雪崩光電二極管電流檢測電路設(shè)計.pdf

1、隨著光電探測器件及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對信號探測靈敏度的要求逐漸提高?；谘┍拦怆姸O管(AvalanchePhoto Diode，APD)探測器的激光測距成像系統(tǒng)具有感應(yīng)靈敏度高、檢測快速、系統(tǒng)集成度高、使用便捷等特點，已廣泛應(yīng)用于國防軍事、天文探測等領(lǐng)域中。接口電路作為APD探測器與讀出電路(Readout Integrated Circuit，ROIC)的橋梁，實現(xiàn)對APD電流信號的檢測功能，完成光子飛行時間的檢測，接口電路的

2、動態(tài)響應(yīng)速度對APD探測有直接影響。
　　本文針對國產(chǎn)InGaAs APD在兩種工作模式下的不同特性，分別設(shè)計與之對應(yīng)的高性能電流檢測電路，實現(xiàn)對弱光感應(yīng)電流信號的檢測并輸出數(shù)字邏輯信號，兼顧功耗低和面積緊湊等要求。蓋革模式（高增益）可直接產(chǎn)生自持續(xù)數(shù)百微安級電流信號，采用電容充電將感應(yīng)的電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號。通過比較器完成狀態(tài)檢測，產(chǎn)生脈沖信號輸出。針對陣列應(yīng)用中因APD反偏擊穿電壓離散偏差引起的雪崩電流不均勻的問題，在相關(guān)時

3、序控制下，采用APD IN點陽極電位精細調(diào)節(jié)獲得各像素相同的APD反偏過驅(qū)動電壓，最終實現(xiàn)陣列APD感應(yīng)靈敏度一致的均勻檢測。針對線性模式(低增益)APD感應(yīng)的微安級電流信號，采用RGC跨阻放大器進行前置放大，將感應(yīng)電流放大至接近蓋革模式APD的水平，以彌補線性APD增益的不足。
　　基于GSMC0.18μm CMOS工藝，本文完成了1×4APD陣列蓋革模式電流檢測電路的設(shè)計和流片驗證，前后仿真結(jié)果均能滿足設(shè)計指標(biāo)要求。測試結(jié)果表