[发明专利]全信息读出的像素单元电路及全信息读出方法

权利要求书

1.一种全信息读出的像素单元电路，包括：

入射电荷探测单元，将入射电荷转换为数字脉冲输出，数字脉冲的底宽与入射电荷量成正比；

信息分离单元，从所述数字脉冲分离出入射电荷的到达时间和电荷量，并生成像素的地址编码；

信息读出单元，基于事例驱动实现数据的读出，当像素单元有入射电荷时，根据优先仲裁逻辑，读出入射电荷的到达时间、电荷量、以及像素的地址编码，

所述信息分离单元包括：

脉冲前沿检测单元，检测所述入射电荷探测单元输出的数字脉冲的前沿，并产生锁存短脉冲；

第一锁存器，脉冲前沿检测单元所产生的锁存短脉冲触发第一锁存器锁存该前沿的时刻的时间戳标志，即入射电荷的到达时间；

脉冲后沿检测单元，检测所述入射电荷探测单元输出的数字脉冲的后沿，并产生锁存短脉冲；

第二锁存器，脉冲后沿检测单元所产生的锁存短脉冲触发第二锁存器锁存该后沿的时刻的时间戳标志，前沿时间戳和后沿时间戳的差对应于电荷量；

像素地址编码生成器，输出所击中的像素的地址编码；

击中标志生成单元，当所述入射电荷探测单元输出数字脉冲时，生成击中标志，

所述信息读出单元包括优先级仲裁单元，当击中标志生成单元生成击中标志时，优先级仲裁单元发出读出请求信号，当接收到读出应答信号时，判断同一列上该像素之前的像素的击中标志是否存在，如果存在击中标志，则不执行该像素的数据读出操作，如果该像素之前的像素的击中标志已被清除，则执行该像素的数据读出操作，通过数据总线传输所述信息分离单元所输出的前沿时间戳、后沿时间戳和像素的地址编码，信息读出后清除该像素的击中标志。

2.根据权利要求1所述的全信息读出的像素单元电路，其中，

所述入射电荷探测单元包括前置放大器、恒流源和比较器，恒流源作为所述前置放大器的反馈放电结构，入射电荷输入至前置放大器，从前置放大器输出三角波，通过比较器转换为数字脉冲，该数字脉冲的底宽与入射电荷量成正比。

3.一种像素单元电路的全信息读出方法，包括以下步骤：

入射电荷探测步骤，将入射电荷转换为数字脉冲输出，数字脉冲的底宽与入射电荷量成正比；

信息分离步骤，从所述数字脉冲分离出入射电荷的到达时间和电荷量，并生成像素的地址编码；

信息读出步骤，当像素单元有入射电荷到达时，根据优先仲裁逻辑，读出入射电荷的到达时间、电荷量、以及像素的地址编码，

所述信息分离步骤进一步包括以下步骤：

脉冲前沿检测步骤，检测所述入射电荷探测步骤输出的数字脉冲的前沿，并产生锁存短脉冲；

第一锁存步骤，脉冲前沿检测步骤所产生的锁存短脉冲触发第一锁存器锁存该前沿的时刻的时间戳标志，即入射电荷的到达时间；

脉冲后沿检测步骤，检测所述入射电荷探测步骤输出的数字脉冲的后沿，并产生锁存短脉冲；

第二锁存步骤，脉冲后沿检测步骤所产生的锁存短脉冲触发第二锁存器锁存该后沿的时刻的时间戳标志，前沿时间戳和后沿时间戳的差对应于电荷量；

像素地址编码生成步骤，输出所击中的像素的地址编码；

击中标志生成步骤，当所述入射电荷探测步骤输出数字脉冲时，生成击中标志，

所述信息读出步骤进一步包括优先级仲裁步骤，当击中标志生成步骤生成击中标志时，通过该像素单元所在的列总线发出读出请求信号，当接收到读出应答信号时，判断该像素之前的像素的击中标志是否存在，如果存在击中标志，则不执行该像素的数据读出操作，如果该像素之前的像素的击中标志已被清除，则执行该像素的数据读出操作，通过数据总线传输所述信息分离步骤所输出的前沿时间戳、后沿时间戳和像素的地址编码，信息读出后清除该像素的击中标志。

4.根据权利要求3所述的像素单元电路的全信息读出方法，其中，

入射电荷探测步骤进一步包括以下步骤：入射电荷输入至前置放大器，恒流源作为所述前置放大器的反馈放电结构，从前置放大器输出三角波，三角波通过比较器被转换为数字脉冲，该数字脉冲的底宽与入射电荷量成正比。