[发明专利]一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路

权利要求书

1.一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，包括可变电容积分模块和自适应读出电路模块；

所述可变电容积分模块，用于在光电探测器产生光电流后，对所述光电流进行积分处理，同时在积分处理过程中调整所述可变电容积分模块的总积分电容大小；

所述自适应读出电路模块，用于在一个积分周期内，实时的对所述可变电容积分模块输出的积分电压与参考电压进行比较，并将比较结果反馈至所述可变电容积分模块；

所述可变电容积分模块根据所述比较结果调整所述可变电容积分模块的总积分电容大小。

2.根据权利要求1所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，所述可变电容积分模块包括积分阵列、复位开关以及运算放大器；

所述运算放大器的反相输入端与所述光电探测器连接，所述运算放大器的同相输入端连接偏置电压，所述运算放大器的输出端与所述自适应读出电路模块连接；

所述积分阵列的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述积分阵列的另一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述复位开关的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述复位开关的另一端与所述运算放大器的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，所述积分阵列包括单位电容和二进制电容阵列；

所述单位电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述单位电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述二进制电容阵列包括n条电容支路，任意一条所述电容支路包括一个二进制电容和一个场效应管，所述二进制电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述二进制电容的另一端与所述场效应管的源极连接，所述场效应管的漏极与所述运算放大器的输出端连接，所述场效应管的栅极与所述自适应读出电路模块连接；

其中，任意两个所述二进制电容的容值不相等，且所述二进制电容的容值满足：2^n-1C，n为第n条支路的二进制电容。

4.根据权利要求3所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，所述自适应读出电路模块包括比较器、电容、采样开关、若干个控制开关以及若干个触发器；

所述采样开关的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述采样开关的另一端与所述比较器的同相输入端连接；

任意一个所述控制开关的一端连接有参考电压，任意一个所述控制开关的另一端连接至所述比较器的反相输入端；

任意一个所述触发器的输入端与所述比较器的输出端连接，任意一个所述触发器的使能端用于接收输入信号，任意一个所述触发器的输出端连接一个所述场效应管；任意一个所述触发器的复位端用于接收控制信号，且所述触发器接收的控制信号相同；

所述电容的一端与所述比较器的反相输入端连接，所述电容的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，当所述运算放大器的输出端输出所述积分电压时，所述采样开关对所述积分电压采样，在所述采样开关采样后，若干个所述控制开关依次打开；当任意一个所述控制开关打开时，所述比较器将所述控制开关对应的所述参考电压与所述积分电压进行比较，并将比较结果传输至所述触发器，所述触发器根据所述比较结果触发所述场效应管导通；

其中，一个所述控制开关对应一个所述触发器。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路的方法，其特征在于，所述可变电容积分模块输出的积分电压为：

其中，V_final为积分电压，C为单位积分电容，V_{ref_int}为偏置电压，C_total为总的积分电容，i(t)为输入的光电流。

7.根据权利要求4所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，所述自适应读出电路模块还用于输出自适应可变增益积分电路的实际增益。

8.根据权利要求7所述的一种用于光电探测器的自适应可变增益积分电路，其特征在于，当一个积分周期结束，所述触发器输出二进制码；所述可变电容积分模块输出的积分电压转化为二进制数字码，所述自适应读出电路模块根据所述二进制码和所述二进制数字码获取所述实际增益；同时在下一次积分之前通过所述控制信号对所述触发器进行复位；

其中，所述二进制码为多个所述触发器锁存的比较结果。