本文選題：讀出電路 + 蓋革模式雪崩光電二極管��； 參考：《紅外與激光工程》2017年01期

【摘要】：提出并設(shè)計(jì)了一種適用于激光3D成像的蓋革模式雪崩光電二極管(Geiger-mode avalanche photodiode,GM-APD)陣列像素讀出電路。基于飛行時(shí)間(time-of-flight,TOF)原理,像素讀出電路主要由兩部分組成:有源淬火電路(active quenching circuit,AQC)和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital converter,TDC)。所采用的TDC是粗細(xì)結(jié)合的兩段式計(jì)數(shù)方式,成功實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘頻率和時(shí)間分辨率間的折中�；趦�(nèi)插技術(shù),由粗計(jì)數(shù)的線性反饋移位寄存器和細(xì)計(jì)數(shù)的延時(shí)線型TDC共同實(shí)現(xiàn)了高達(dá)18-bit的動(dòng)態(tài)范圍。同時(shí)兩者的時(shí)鐘頻率分別降低至250 MHz和500 MHz,分別是常規(guī)設(shè)計(jì)頻率的1/20和1/10,大大降低了設(shè)計(jì)和應(yīng)用難度。電路采用SMIC 0.18μm工藝設(shè)計(jì),后仿結(jié)果顯示達(dá)到了200 ps的高精度時(shí)間分辨率,對應(yīng)的距離分辨率為3 cm,完全能夠滿足3 km激光3D成像中的測距要求。像素電路版圖面積小于50×95μm2,總功耗為0.89 m W,具有小面積和低功耗的優(yōu)勢。
[Abstract]:A Gaeger-mode avalanche photodiodes (GM-APD) array pixel readout circuit for 3D laser imaging is proposed and designed. Based on time-of-flight (TOF) principle, pixel readout circuit consists of two parts: active quenching circuit AQC and time-to-digital convertor. The TDC is a two-stage counting method, which realizes the compromise between clock frequency and time resolution. Based on interpolation technique, the linear feedback shift register with coarse count and time-delay linear TDC with fine count are used to realize the dynamic range up to 18-bit. At the same time, the clock frequency is reduced to 250 MHz and 500 MHz, respectively, which is 1 / 20 and 1 / 10 of the conventional design frequency, which greatly reduces the difficulty of design and application. The circuit is designed by SMIC 0.18 渭 m process. The post-simulation results show that the precision time resolution of 200 PS is achieved, and the corresponding range resolution is 3 cm, which can fully meet the requirement of ranging in 3km laser 3D imaging. The layout area of the pixel circuit is less than 50 脳 95 渭 m ~ 2 and the total power consumption is 0.89 MW, which has the advantages of small area and low power consumption.
【作者單位】： 天津市成像與感知微電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津大學(xué));桂林理工大學(xué)廣西空間信息與測繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家海洋局項(xiàng)目(cxsf-39)
【分類號(hào)】：TN702;TN312.7

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2038868