一種apd像元塊輸出電壓四通道選擇電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涉及雪崩光電二極管（AvalanchePhotoDiodeAPD)陣列領(lǐng)域，更具 體地，涉及一種2X2AH)像元塊輸出電壓四通道選擇電路。
【背景技術(shù)】
[0002] Aro陣列讀取電路廣泛應(yīng)用于通信、成像以及測(cè)距等方面，特別是在軍事領(lǐng)域有著 重要的用途，傳統(tǒng)的Aro陣列只能進(jìn)行單像素感光檢測(cè)，并輸出單點(diǎn)電壓，對(duì)于多點(diǎn)感光和 多點(diǎn)電壓對(duì)應(yīng)電壓通道輸出的研究極少，而多點(diǎn)感光接受到的光照面積更大，可以根據(jù)多 個(gè)Aro單元光照情況，主動(dòng)快速調(diào)整光斑位置，同時(shí)通過(guò)多點(diǎn)電壓大小，可以對(duì)光斑位置進(jìn) 行微調(diào)，從而進(jìn)行精確定位，所以設(shè)計(jì)一種多通道電壓輸出電路具有重要的意義和價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中僅有單點(diǎn)電壓輸出的情況，使得光照位置確定不精確的問(wèn)題，本 申請(qǐng)?zhí)峁┑氖且环N2X2AH)像元塊輸出電壓四通道選擇電路，其中通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵組件如選 擇控制電路和通道選擇電路的具體結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了像元塊電壓 依次輸出，同時(shí)具備精確定位等優(yōu)點(diǎn)，因而尤其適用于多點(diǎn)電壓輸出的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種2X2Aro像元塊輸出電壓 四通道選擇電路，其特征在于，
[0005] 所述2X2Aro像元塊包括四個(gè)相鄰APD單元APD1、APD2、APD3、APD4,每個(gè)所述 Aro單元包括地址選擇控制電路和四通道選擇電路，所述像元塊輸出電壓四通道選擇電路 包括所述像元塊中每個(gè)所述Aro單元的所述地址選擇電路和每個(gè)所述Aro單元的四通道選 擇電路；
[0006] 所述地址選擇控制電路用于選擇出像元塊中首地址，即所述APD1的選擇控制信 號(hào)SEL1 = 1 ;
[0007] 所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1與自身四通道選擇電路的通道1開(kāi)關(guān)相連，與所 述APD2的四通道選擇電路的通道2連接，與所述APD3的四通道選擇電路的通道3連接，與 所述APD4的四通道選擇電路的通道4連接；
[0008] 所述像元塊通過(guò)所述地址選擇控制電路和所述四通道選擇電路實(shí)現(xiàn)了所述四個(gè) 相鄰APD單元電壓的依次輸出。
[0009] 優(yōu)選地，所述四通道選擇電路包括四個(gè)電壓傳輸通道，其中，每個(gè)電壓傳輸通道通 過(guò)開(kāi)關(guān)控制；
[0010] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種2X2Aro像元塊電壓依次輸出方法，其特征 在于，所述2X2Aro像元塊包括四個(gè)相鄰APD單元APD1、APD2、APD3、APD4，每個(gè)像素包括地 址選擇控制電路和四通道選擇電路，所述地址選擇控制電路用于選擇出像元塊中首地址， 即所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1 = 1，所述方法包括以下步驟：
[0011] (1)當(dāng)該像元塊受到光照后，經(jīng)過(guò)上述地址選擇控制電路處理后，首地址APD1選 擇控制信號(hào)SEL1 = 1，另外三個(gè)相鄰的APD單元地址選擇控制信號(hào)分別為SEL2 = 0,SEL3 =0,SEL4 = 0 ;
[0012] (2)控制所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1與自身四通道選擇電路的通道1開(kāi)關(guān)相 連，與所述APD2的四通道選擇電路的通道2連接，與所述APD3的四通道選擇電路的通道3 連接，與所述APD4的四通道選擇電路的通道4連接；
[0013] (3)依次輸出所述2X2APD像元塊所對(duì)應(yīng)的電壓￥1、￥2、￥3、￥4，其大小可以根據(jù) 光電二極管轉(zhuǎn)換的電流來(lái)確定。
[0014] 優(yōu)選地，所述方法還包括，步驟（4)通過(guò)調(diào)整使得VI=V2 =V3 =V4,來(lái)精確定位 光束的位置。
[0015] 總體而言，按照本發(fā)明的上述技術(shù)構(gòu)思與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu) 占.
