装置，包括温度电桥、仪表运算放大模块、PID运算模块和D类音频功放模块，其特征在于：所述温度电桥用于对红外单光子探测器的温度进行实时采样并且将采样到的温度经电桥转换成电压值和分压值；所述仪表运算放大模块用于对经过温度电桥转换的得到的电压值和分压值之间的压差进行放大后输出；当电压值和分压值相等时，运算放大模块输出电压为零；仪表运算放大模块的输出电压分成两路输出，一路输出用于实时显示当前工作温度，另一路输出到PID运算模块；所述PID运算模块用于将仪表运算放大模块的输出电压和温度平衡电压之间的差值进行运算，并运算之后的电压值输出给D类音频功放模块；所述D类音频功放模块用于将经过PID运算模块运算后输入的电压值和温度平衡电压之间的压差进行放大和运算；当经过PID运算模块运算后输入的电压大于温度平衡电压，D类音频功放模块输出正电流，使TEC进行制冷降温；当经过PID运算模块运算后输入的电压小于温度平衡电压，D类音频功放模块输出负电流，使TEC升温制热；当经过PID运算模块运算后输入的电压等于温度平衡电压时，D类音频功放模块输出为零，使TEC停止工作。

2.  根据权利要求1所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：所述温度电桥包括电阻R711、电阻R712、电阻R704和电阻R705；电阻R704一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R711串联后接地；电阻R705一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R712串联后接地；所述电阻R711为热敏电阻，所述热敏电阻为PT1000金属铂电阻。

3.  根据权利要求2所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：所述温度电桥还包括电容C708、电容C709、电容C703和电容C731；电容C708并联在电阻R711两端，电容C709并联在电阻R712两端；电阻R705连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C703接地；电阻R704连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C731接地。

4.  根据权利要求3所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：所述仪表运算放大模块主要包括仪表运算放大器U1；仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚为仪表运算放大器U1的差分输入端，第4引脚端连接负2.5V基准电压同时第4引脚还通过电容C710接地，第5引脚端连接正2.5V基准电压，第6引脚是仪表运算放大器U1的输出端，第1引脚依次串联电阻R701和电阻R702后与第8引脚连接，第7引脚连接正5.0V电压同时第7引脚还通过电容C704接地；电阻R703并联在电阻R702两端；仪表运算放大器U1的第3引脚与电阻R711的非接地端连接；仪表运算放大器U1的第2引脚与电阻R712的非接地端连接；仪表运算放大器U1用于将仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚之间的压差进行放大之后输出；仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压分成两路输出，一路依次经过电阻R715和电阻R716分 压之后输出，用于实时显示当前工作温度；另一路输出到PID运算模块。

5.  根据权利要求4所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压的其中一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于通过单片机实时显示当前工作温度。

6.  根据权利要求5所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：PID运算模块包括CMOS型运算放大器U2、电阻R706、电阻R709、电阻R710和电容C706、电容C705、电容C707和电容C712；CMOS型运算放大器U2的第4引脚串联电阻R706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R709和电容C706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；电容C705并联在CMOS型运算放大器U2的第4引脚和第1引脚之间；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R710和电容C707后与CMOS型运算放大器U2的第1引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第5引脚连接正5V电压，CMOS型运算放大器U2的第2引脚接地；CMOS型运算放大器U2的第3引脚连接正2.5V基准电压同时还通过电容C712接地；CMOS型运算放大器U2的第1引脚作为输出端还与D类音频功放模块连接。

