[发明专利]单光子3D激光雷达探测器的光子同步检测电路及方法

摘要

本发明公开了一种单光子3D激光雷达探测器的光子同步检测电路及方法，包括RS触发器一RSFF_1、RS触发器二RSFF_2、RS触发器三RSFF_3、RS触发器四RSFF_4、判断电路以及触发/复位电路，判断电路由一个电容网络和一个比较器CMP组成。判断电路将雪崩脉冲信号个数同时通过电容网络的充放电过程转化为一定的电压阈值VA，再通过比较器CMP对比所设定的参考电压信号Vref，实现同步检测、抑制噪声的功能。本发明占用的芯片版图面积小，有效地提高了SPAD像素单元的填充因子，提高了SPAD阵列探测器的集成度；电路复杂度低，制造工艺完全和CMOS工艺兼容，制造成本低，各个电路之间的性能一致性好，成品率高。

主权项

1.一种单光子3D激光雷达探测器的光子同步检测电路，其特征在于：包括RS触发器一RSFF_1、RS触发器二RSFF_2、RS触发器三RSFF_3、RS触发器四RSFF_4、判断电路以及触发/复位电路，其中：单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号一QC1分别与RS触发器一RSFF_1的置1输入端S和触发/复位电路的输入端一P1连接，单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号二QC2分别与RS触发器二RSFF_2的置1输入端S和触发/复位电路的输入端二P2连接，单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号三QC3分别与RS触发器三RSFF_3的置1输入端S和触发/复位电路的输入端三P3连接，单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号四QC4分别与RS触发器四RSFF_4的置1输入端S和触发/复位电路的输入端四P4连接；RS触发器一RSFF_1的的输出端Q连接判断电路的输入端一S1，而输出端QN连接判断电路的第一输入端RS触发器二RSFF_2的输出端Q连接判断电路的输入端二S2，而输出端QN连接判断电路的第二输入端RS触发器三RSFF_3的输出端Q连接判断电路的输入端三S3，而输出端QN连接判断电路的第三输入端RS触发器四RSFF_4的输出端Q连接判断电路的输入端四S4，而输出端QN连接判断电路的第四输入端触发/复位电路的输出端四T输出触发信号START，连接时间‑数字转换电路，当触发信号START为高电平时，则启动时间‑数字转换电路开始工作；触发/复位电路的输出端一W1输出反相局部复位信号LRN，连接判断电路的输入端五R1；触发/复位电路的输出端二W2输出延时局部复位信号DLR，连接判断电路的输入端六R2；触发/复位电路的输出端三W3输出局部复位信号LR，同时连接RS触发器一RSFF_1、RS触发器二RSFF_2、RS触发器三RSFF_3、RS触发器四RSFF_4的置0输入端R；触发/复位电路的输入端RES连接全局复位信号RESET；判断电路的输入端Sel连接参考电压信号V_ref；输出端Y输出判定信号YES，连接时间‑数字转换电路，当判定信号YES为高电平时，则判定该次响应为激光光子的触发，时间‑数字转换电路的工作有效；当判定信号YES为低电平时，则判定该次响应为环境光子噪声的触发，时间‑数字转换电路的工作无效。