[發明專利]一種激光三維焦平面讀出電路

有效

• 申請號: 202110080928.5
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112903122B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 何少偉;魯競原;王振坤;李國棟;呂堅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種激光三維焦平面讀出電路，包括光電探測器、脈沖檢測電路、時間幅值轉換電路與強度信息積分電路。光電探測器產生光電流，脈沖檢測電路的輸出信號控制時間幅值轉換電路中的采樣開關，時間幅值轉換電路對外部斜坡信號采樣得到時間幅值信號，光電流完全積分的幅值信號為強度信號。該結構實現對時間信號與強度信號的同時讀出，與含有比較器的時刻鑒別電路結構相比，該結構具有低功耗、版圖面積小的優點。

技術領域

本發明屬于激光三維成像技術領域，具體涉及一種激光三維焦平面讀出電路。

背景技術

激光三維成像焦平面陣列技術預計在車載三維測量系統、無人機航測系統等領域中有著廣闊的應用前景。線性模式APD的激光三維成像焦平面陣列讀出電路，相比蓋格模式探測器具有以下優勢:具有多目標探測能力，對遮蔽目標有更好探測能力，可獲取回波信號強度。

因此對于線性模式APD的激光三維成像焦平面陣列讀出電路，需要同時讀出時間信號與強度信號，同時對低功耗提出要求；然而現有的線性模式APD的激光三維成像焦平面陣列讀出電路采用含有比較器的時刻鑒別電路結構，存在功耗大、體積大等缺點。

發明內容

本發明提出了一種激光三維焦平面讀出電路，能夠在同時讀出時間信號與強度信號的同時滿足低功耗的要求，提高了電路的整體性能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種激光三維焦平面讀出電路，本發明的電路包括光電探測器、脈沖檢測電路、時間幅值轉換電路和強度信息積分電路；

所述光電探測器產生光電流；

所述光電探測器的輸出端與所述脈沖檢測電路的選擇開關S1連接；所述脈沖檢測電路輸出信號Q控制所述選擇開關S1選擇將所述光電探測器輸出的光電流信號輸入到所述脈沖檢測電路或輸入到所述強度信息積分電路；

所述脈沖檢測電路輸出的信號Q還用于控制所述時間幅值轉換電路的采樣開關S2使得所述時間幅值轉換電路輸入外部斜坡信號ramp進行采樣并保持，并輸出時間幅值信號V_{out_3D}；

所述強度信息積分電路與所述脈沖檢測電路的選擇開關S1選擇輸出端連接，對光電流完全積分，輸出強度幅值信號V_{out_2D}。

優選的，本發明的光電探測器用于接收光脈沖信號并將其轉換為電流信號；

所述光電探測器采用MOS管mp0傳輸電流信號；

所述MOS管mp0的柵極接偏壓Vdi，所述MOS管mp0的源極輸入電流信號，所述MOS管mp0的漏極與所述脈沖檢測電路的選擇開關S1連接。

優選的，本發明的脈沖檢測電路包括選擇開關S1、MOS管等效電容C_mos和控制電路；

所述選擇開關S1的輸入為所述光電探測器輸出的電流信號；

所述選擇開關S1的輸出連接所述MOS管等效電容C_mos和所述強度信息積分電路的積分電容C_2D；

所述選擇開關S1輸出的選擇由所述控制電路輸出信號Q的電平控制；

所述MOS管等效電容C_mos用于檢測所述光電探測器輸出的電流信號并為所述控制電路提供輸入電平。

優選的，本發明的控制電路包括MOS管mp1、MOS管mp2、MOS管mn1和MOS管mn2；

所述MOS管mp1的源極接電源，所述MOS管mp1的漏極與所述MOS管mp2的源極連接，所述MOS管mp1的柵極接控制信號pbias；