7.  根据权利要求6所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：所述D类音频功放模块主要包括D类音频功放芯片U3；D类音频功放芯片U3的第1引脚串联电阻R713后与CMOS型运算放大器U2的第6引脚连接；电阻R714并联在D类音频功放芯片U3的第1引脚和第2引脚之间；D类音频功放芯片U3的第2引脚还连接正2.5V基准电压同时通过电容C706接地；D类音频功放芯片U3的第3引脚、第4引脚、第5引脚和第6引脚共地；D类音频功放芯片U3的第7引脚通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第10引脚也通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第9引脚通过电阻R718接地；D类音频功放芯片U3的第11引脚通过电容C723接地；D类音频功放芯片U3的第12引脚接地；D类音频功放芯片U3的第13引脚也通过电容C724接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚连接后通过电容C725接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚为PVCC端；D类音频功放芯片U3的第16引脚和第17引脚共地；D类音频功放芯片U3的第20引脚依次串联电感L702、电阻B704后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第19引脚与第20引脚连接；D类音频功放芯片U3的第18引脚串联电容C719后与第20引脚连接；电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端通过电容C721接地；
D类音频功放芯片U3的第21引脚依次串联电感L701、电阻B703后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第22引脚与第21引脚连接；D类音频功放芯片U3的第23引脚 串联电容C715后与第21引脚连接；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端通过电容C714接地；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C717；电阻B703远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电阻B704远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C718；D类音频功放芯片U3的第24引脚和第25引脚共地；D类音频功放芯片U3的第26引脚、第27引脚和第28引脚为PVCC端，所述PVCC端串联电阻B701后连接正12V电压，同时所述PVCC端还通过电容C711接地。

8.  根据权利要求7所述的红外单光子探测器精密温控装置，其特征在于：D类音频功放芯片U3的第29引脚为温控电路使能引脚，用于通过设置高低电平来关闭或者开启温控电路；D类音频功放芯片U3的第30引脚和第31引脚为温控电路电流检测引脚，用于当TEC损坏或者D类音频功放芯片U3工作不正常导致温控电路电流变大时输出一个高电平反馈给单光子探测器的控制系统，单光子探测器的控制系统过D类音频功放芯片U3的第29脚关闭温控电路以避免芯片损坏；D类音频功放芯片U3的第32引脚串联电阻B702后连接正12V电压，D类音频功放芯片U3的第32引脚还通过电容C713接地。

红外单光子探测器精密温控装置
技术领域
本发明涉及一种用于红外单光子探测器的温控装置，尤其涉及一种红外单光子探测器精密温控装置。
背景技术
单光子探测作为一项重要的微弱信号检测技术，在物理学、天文学、化学、生物学、医学等学科内众多领域均有着十分广泛的应用。目前，量子信息科学的研究中大量采用单光子作为量子信息的载体，因此单光子探测技术起着至关重要的作用。单光子探测器可以检测携带量子信息的单光子，并转换为电信号输出，然后通过符合测量、计数等手段提取单光子所携带的量子信息。红外单光子探测器在工作时，由于器件自身工艺问题，当环境温度发生变化时，它们会产生一定的温漂，器件温漂导致了探测器的探测效率发生变化，需要一种精密的温控电路对会发生温漂的器件进行温控，以保证探测器的探测效率不受温度影响。
发明内容
本发明索要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种红外单光子探测器精密温控装置，本红外单光子探测器精密温控装置能够对会发生温漂的红外单光子探测器进行温控，使红外单光子探测器的探测效率不受温度影响。