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专利号: 2018105990612
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于单光子探测器的紧凑型时间-模拟转换电路,其特征在于,包括1个RS触发器、1个计时电容C、4个NMOS管MN0、MN1、MN2、MN3和4个PMOS管MP0、MP1、MP2、MP3;

其中,雪崩脉冲输入信号in连接RS触发器的置1端口Set,输入停止信号Stop连接RS触发器的置0端口Reset,RS触发器原和反输出端口Q和QN分别接PMOS管MP0和MP1的栅极输入端Ctrl和Ctrln;

所述PMOS管MP0与MP1组成差分结构作为输入级,MN1与MP1组成互补型CMOS开关,MP0、MN1、MP1三个MOS管共同组成控制逻辑控制计时电容C的放电;NMOS管MN0工作在饱和区,为MP0和MP1组成的差分管提供稳定的尾电流;MP2和MP3作为两个PMOS开关,控制计时电容C的复位操作;MN2和MN3组成源级跟随器,将计时电容C上的电压大小读出。

2.根据权利要求1所述的一种应用于单光子探测器的紧凑型时间-模拟转换电路,其特征在于,所述PMOS管MP0的源极接电源Vdd,它的漏极与MP1的漏极相连,并与NMOS管MN0的漏极连接;MN0的栅极外接偏置电压Vb,其源极接地gnd,且MP1的源极与计时电容C的负极板相连;NMOS管MN1的漏极与计时电容C的负极板相连,其栅极与MP0的栅极连接在一起,其源极与MN0的漏极连接;

所述PMOS管MP2和MP3的源极一起接到电源Vdd,它们的栅极同时接复位信号Rstn,它们的漏极分别接到计时电容C的正、负极板;所述NMOS管MN2的漏极接电源Vdd,其栅极与计时电容C的正极板相接,MN2的源极与MN3的漏极相连并连接输出端Vout,而MN3的栅极接输入读取信号Read,其源极接外部总线。

3.根据权利要求2所述的一种应用于单光子探测器的紧凑型时间-模拟转换电路,其特征在于,所述工作流程包括四个阶段,即复位阶段、等待阶段、放电计时阶段和读出阶段:(1)复位阶段:在发射激光之前,将复位信号Rstn置为低电平,PMOS管MP2和MP3导通,电源Vdd通过MP2和MP3对计时电容C充电,将其两端的电压复位为高电位,随后复位信号Rstn被置为高电平;

(2)等待阶段:当雪崩脉冲输入信号in未到来时,RS触发器输出的控制逻辑信号Ctrl为低电平,使PMOS管MP0导通,且RS触发器的反向控制信号Ctrln信号为高电平,使MOS管MP1和MN1截止,计时电容C两端电位被保持住,以等待光子雪崩脉冲输入信号in到来;

(3)放电计时阶段:当雪崩脉冲输入信号in高电平到来时,RS触发器输出的控制逻辑信号Ctrl为高电平,它的反向信号Ctrln为低电位,此时,控制信号Ctrl将MP0被关断,它的反向信号Ctrln将MP1和MN1组成的互补型CMOS开关开启,与开关相连的计时电容C的负极板经互补型CMOS开关及MN0开始向地gnd放电;

(4)读出阶段:当输入停止信号Stop高电平到来时,RS触发器输出的控制信号Ctrl为低电位,使PMOS管MP0导通,且RS触发器的反向控制信号Ctrln为高电位,它将MP1和MN1组成的互补型CMOS开关关断,计时电容C停止放电,进入读出阶段,即:当NMOS管MN3的栅极输入读取信号Read为高电平,使MN3导通时,源极跟随电路正常工作,计时电容C上的电压通过源极跟随器传输到输出端口Vout。