一种低检测阈值的高速主被动混合淬火电路设计

基于标准CMOS工艺,设计了一种用于单光子探测器的高速、低功耗主被动混合淬火电路。采用电流镜结构,设计一种低阈值快速比较器,将雪崩电流与阈值电流进行比较,以实现雪崩电流检测;比较器输出信号控制雪崩光电二极管的阳极电压,从而实现淬灭与恢复。采用Cadence软件,根据SPAD的SPICE模型,完成电路设计与仿真。结果表明,该淬火电路的淬灭时间为0.5 ns,恢复时间为1.34 ns,整体的死区时间为13.4 ns,检测阈值为1.3μA,功耗小于0.046 mW。

单光子探测器SPICE模型及主被动混合淬灭电路研究

单光子雪崩光电二极管(SPAD)是目前激光测距领域常见的单光子探测器。针对SPAD在单光子探测应用中的高速淬灭问题,设计了一种可以快速淬灭雪崩电流、缩短偏置电压恢复时间的主被动混合淬灭电路。根据实际使用的SPAD器件相关性能参数,建立了SPAD的SPICE模型;使用被动淬灭电路对该模型进行验证,证实了该模型的准确性和实用性;结合SPICE模型,通过计算机仿真技术对主被动混合淬灭电路进行了参数调整和功能验证。结果表明,所设计电路的淬灭时间和恢复时间分别达到200和400ps,满足单光子激光测距的应用需求。该混合淬灭电路结构简单,可以用于全集成单光子阵列探测器的相关研究。