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：红外单光子探测器精密温控装置，包括温度电桥、仪表运算放大模块、PID运算模块和D类音频功放模块，其特征在于：所述温度电桥用于对红外单光子探测器的温度进行实时采样并且将采样到的温度经电桥转换成电压值和分压值；所述仪表运算放大模块用于对经过温度电桥转换的得到的电压值和分压值之间的压差进行放大后输出；当电压值和分压值相等时，运算放大模块输出电压为零；仪表运算放大模块的输出电压分成两路输出，一路输出用于实时显示当前工作温度，另一路输出到PID运算模块；所述PID运算模块用于将仪表运算放大模块的输出电压和温度平衡电压之间的差值进行运算，并运算之后的电压值输出给D类音频功放模块；所述D类音频功放模块用于将经过PID运算模块运算后输入的电压值和温度平衡电压之间的压差进行放大和运算；当经过PID运算模块运算后输入的电压大于温度平衡电压，D类音频功放模块输出正电流，使TEC进行制冷降温；当经过PID运算模块运算后输入的电压小于温度平衡电压，D类音频功放模块输出负电流，使TEC升温制热；当经过PID运算模块运算后输入的电压等于温度平衡电压时，D类音频功放模块输出为零，使TEC停止工作。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述温度电桥包括电阻R711、电阻R712、电阻R704和电阻R705；电阻R704一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R711串联后接地；电阻R705一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R712串联后接地；所述电阻R711为热敏电阻，所述热敏电阻为PT1000金属铂电阻。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述温度电桥还包括电容C708、电容C709、电容C703和电容C731；电容C708并联在电阻R711两端，电容C709并联在电阻R712两端；电阻R705连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C703接地；电阻R704连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C731接地。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述仪表运算放大模块主要包括仪表运算放大器U1；仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚为仪表运算放大器U1的差分输入端，第4引脚端连接负2.5V基准电压同时第4引脚还通过电容C710接地，第5引脚端连接正2.5V基准电压，第6引脚是仪表运算放大器U1的输出端，第1引脚依次串联电阻R701和电阻R702后与第8引脚连接，第7引脚连接正5.0V电压同时第7引脚还通过电容C704接地；电阻R703并联在电阻R702两端；仪表运算放大器U1的第3引脚与电阻R711的非接地端连接；仪表运算放大器U1的第2引脚与电阻R712的非接地端连接；仪表运算放大器U1用于将仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚之间的压差进行放大之后输出；仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压分成两路输出，一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于实时显示当前工作温度；另一路输出到PID运算模块。
作为本发明进一步改进的技术方案，仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压的其中一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于通过单片机实时显示当前工作温度。
作为本发明进一步改进的技术方案，PID运算模块包括CMOS型运算放大器U2、电阻R706、电阻R709、电阻R710和电容C706、电容C705、电容C707和电容C712；CMOS型运算放大器U2的第4引脚串联电阻R706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R709和电容C706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；电容C705并联在CMOS型运算放大器U2的第4引脚和第1引脚之间；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R710和电容C707后与CMOS型运算放大器U2的第1引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第5引脚连接正5V电压，CMOS型运算放大器U2的第2引脚接地；CMOS型运算放大器U2的第3引脚连接正2.5V基准电压同时还通过电容C712接地；CMOS型运算放大器U2的第1引脚作为输出端还与D类音频功放模块连接；
