[發明專利]一種傳感器電路及驅動方法

在審

• 申請號: 202011039722.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN114279578A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 雷述宇
• 申請（專利權）人: 寧波飛芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請提供一種傳感器電路及其驅動方法，涉及探測技術領域。該傳感器電路中，單光子雪崩二極管(SPAD)探測單元，被配置為接收偏置電壓；所述探測單元第一端與GND連接，第二端通過第一驅動晶體管連接至第一驅動電壓；電壓轉換模塊，其用于輸出所述第一驅動電壓和第二驅動電壓，其中所述第一驅動電壓高于所述第二驅動電壓；所述第二驅動電壓至少用于部分的輸出電路。如此，實現了同一傳感器電路中高驅動電壓和低驅動電壓的隔離，降低了能耗。

技術領域

本申請涉及傳感器技術領域，特別涉及一種傳感器電路及其驅動方法。

背景技術

近年來，隨著半導體技術的進步，用于測量到物體的距離的測距模塊的小型化已經取得了進展。因此，例如，已經實現了在諸如所謂的智能電話等移動終端中安裝測距模塊，所述智能電話是具有通信功能的小型信息處理裝置隨著科技的進步，在距離或者深度信息探測過程中，經常使用的方法為飛行時間測距法(Time of flight，TOF)，其原理是通過給目標物連續發送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離，在TOF技術中直接對光飛行時間進行測量的技術被稱為DTOF(direct-TOF)；對發射光信號進行周期性調制，通過對反射光信號相對于發射光信號的相位延遲進行測量，再由相位延遲對飛行時間進行計算的測量技術被成為ITOF(Indirect-TOF)技術。按照調制解調類型方式的不同可以分為連續波(Continuous Wave，CW)調制解調方式和脈沖調制(Pulse Modulated，PM)調制解調方式，直接飛行時間探測(Direct Time of flight，DTOF)作為TOF的一種，DTOF技術通過計算光脈沖的發射和接收時間，直接獲得目標距離，具有原理簡單，信噪比好、靈敏度高、精確度高等優點，受到了越來越廣泛的關注。

DToF，是直接根據脈沖發射和接收的時間差來測算距離。激光發射的瞬間，電子時鐘被激活。光束操縱單元將脈沖引導到所需方向。脈沖從目標反射回來，一部分被光電探測器所接收。

在響應中，與前端電子器件連接的光電探測器產生電信號，從而使時鐘生效。通過測量飛行時間Δt，計算出與反射物體之間的距離d，計算式為d＝cΔt/2，其中c指光在介質中的速度。

雪崩光電二極管有線性模式、蓋革模式等幾種工作狀態，其中蓋革模式的雪崩光電二極管由于其增益極高，常被用作單光子探測，也被稱為單光子雪崩二極管(SinglePhoton Avalanche Diode，SPAD)，SPAD是實現DToF最核心的技術。

SPAD是在PN結上施加反向電壓，當反向電壓差達到雪崩電壓時就會發生雪崩現象。反向電壓實現目前有兩種方式，一種是在SPAD的陽極施加負高壓，在SPAD的陰極施加正低壓，以便達到大的反向電壓差，達到雪崩電壓；還有一種方式是SAPD的陽極接GND，陰極施加正高壓以便達到大的反向電壓差，達到雪崩電壓。但是在第二種實現方式下，傳感器電路除了需要給SPAD陰極提供高正壓還需要給輸出電路提供電壓，輸出電路不需要這么高的電壓，而且如果全部使用高壓也會增加功耗。因此需要提供一種傳感器電路可以同時提供高正壓給SPAD

陰極以及使得輸出電路正常工作的電壓。

發明內容

本申請的目的在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種傳感器電路及驅動方法，以解決現有的傳感器電路中高驅動電壓和低驅動電壓無法隔離，功耗高的技術問題。

為實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本申請實施例提供了一種傳感器電路，包括：單光子雪崩二極管(SPAD)探測單元，被配置為接收偏置電壓；所述探測單元第一端與GND連接，第二端通過第一驅動晶體管連接至第一驅動電壓；

電壓轉換模塊，其用于輸出所述第一驅動電壓和第二驅動電壓，其中

所述第一驅動電壓高于所述第二驅動電壓；所述第二驅動電壓至少用于部分的輸出電路。