[实用新型]红外单光子探测器输入信号电平接口装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于红外单光子探测器各种常见电平标准的输入信号和自定义电平的输入信号的电平接口电路以及输入信号阻抗匹配电路，尤其涉及一种红外单光子探测器输入信号电平接口装置。

背景技术

    单光子探测技术作为一项重要的微弱信号检测技术，在物理学、天文学、化学、生物学、医学等学科均有着十分广泛的应用。以单光子探测为基础发展起来的时间相关单光子计数技术，在荧光寿命和荧光光谱学，扩散光层析技术，激光扫描显微镜，时间分辨的单分子光谱学，遥感，激光测距，光时域反射仪,等众多领域已成为一项基本的检测技术。近些年，随着量子力学和信息科学的发展，人们发现，量子特性在信息领域中有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高探测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限，于是便诞生了一门新的学科分支－量子信息科学。它包括:量子密码、量子通信、量子计算和量子测量等。量子信息科学已经成为物理学和信息学界关注的焦点。在这门学科中，单光子探测技术起着非常重要的作用。

红外单光子探测器一般工作在内触发和外触发两种模式下，内触发是探测器内部高速逻辑模块配合高速晶体振荡器实现的，外触发模式下用户可任意选择TTL、ECL、LVDS、NIM等标准信号电平或者自定义的电平标准，所以红外单光子探测器必须具备可以让用户随意切换是选择内触发还是选择外触发，当选择外触发时必须具备适合各种高速标准电平信号和自定义电平信号的接口电路。另外在选择了不同的触发源后，还必须具备选择触发信号的上升沿还是下降沿作为触发，同时当触发信号为高速脉冲时，整个系统必须具备较高的开关速率、较低的传播延时和抑制共模信号的能力。现有技术中尚未发现能够实现上述技术效果的方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种红外单光子探测器输入信号电平接口装置，本红外单光子探测器输入信号电平接口装置利用1MΩ和50Ω输入阻抗下对信号设置不同的触发信号比较电压和不同的触发信号50欧电阻端接电压，能够实现对各类标准电平信号和自定义电平信号的兼容。

本实用新型采用的技术方案为：红外单光子探测器输入信号电平接口装置，包括电平信号接口及信号输入阻抗匹配电路、数模转换电路、触发源选择及触发边沿切换电路；所述数模转换电路与电平信号接口及信号输入阻抗匹配电路电连接，触发源选择及触发边沿切换电路也与电平信号接口及信号输入阻抗匹配电路电连接；所述数模转换电路包括基准电压跟随电路和DA转换电路；所述基准电压跟随电路用于给DA转换电路供电。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，电平信号接口及信号输入阻抗匹配电路包括外触发信号输入端EXT_TRIG_IN、运算放大器U456、运算放大器U460A、高速电压比较器U452；

 所述触发信号50欧电阻端接电压输入端ExTrig_Vbase和触发信号比较电压输入端ExTrig_Vth分别先和2V5基准电压进行减法比例运算，然后再分别通过运算放大器U456、U460A进行同相放大，放大倍数为2倍；ExtTrig50Ohm_Sel是外触发信号输入阻抗选择，当选择为50Ω阻抗匹配时输出为高电平1，光耦高速电压比较器U455的3、4引脚导通，触发信号50欧电阻端接电压加在外触发信号上，根据R455和R453阻值比，使实际加在外触发信号上的电压为设定值的一半，当选择为1MΩ阻抗匹配时输出为低电平0，光耦高速电压比较器U455的3、4引脚截止，外触发信号直接通过阻值为1MΩ的电阻R454接地，以实现高阻阻抗匹配；

高速电压比较器U452的3、4引脚为外触发信号和触发信号比较电压输入端，当有外触发信号输入并选择为50Ω阻抗匹配时，通过选择合适的触发信号，根据50欧电阻端接电压和触发信号比较电压比较，当3脚电平大于4脚时，高速电压比较器U452的11脚输出为高电平，12脚为低电平，当3脚电平小于4脚时，输出则反之；