作为本发明进一步改进的技术方案，所述D类音频功放模块主要包括D类音频功放芯片 U3；D类音频功放芯片U3的第1引脚串联电阻R713后与CMOS型运算放大器U2的第6引脚连接；电阻R714并联在D类音频功放芯片U3的第1引脚和第2引脚之间；D类音频功放芯片U3的第2引脚还连接正2.5V基准电压同时通过电容C706接地；D类音频功放芯片U3的第3引脚、第4引脚、第5引脚和第6引脚共地；D类音频功放芯片U3的第7引脚通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第10引脚也通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第9引脚通过电阻R718接地；D类音频功放芯片U3的第11引脚通过电容C723接地；D类音频功放芯片U3的第12引脚接地；D类音频功放芯片U3的第13引脚也通过电容C724接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚连接后通过电容C725接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚为PVCC端；D类音频功放芯片U3的第16引脚和第17引脚共地；D类音频功放芯片U3的第20引脚依次串联电感L702、电阻B704后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第19引脚与第20引脚连接；D类音频功放芯片U3的第18引脚串联电容C719后与第20引脚连接；电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端通过电容C721接地；
D类音频功放芯片U3的第21引脚依次串联电感L701、电阻B703后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第22引脚与第21引脚连接；D类音频功放芯片U3的第23引脚串联电容C715后与第21引脚连接；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端通过电容C714接地；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C717；电阻B703远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电阻B704远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C718；D类音频功放芯片U3的第24引脚和第25引脚共地；D类音频功放芯片U3的第26引脚、第27引脚和第28引脚为PVCC端，所述PVCC端串联电阻B701后连接正12V电压，同时所述PVCC端还通过电容C711接地。PVCC端是D类音频功放芯片U3的电源端。
作为本发明进一步改进的技术方案，D类音频功放芯片U3的第29引脚为温控电路使能引脚，用于通过设置高低电平来关闭或者开启温控电路；D类音频功放芯片U3的第30引脚和第31引脚为温控电路电流检测引脚，用于当TEC损坏或者D类音频功放芯片U3工作不正常导致温控电路电流变大时输出一个高电平反馈给单光子探测器的控制系统，单光子探测器的控制系统过D类音频功放芯片U3的第29脚关闭温控电路以避免芯片损坏；D类音频功放芯片U3的第32引脚串联电阻B702后连接正12V电压，D类音频功放芯片U3的第32引脚还通过电容C713接地。串联电阻B702中B代表磁珠，磁珠B702的作用是为了滤波。
本发明主要由包括温度电桥、仪表运算放大模块、PID运算模块和D类音频功放模块组 成，其中热敏电阻R711和芯片U1、U2、U3为关键部件。热敏电阻R711采用PT1000金属铂电阻，精度0.01℃、温度范围达±100℃。U1是仪表运算放大器，具有增益大、精度高、稳定性强等优点。U2是一款CMOS型运算放大器，具有输出范围大、增益高等特点，同时也是PID电路的核心器件。U3是一款D类音频功放芯片，具有极低的输出阻抗和较大的拉电流能力，最大输出功率可达40W，另外芯片U3还具备电流检测功能和双向驱动的优势，实现了对整个制冷电路工作电流的实时监测和TEC制冷制热的双向控制。
电阻R711是热敏电阻PT1000，用它来采样被温控器件的工作温度。电阻R712是温度平衡电阻，它的阻值就是被温控器件温度达到设定温度时PT1000所对应的电阻值，热敏电阻R711和温度平衡电阻R712以及另外两个电阻R704、R705，这四个电阻组成了一个温度电桥，电桥的两个输出端分别是热敏电阻PT1000实时采样到的温度经电桥转换成的电压值和温度平衡电阻在电桥里面的分压值，当两者压差不等于0时，说明被温控器件的温度还未达到或者已经超过设定温度值，需要TEC进行制冷或者制热。
芯片U1是一款仪表运算放大器，它的2、3两个引脚即为仪表运算放大器的差分输入端，5脚端接了一个2.5V基准电压，6脚是仪表运算放大器的输出端。热敏电阻PT1000采样到的温度经电桥转换成的电压值和温度平衡电阻在电桥里面的分压值分别输入到U1的第3脚和第2脚，U1将两者的压差进行放大之后输出，电阻R701、R702和R703的阻值决定了放大倍数。假设U1的2、3引脚压差为Vin，U1的放大倍数为Au，那么U1的输出电压Vo＝2.5V+Vin*Au，当被温控器件的工作温度达到设定温度时，则温度电桥平衡，Vin就等于0，此时U1的输出电压Vo就等于2.5V，温度平衡电压即为2.5V。U2的6脚输出电压被分成两路输出，第一路是经过电阻R715和电阻R716分压之后输出给单片机实时显示当前工作温度，第二路则是直接输出到PID电路。
