[发明专利]一种应用于单光子探测阵列的高线性度时间-幅度转换电路

摘要

本发明提出一种应用于单光子探测器的高线性度、低功耗和具有较长保持能力的时间‑幅度转换电路，该电路由1个计时电容C，3个反相器和15个MOS管组成，NMOS管MN0、MN1、MN2和PMOS管MP2、MP3组成电流镜结构，为计时电容C充电提供稳定持续的电流。MP1和MP4组成一种高输出阻抗的主控开关，控制计时电容C稳定的充电。MP0、MN3、MN4、MN5作为MOS开关控制计时电容C的使能与复位。MP6和MP7组成源极跟随器，将计时电容C上的电压变化读出。反相器INV0、INV1、INV2和MP5、MN6组成使能信号产生电路。本发明整体电路结构简单，管子数量少，最终达到了计时电容C在积分过程中积分电流稳定，具有很高的积分线性度，降低了开关节点处的时钟馈通效应，有效减缓了开关关闭后的漏电现象。

主权项

1.一种应用于单光子探测阵列的高线性度时间‑幅度转换电路，其特征在于：包括计时电容C，三个反相器INV0、INV1、INV2，8个PMOS管MP0，MP1，MP2，MP3，MP4，MP5，MP6，MP7以及7个NMOS管MN0，MN1，MN2，MN3，MN4，MN5，MN6；光子雪崩脉冲输入信号Photon连接MN6的栅极；MN6的源极连接GND，漏极分别与MP5的漏极、INV1的输入端口、INV2的输出端口连接，并标记为使能信号Enable；INV1的输出端口连接INV2的输入端口；输入起始信号Start连接INV0的输入端口，INV0的输出端口连接MP5的栅极，并标记为信号Start_n；MP5的源极连接VDD；输入电流信号Ibias连接MN0的漏极，同时与MN0、MN1、MN2的栅极连接；MN0、MN1、MN2的源极均连接到GND，MN1的漏极分别与MP0和MP1的漏极、MP4的栅极连接，MN2的漏极与MP2的漏极连接，同时与MP2和MP3的栅极连接；MP0、MP1、MP2、MP3的源极均与VDD连接，MP0的栅极与使能信号Enable连接，MP1的栅极分别与MP3的漏极、MP4的源极连接；MP4的漏极与计时电容C的正极板连接，同时与MN3的漏极和MP7的栅极连接，计时电容C的负极板连接GND；MN3的栅极连接使能信号Enable，源极分别与MN4的漏极、MN5的漏极和MN5的源极连接；MN4的源极连接GND；MN5的衬底连接到GND，栅极连接到信号Start_n；读出信号Read连接MP6的栅极；MP6的源极与VDD连接，漏极与MP7的源极连接并连接到输出端口Vout，MP7的漏极连接GND。