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专利号: 2019104010749
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:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.单光子3D激光雷达探测器的光子事件并发检测电路,其特征在于,包括4个RS触发器、1个判断电路和1个触发/复位电路,4个RS触发器的输入端S分别连接触发/复位电路的输入端,4个RS触发器的输出端Q分别连接判断电路的输入端,4个RS触发器的置0输入端R分别连接触发/复位电路的输出端;

所述判断电路包括电压比较器CMP、参考恒流源Iref、PMOS管P、NMOS管N1、NMOS管N2、NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、NMOS管N7、NMOS管N8、NMOS管N9、采样电阻R,其中:NMOS管N1,N2,N3,N4,N5的漏极接电源电压VDD;NMOS管N1的栅极与源极相连,同时与NMOS管N2,N3,N4,N5的栅极相连,NMOS管N1的源极与参考恒流源Iref的流入端相连,流出端与地相连;同时NMOS管N2,N3,N4,N5的源极分别与NMOS管N6,N7,N8,N9的漏极相连,NMOS管N6,N7,N8,N9的源极同时与采样电阻R的一端以及比较器CMP的输入端V+相连,采样电阻R的另一端与地相连,PMOS管P的漏极以及源极分别与采样电阻R的两端相连,PMOS管P的栅极与触发/复位电路的RS触发器RSFF5的输出端Q连接,电压比较器CMP的输出端引出输出端Y连接时间数字转换电路。

2.根据权利要求1所述的单光子3D激光雷达探测器的光子事件并发检测电路,其特征在于,所述触发/复位电路包括延时电容Cint、二输入或门OR1、二输入或门OR2、二输入或门OR3、RS触发器RSFF5、RS触发器RSFF6、反相器INV1、反相器INV2和二输入或门OR4,其中,二输入或门OR1和二输入或门OR2的输出端分别与二输入或门的输入端1和2连接,二输入或门OR3的输出端接RS触发器RSFF5和长沟道RS触发器RSFF6的置1输入端S;RS触发器RSFF5的输出端Q连接判断电路中PMOS管P的栅极;RS触发器RSFF6的输出端Q连接延时电容Cint和反相器INV1的输入端,延时电容Cint的另一端接地,反相器INV1的输出端接反相器INV2的输入端,反相器INV2的输出端接二输入或门OR4的一个输入端,另一个输入端接全局复位信号Res,二输入或门OR4的输出端同时连接RS触发器RSFF1、RS触发器RSFF2、RS触发器RSFF3、RS触发器RSFF4以及RS触发器RSFF5和RS触发器RSFF6的置0输入端R。

3.根据权利要求2所述的单光子3D激光雷达探测器的光子事件并发检测电路,其特征在于,外界单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号QC1分别与RS触发器RSFF1的置1输入端S和触发/复位电路的或门OR1的输入端1连接,单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号QC2分别与RS触发器RSFF2的置1输入端S和触发/复位电路的或门OR1的输入端2连接,单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号QC3分别与RS触发器RSFF3的置1输入端S和触发/复位电路的或门OR2的输入端1连接,单光子雪崩二极管产生的雪崩脉冲信号QC4分别与RS触发器RSFF4的置1输入端S和触发/复位电路的或门OR2的输入端2连接。

4.根据权利要求1所述的单光子3D激光雷达探测器的光子事件并发检测电路,其特征在于,RS触发器RSFF1的输出端Q连接判断电路的MOS管N6的栅极;RS触发器RSFF2的输出端Q连接判断电路的MOS管N7的栅极;RS触发器RSFF3的输出端Q连接判断电路的MOS管N8的栅极;RS触发器RSFF4的输出端Q连接判断电路的MOS管N9的栅极。

5.基于权利要求1所述光子事件并发检测电路的光子同步检测方法,其特征在于,包括三个阶段,即准备阶段,启动/检测阶段,复位阶段:

(1)准备阶段:在激光光子或环境光子噪声到来之前,全局复位信号RESET为高电平,RS触发器RSFF1、RS触发器RSFF2、RS触发器RSFF3、RS触发器RSFF4的输出端Q为低电平;判断电路和触发/复位电路都不工作,判定信号YES和触发信号START均为低电平;设定好参考电压信号Vref的电压值,当全局复位信号RESET由高电平变为低电平,准备检测操作;

(2)启动/检测阶段:当光子或噪声到来时,即检测到雪崩脉冲信号QC1、雪崩脉冲信号QC2、雪崩脉冲信号QC3、雪崩脉冲信号QC4中存在高电平时,相应的RS触发器RSFF1、RS触发器RSFF2、RS触发器RSFF3、RS触发器RSFF4的输出端Q变为高电平;触发/复位电路的输出端T所输出的触发信号START变为高电平,启动时间-数字转换电路进行工作;判断电路将雪崩脉冲信号个数同时通过镜像电流源网络流经参考电阻R的电流值转化为一定的电压阈值VA,再通过电压比较器CMP对比所设定的参考电压信号Vref;若该电压阈值VA达到所设定的参考电压信号Vref时,则输出端Y所输出的判定信号YES为高电平,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;未达到所设定的参考电压信号Vref时,则输出端Y所输出的判定信号YES为低电平,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,以此实现同步检测、抑制噪声的功能;

(3)复位阶段:当一次触发、检测工作完成时,触发/复位电路通过RS触发器RSFF6在延时电容Cint的延时作用下产生局部复位信号,对RS触发器RSFF1、RS触发器RSFF2、RS触发器RSFF3、RS触发器RSFF4以及RS触发器RSFF5和RS触发器RSFF6进行复位;同时通过RS触发器RSFF5产生反相局部复位信号,对判断电路进行复位。