芯片U2是一款CMOS型运算放大器，电阻R706、R709、R710和电容C706、C705、C707以及芯片U2组成了PID电路，U2的3脚端接了一个2.5V基准电压，该电压即为温度平衡电压。当被控器件温度未达到设定温度时，即U1的输出电压Vo不等于2.5V，PID电路将U1的输出电压Vo和温度平衡电压2.5V之间的差值进行比例、微分和积分运算，运算之后的电压从U2的1脚输出给D类音频功放芯片U3。当被控器件温度达到设定工作温度时，即U1的输出电压Vo等于2.5V，此时它和温度平衡电压2.5V之间的差值是0，所以经过比例、微分和积分运算之后U2的输出电压依然是2.5V。
芯片U3是一款D类音频功放芯片，它是将1脚和2脚之间的压差进行放大之后从19、20引脚和21、22引脚输出，假设U3的1脚的输入电压为V1，2脚的输入电压为V2，19、20 两引脚输出电压为Vn，21、22两引脚输出电压为Vp。当V1>V2时，则Vp>Vn，U3输出为正电流；当V1<V2时，则Vp<Vn，U3输出为负电流；当V1＝V2时，则Vp＝Vn，U3输出电流为0。
因为U3的1脚电压V1即为芯片U2的输出电压，2脚电压V2即为温度平衡电压2.5V，所以当V1>V2时，说明被控器件温度已超过设定温度需要TEC进行制冷降温，此时芯片U3输出正电流，TEC制冷降温。当V1<V2时,说明被控器件温度低于设定温度需要TEC进行升温制热，此时芯片U3输出负电流，TEC制热升温。当V1＝V2时,说明被控器件温度已达到设定温度不需要TEC工作，此时芯片U3输出电流为0，TEC停止工作。
芯片U3的29引脚是温控电路使能引脚，可以通过设置高低电平来关闭或者开启温控电路。U3的30、31引脚温控电路电流检测引脚，当TEC损坏或者芯片U3工作不正常导致温控电路电流变大时，这两个引脚会输出一个高电平反馈给单光子探测器的控制系统，系统则可以通过U3的29脚关闭温控电路以避免芯片损坏。
本发明对容易产生温漂的器件进行恒温控制，将它们的工作温度始终控制在一个恒定值并且温控精度要达到0.01℃。本发明利用高精密金属铂热敏电阻PT1000对器件实时温度采样，采集回来的温度信号和设定温度值进行比较，若采样温度大于设定值则说明器件温度过高需要降温，利用半导体制冷器(以下简称TEC)对器件进行制冷，反之则制热。由于温度存在惯性，所以整个控制过程采用硬件PID电路实现闭环控制，精度高、稳定性强。本发明基于硬件PID电路对整个温度采样过程进行闭环控制，利用D类音频功放芯片的双向工作特性让TEC既可以工作在制冷状态又可以工作在制热状态，整个温控电路精度可达0.0.1℃。总之本发明能够对会发生温漂的红外单光子探测器进行温控，使红外单光子探测器的探测效率不受温度影响。
附图说明
图1为本发明的电路模块示意图。
图2为本发明的电路结构示意图。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
具体实施方式
实施例1
参见图1和图2，本红外单光子探测器精密温控装置，包括温度电桥、仪表运算放大模块、PID运算模块和D类音频功放模块，所述温度电桥用于对红外单光子探测器的温度进行实时采样并且将采样到的温度经电桥转换成电压值和分压值；所述仪表运算放大模块用于对经过温度电桥转换的得到的电压值和分压值之间的压差进行放大后输出；当电压值和分压值 相等时，运算放大模块输出电压为零；仪表运算放大模块的输出电压分成两路输出，一路输出用于实时显示当前工作温度，另一路输出到PID运算模块；所述PID运算模块用于将仪表运算放大模块的输出电压和温度平衡电压之间的差值进行运算，并运算之后的电压值输出给D类音频功放模块；所述D类音频功放模块用于将经过PID运算模块运算后输入的电压值和温度平衡电压之间的压差进行放大和运算；当经过PID运算模块运算后输入的电压大于温度平衡电压，D类音频功放模块输出正电流，使TEC进行制冷降温；当经过PID运算模块运算后输入的电压小于温度平衡电压，D类音频功放模块输出负电流，使TEC升温制热；当经过PID运算模块运算后输入的电压等于温度平衡电压时，D类音频功放模块输出为零，使TEC停止工作。
所述温度电桥包括电阻R711、电阻R712、电阻R704和电阻R705；电阻R704一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R711串联后接地；电阻R705一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R712串联后接地；所述电阻R711为热敏电阻，所述热敏电阻为PT1000金属铂电阻。述温度电桥还包括电容C708、电容C709、电容C703和电容C731；电容C708并联在电阻R711两端，电容C709并联在电阻R712两端；电阻R705连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C703接地；电阻R704连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C731接地。
