[发明专利]一种用于光电探测器中的大动态范围读出电路

权利要求书

1.一种用于光电探测器中的大动态范围读出电路，其特征在于，包括：

对获取的光电流进行预判，得到预判电压；预判的光电流越大，得到的预判电压越大；

当所述预判电压大于预设临界电压，则确定所述预判电压对应的预设临界电压范围，并根据所述预判电压范围确定对应的补偿电流的大小，然后按照所述补偿电流的大小对所述大动态范围读出电路注入补偿电流，实现较大范围的光电流积分；

所述大动态范围读出电路包括预判积分电路(01)、量化比较电路(02)和电流补偿电路(03)；

所述预判积分电路(01)工作在预判状态，将光电流转换为电压作为预判电压，预判工作结束；

所述量化比较电路(02)接收所述预判积分电路(01)发送的预判电压后，对所述预判电压进行量化处理，确定所述预判电压对应的电压范围并作为量化结果输出；

所述电流补偿电路(03)，获取所述量化比较电路输出的量化结果，并根据所述量化结果确定补偿电流的大小；将所述补偿电流注入到所述预判积分电路(01)中；

所述预判积分电路(01)进入积分状态，并对光电流与补偿电流进行完全积分，获取积分结果输出；

所述预判积分电路(01)包括运算放大器、积分电容、预判电容、复位开关和积分开关；

所述积分电容串联积分开关后与所述预判电容并联，并联之后与所述复位开关并联并连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端，所述输出端连接至所述量化比较电路(02)上；所述运算放大器的同相输入端接入偏置电压，所述运算放大器的反相输入端连接至光电探测器上；

所述量化比较电路(02)包括电流镜阵列和基准电流源，所述电流补偿电路(03)包括n个锁存比较器；所述基准电流源与所述电流镜阵列连接；所述电流镜阵列包括n条支路，每条支路上连接一个锁存比较器；

所述电流镜阵列包括n+1个P型场效应管MP0、MP1、…、MPn，和n个N型场效应管MN1、MN2、…、MNn；

各P型场效应管的栅极依次连接，各P型场效应管的源极均连接至电源，P型场效应管MP1、…、MPn的漏极与N型场效应管MN1、MN2、…、MNn的漏极一一对应连接，P型场效应管MP0的漏极与基准电流源连接，各N型场效应管MN1、MN2、…、MNn的源极依次连接后分别与光电探测器和预判积分电路(01)连接，各N型场效应管MN1、MN2、…、MNn的栅极作为电流镜阵列n条支路的输出端，与各自对应的锁存比较器连接；各N型场效应管MN1、MN2、…、MNn的栅极与各自对应的锁存比较器的输出端连接；

各所述锁存比较器的同相输入端依次连接，并通过开关Sp连接至所述预判积分电路(01)中运算放大器的输出端；各所述锁存比较器的反相输入端分别接固定电压V1,V2,…,Vn。

2.根据权利要求1所述的一种用于光电探测器中的大动态范围读出电路，其特征在于，所述大动态范围读出电路对获取的光电流进行预判，得到预判电压，包括：

所述大动态范围读出电路基于预判电压积分公式对获取的光电流进行积分，得到预判电压；

所述预判电压积分公式具体为：

其中，V_out为预判电压，Cpre为预判电容，Cint为积分电容，i_det(t)为光电探测器产生的随时间变化的光电流，V_{ref_int}为偏置电压。