[发明专利]一种面向激光雷达线性/盖格模式兼容门控采样前端电路

说明书

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种面向激光雷达线性/盖格模式兼容门控采样前端电路，包括N×N个像素单元、N个外部处理电路，N×N个像素单元中每一行N个像素单元对应连接一个外部处理电路，像素单元包括偏置电压和雪崩光电二极管，偏置电压与雪崩光电二极管的阳极连接；偏置电压包括线性偏置电压和盖格模式偏置电压；像素单元还包括：线性/盖格模式选择电路，与雪崩光电二极管的阴极连接；跨阻放大器电路，与线性/盖格模式选择电路连接；门控采样电路，与跨阻放大器电路连接；外部处理电路包括：移位寄存器(SR)，与门控采样电路连接；ADC电路，与门控采样电路连接。本发明可扩展性强、可扩展性强、测量精度高。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种面向激光雷达线性/盖格模式兼容门控采样前端电路。

背景技术

光电探测领域主要应用在无人驾驶汽车上，在识别红绿灯与人行斑马线时，测量出灰度信息是必要的。灰度信息有利于无人驾驶汽车对其周围进行3D建模与对象识别。

传统的基于TDC(Time-to-Digital Converter，时间数字转换器)电路计数测距的单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)测距技术具有测距精度高，SPAD器件的增益极高等优点，但是由于这种电路设计中，单像素电路包含了TDC(Time-to-Digital Converter，时间数字转换器)电路、计数电路等大量电路，使得单像素电路极其复杂，电路的功耗也非常高，并且这种设计方案也很难得到被测物体的灰度信息。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种面向激光雷达线性/盖格模式兼容门控采样前端电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种面向激光雷达线性/盖格模式兼容门控采样前端电路，包括N×N个像素单元、N个外部处理电路，所述N×N个像素单元中每一行N个像素单元对应连接一个外部处理电路，所述像素单元包括偏置电压和雪崩光电二极管，所述偏置电压与所述雪崩光电二极管的阳极连接，用于产生雪崩电流脉冲；

所述偏置电压包括线性偏置电压V_sub1和盖格模式偏置电压V_sub2；

所述像素单元还包括：线性/盖格模式选择电路，与雪崩光电二极管的阴极连接，用于选择雪崩光电二极管的工作模式；

跨阻放大器电路，与所述线性/盖格模式选择电路连接，用于根据所述雪崩电流脉冲产生脉冲电压信号；

门控采样电路，与所述跨阻放大器电路连接，用于接收来自所述跨阻放大器电路的所述脉冲电压信号；

所述外部处理电路包括：

移位寄存器SR，与所述门控采样电路连接；

ADC电路，与所述门控采样电路连接，并作为前端电路的第一输出端OUT1。

在本发明的一个实施例中，所述线性/盖格模式选择电路包括NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M7、淬火电容C2、电压源VDD、外部时钟控制信号输入端SEL0、外部时钟控制信号输入端SEL1和外部时钟控制信号输入端SEL3；

所述NMOS管M1的栅极连接所述外部时钟控制信号输入端SEL0，所述NMOS管M1的漏极连接电压源VDD，所述NMOS管M1的源极分别连接所述PMOS管M7的漏极、所述跨阻放大器电路、所述雪崩光电二极管的阴极和所述NMOS管M2的漏极；所述NMOS管M2的漏极还分别连接所述雪崩光电二极管的阴极和所述跨阻放大器电路，所述NMOS管M2的栅极连接所述外部时钟控制信号输入端SEL1，所述NMOS管M2的源极连接所述淬火电容C2上极板，所述淬火电容C2的下极板接地；所述PMOS管M7的源极连接所述跨阻放大器电路，所述PMOS管M7的栅极连接所述外部时钟控制信号输入端SEL3。