[0016] 本發(fā)明多點(diǎn)電壓輸出接受到的光束范圍更大，可以根據(jù)多點(diǎn)電壓大小，自動(dòng)調(diào)整 光束位置，實(shí)現(xiàn)精確定位。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的原理圖；
[0018] 圖2是電壓通道開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)連接圖；
[0019] 圖3是單個(gè)開(kāi)關(guān)原理圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明APD像素單元圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022] 如圖4所示，本發(fā)明采用的APD結(jié)構(gòu)包括光電二極管1、地址選擇控制電路2、地址 編碼電路3以及地址輸出電路4。當(dāng)探測(cè)器工作時(shí)每個(gè)ΑΗ)均處于可探測(cè)光的工作模式，即 相應(yīng)的光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)光檢測(cè)使能信號(hào)Light_EN，若檢 測(cè)到光電流信號(hào)，則Light_EN= 1，否則Light_EN= 0。
[0023] 參看圖1，一個(gè)2X2APD像元塊包括四個(gè)相鄰APD單元1、2、3、4,每個(gè)像素包括地 址選擇控制電路ADDR_SEL和通道選擇電路CHAN_SEL，地址選擇控制電路ADDR_SEL用于選 擇出像元塊中首地址。所述的22APD像元塊由四個(gè)相鄰的APD單元構(gòu)成，由于每次激光回 波每次只能最多只能照射到2X2APD(至少一個(gè)）單元上，只有相鄰4個(gè)APD有光電流輸 入；當(dāng)該像元塊受到光照后，只有首地址APD1選擇控制信號(hào)"SEL1 = 1"，另外三個(gè)相鄰的 APD單元地址選擇控制信號(hào)分別為SEL2 = 0,SEL3 = 0,SEL4 = 0,同時(shí)未受到光照的其余 所有APD單元中的地址選擇控制信號(hào)SEL也均為0,當(dāng)SEL= 1時(shí)，通道選擇電路中的對(duì)應(yīng) 的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，當(dāng)SEL= 0時(shí)，通道選擇電路中的對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)處于默認(rèn)狀態(tài)，即斷開(kāi)狀態(tài)，因此 只有受到光照的2X2AH)像元塊中APD1的控制信號(hào)SEL1 = 1，使得該控制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。由于APD1的SEL1與自身通道選擇電路CHAN_SEL1的通道1開(kāi)關(guān)相連，與APD2 的通道選擇電路CHAN_SEL2的通道2連接，與APD3的通道選擇電路CHAN_SEL3的通道3連 接，與APD4的通道選擇電路CHAN_SEL4的通道4連接，這樣SEL1 = 1時(shí)，APD1的通道1開(kāi) 關(guān)導(dǎo)通，通道2、3、4所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，APD1電壓通過(guò)通道1輸出；APD2的通道2開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通，通道1、3、4所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，APD2電壓通過(guò)通道2輸出；APD3的通道3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通， 通道1、2、4所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，APD3電壓通過(guò)通道3輸出；APD4的通道4開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，通 道1、2、3所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，APD4電壓通過(guò)通道4輸出，即受到光照的AH)像元塊APD1、 APD2、APD3和APD4產(chǎn)生的電壓分別通過(guò)通道1、通道2、通道3和通道4輸出，依次輸出電 壓VI、V2、V3、V4，其大小可以根據(jù)光電二極管轉(zhuǎn)換的電流來(lái)確定。