[实用新型]一种用于单光子雪崩二极管探测器的淬灭复位电路

摘要

本实用新型公开了一种用于单光子雪崩二极管探测器的淬灭复位电路，复位电路包括三部分淬灭回路，由5个MOS管组成，这5个MOS管构成了一个对a节点电压变化的正反馈电路；复位回路，由17个MOS管组成；雪崩信号输出部分，由8个MOS管组成。本实用新型的优点是淬灭复位电路可靠性高，由于采用具有高阈值电平的施密特触发器，确保了SPAD探测器产生的雪崩电流被充分淬灭之后才进行复位操作。而且，本实用新型电路产生的雪崩脉冲波形质量较高，通过一个或非门将雪崩信号变成窄脉冲，之后两级反相器将这窄脉冲整形之后作为最终输出雪崩脉冲，使得输出脉冲更加陡直，易于计数电路的处理。

主权项

一种用于单光子雪崩二极管探测器的淬灭复位电路，其特征在于该复位电路包括以下3个部分：(1)淬灭回路，由5个MOS管组成，分别是PMOS管MP9、MP13，NMOS管MN10、MN11、MN15，MN10为MOS二极管接法，即栅极与漏极接在一起，MP13和MN15的栅极接在一起，并直接连接到SPAD的阳极，即a节点，构成一个反相器，直接感测雪崩电流，其输出接MP9和MN11的栅极，当a节点为低电平时，反相器的输出m节点电位为高电平，PMOS管MP9断开，MN11导通，从而将a节点保持在低电平；当a节点为高电平时，m节点电位为低电平，PMOS管MP9导通，NMOS管MN11断开，从而将a节点保持在高电平，这5个MOS管构成了一个对a节点电压变化的正反馈电路；(2)复位回路，由17个MOS管组成，其中包括一个施密特触发器，由PMOS管MP10、MP11、MP12，NMOS管MN12、MN13、MN14组成、一个延时电路，由PMOS管MP0、MP1、MP2、MP3、MP4，NMOS管MN0、MN1、MN2、MN3、MN4组成、一个复位管NMOS管MN9，施密特触发器的输入为SPAD探测器的阳极，直接感测雪崩电流的变化，施密特触发器的输出，即p节点，直接连接延时电路的输入，施密特触发器的输出电平的变化传递给延时电路，延时电路由反相器组成，信号经过延时电路传递给复位管NMOS管MN9的栅极，当a节点电位为高电平时，p节点电位通过施密特触发器变为低电平，reset节点电位经过延时电路变为高电平，于是将a节点电位拉低，进行复位操作；当a节点电位为低电平时，p节点电位通过施密特触发器变为高电平，reset节点电位经过延时电路变为低电平，复位管MN9断开，此时a节点电位保持为低电平；(3)雪崩信号输出部分，由8个MOS管组成，其中包括一个或非门，由PMOS管MP5、MP6，NMOS管MN5、MN6组成、两个反相器，由PMOS管MP7、MP8，NMOS管MN7、MN8组成，或非门的两个输入分别为上述反相器延时电路的输入，即p节点和输出，即reset节点，这两个节点的信号经过或非门的处理就得到一个脉宽为延时电路时间差的一个脉冲信号，其比单独的p节点或reset节点的信号更窄，窄脉冲即q节点的信号再经过一级反相器的处理转化为r节点信号，再经过一级反相器就得到最终输出即out节点。