[发明专利]一种应用于SPAD探测器的高计数范围的模拟计数电路

摘要

本发明公开了一种应用于SPAD探测器的高计数范围的模拟计数电路。该电路由一个计数电容C、1个电阻R和15个MOS管组成，其中NMOS管MN3和MN4，PMOS管MP6，MP7，MP8和MP9以及电阻R构成一个Cascode偏置电路，为计数电路提供偏置，同时该偏置电路还为计数电路的输出跟随器提供了一个电流源负载，保证了计数器的线性输出，该偏置电路还为限流PMOS管MP2提供了一个较高电平的偏置电压，在计数电容充电的支路上起到了一个限制导通电流过大的作用。本发明还提出一种利用上述应用于SPAD探测器的高计数范围的模拟计数电路进行计数的方法，其包含复位阶段，计数阶段和读出阶段三和阶段。本发明可以降低电容面积，且计数范围大，本发明还具有像素单元的填充系数高的优点。

主权项

一种应用于SPAD探测器的高计数范围的模拟计数电路，其特征在于电路由一个计数电容C、1个电阻R和15个MOS管组成，其中NMOS管MN3和MN4，PMOS管MP6，MP7，MP8和MP9以及电阻R构成一个Cascode偏置电路，为计数电路提供偏置，同时该偏置电路还为计数电路的输出跟随器提供了一个电流源负载，保证了计数器的线性输出，该偏置电路还为限流PMOS管MP2提供了一个较高电平的偏置电压，在计数电容充电的支路上起到了一个限制导通电流过大的作用，PMOS管MP0是电荷注入管，为信号输入开关，其栅极接一个脉冲信号in，源极接电源电压VDD，其漏极与PMOS管MP1管的源极相连；MP1是隔离管，其栅极接电源电压VDD，其漏极与限流PMOS管MP2的源极接在一起；MP2为限流管，其栅极接的电压偏置由Cascode偏置电路提供，其作用是在电容充电的瞬间限制住充电电流的大小，PMOS管MP2的漏极接电容C的上极板；NMOS管MN0为一个复位开关，MN0的栅极接一个复位信号Clear，漏极接计数电容C的正极板，源极接计数电容的下极板，即GND；NMOS管MN1、MN2、MN3和MN4构成NMOS管电流镜；PMOS管MP4和MP5构成PMOS管电流镜，这两个电流镜的作用是将Cascode偏置电路的偏置电流传递到输出端out所在的支路，最终PMOS管MP4相当于跟随器PMOS管MP3的电流源负载；PMOS管MP3是电压跟随器，负责最后将计数电容上的电压信号传递到输出端out，作为计数的输出结果。