所述仪表运算放大模块主要包括仪表运算放大器U1；仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚为仪表运算放大器U1的差分输入端，第4引脚端连接负2.5V基准电压同时第4引脚还通过电容C710接地，第5引脚端连接正2.5V基准电压，第6引脚是仪表运算放大器U1的输出端，第1引脚依次串联电阻R701和电阻R702后与第8引脚连接，第7引脚连接正5.0V电压同时第7引脚还通过电容C704接地；电阻R703并联在电阻R702两端；仪表运算放大器U1的第3引脚与电阻R711的非接地端连接；仪表运算放大器U1的第2引脚与电阻R712的非接地端连接；仪表运算放大器U1用于将仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚之间的压差进行放大之后输出；仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压分成两路输出，一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于实时显示当前工作温度；另一路输出到PID运算模块。作为优选方案，仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压的其中一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于通过单片机实时显示当前工作温度。
PID运算模块包括CMOS型运算放大器U2、电阻R706、电阻R709、电阻R710和电容C706、电容C705、电容C707和电容C712；CMOS型运算放大器U2的第4引脚串联电阻R706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R709和电容C706后与仪表运算放大器U1的第6引脚连接；电容C705并联在CMOS型运算放大器 U2的第4引脚和第1引脚之间；CMOS型运算放大器U2的第4引脚还依次串联电阻R710和电容C707后与CMOS型运算放大器U2的第1引脚连接；CMOS型运算放大器U2的第5引脚连接正5V电压，CMOS型运算放大器U2的第2引脚接地；CMOS型运算放大器U2的第3引脚连接正2.5V基准电压同时还通过电容C712接地；CMOS型运算放大器U2的第1引脚作为输出端还与D类音频功放模块连接；
所述D类音频功放模块主要包括D类音频功放芯片U3；D类音频功放芯片U3的第1引脚串联电阻R713后与CMOS型运算放大器U2的第6引脚连接；电阻R714并联在D类音频功放芯片U3的第1引脚和第2引脚之间；D类音频功放芯片U3的第2引脚还连接正2.5V基准电压同时通过电容C706接地；D类音频功放芯片U3的第3引脚、第4引脚、第5引脚和第6引脚共地；D类音频功放芯片U3的第7引脚通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第10引脚也通过电容C722接地；D类音频功放芯片U3的第9引脚通过电阻R718接地；D类音频功放芯片U3的第11引脚通过电容C723接地；D类音频功放芯片U3的第12引脚接地；D类音频功放芯片U3的第13引脚也通过电容C724接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚连接后通过电容C725接地；D类音频功放芯片U3的第14引脚和第15引脚为PVCC端；D类音频功放芯片U3的第16引脚和第17引脚共地；D类音频功放芯片U3的第20引脚依次串联电感L702、电阻B704后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第19引脚与第20引脚连接；D类音频功放芯片U3的第18引脚串联电容C719后与第20引脚连接；电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端通过电容C721接地；
D类音频功放芯片U3的第21引脚依次串联电感L701、电阻B703后作为输出端用于连接TEC；D类音频功放芯片U3的第22引脚与第21引脚连接；D类音频功放芯片U3的第23引脚串联电容C715后与第21引脚连接；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端通过电容C714接地；电感L701远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电感L702远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C717；电阻B703远离D类音频功放芯片U3的第21引脚的一端和电阻B704远离D类音频功放芯片U3的第20引脚的一端之间连接有电容C718；D类音频功放芯片U3的第24引脚和第25引脚共地；D类音频功放芯片U3的第26引脚、第27引脚和第28引脚为PVCC端，所述PVCC端串联电阻B701后连接正12V电压，同时所述PVCC端还通过电容C711接地。D类音频功放芯片U3的第29引脚为温控电路使能引脚，用于通过设置高低电平来关闭或者开启温控电路；
D类音频功放芯片U3的第30引脚和第31引脚为温控电路电流检测引脚，用于当TEC损坏或者D类音频功放芯片U3工作不正常导致温控电路电流变大时输出一个高电平反馈给单光 子探测器的控制系统，单光子探测器的控制系统过D类音频功放芯片U3的第29脚关闭温控电路以避免芯片损坏；D类音频功放芯片U3的第32引脚串联电阻B702后连接正12V电压，D类音频功放芯片U3的第32引脚还通过电容C713接地。