通過(guò)四個(gè)輸出電壓的大 小，可以確定光束位置，當(dāng)四個(gè)電壓大小相等時(shí)，實(shí)現(xiàn)光束位置的精確定位。與傳統(tǒng)的單點(diǎn) 定位相比，本發(fā)明多點(diǎn)電壓輸出接受到的光束范圍更大，可以根據(jù)多點(diǎn)電壓大小，自動(dòng)調(diào)整 光束位置，實(shí)現(xiàn)精確定位。
[0024] 參看圖2,每個(gè)APD單元的通道選擇電路包括四個(gè)傳輸門(mén)，分別為T(mén)G1、TG2、TG3和 TG4,傳輸門(mén)輸入端均與該單元讀取的像元電壓Pixel_Vol相連，TG1、TG2、TG3和TG4的通 道選擇開(kāi)關(guān)分別與地址選擇控制信號(hào)lst、2nd、3rd、4th連接，其中，1st控制信號(hào)為該單元 自身地址選擇控制信號(hào)，2nd為該單元左側(cè)相鄰單元的地址控制信號(hào)，3rd為該單元上方相 鄰單元地址控制信號(hào)，4th為該單元左斜上方相鄰單元地址控制信號(hào)。每次光照，2x2AH)像 元塊中只有首地址的地址選擇控制信號(hào)為"1"有效，使得首地址所在單元TG1導(dǎo)通，電壓從 通道1輸出，相鄰單元電壓分別從其他不同通道輸出。
[0025] 參看圖3,每個(gè)通道開(kāi)關(guān)包括一個(gè)反相器和一個(gè)傳輸門(mén)，傳輸門(mén)包括一個(gè)并聯(lián)的 NM0S管和PM0S管，其中，NM0S管柵極直接與本單元地址控制信號(hào)相連，控制信號(hào)通過(guò)一個(gè) 反相器和PM0S管柵極相連，當(dāng)SEL= 1時(shí)，傳輸門(mén)導(dǎo)通，信號(hào)直接通過(guò)傳輸門(mén)輸出。
[0026] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種2X2APD像元塊輸出電壓四通道選擇電路，其特征在于， 所述2X2ATO像元塊包括四個(gè)相鄰APD單元APD1、APD2、APD3、APD4，每個(gè)所述APD單元 包括地址選擇控制電路和四通道選擇電路，所述像元塊輸出電壓四通道選擇電路包括所述 像元塊中每個(gè)所述Aro單元的所述地址選擇電路和每個(gè)所述Aro單元的四通道選擇電路； 所述地址選擇控制電路用于選擇出像元塊中首地址，即所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1 = 1； 所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1與自身四通道選擇電路的通道1開(kāi)關(guān)相連，與所述APD2的四通道選擇電路的通道2連接，與所述APD3的四通道選擇電路的通道3連接，與所 述APD4的四通道選擇電路的通道4連接； 所述像元塊通過(guò)所述地址選擇控制電路和所述四通道選擇電路實(shí)現(xiàn)了所述四個(gè)相鄰APD單元電壓的依次輸出。2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述四通道選擇電路包括四個(gè)電壓傳輸通 道，其中，每個(gè)電壓傳輸通道通過(guò)開(kāi)關(guān)控制。3. -種2X2AH)像元塊電壓依次輸出方法，其特征在于，所述2X2AH)像元塊包括四個(gè) 相鄰APD單元APD1、APD2、APD3、APD4,每個(gè)所述APD單元包括地址選擇控制電路和四通道 選擇電路，所述地址選擇控制電路用于選擇出像元塊中首地址，即所述APD1的選擇控制信 號(hào)SEL1 = 1，所述方法包括以下步驟： (1) 當(dāng)該像元塊受到光照后，經(jīng)過(guò)上述地址選擇控制電路處理后，首地址APD1選擇控 制信號(hào)SEL1 = 1，另外三個(gè)相鄰的APD單元地址選擇控制信號(hào)分別為SEL2 = 0，SEL3 = 0， SEL4 = 0 ； (2) 控制所述APD1的選擇控制信號(hào)SEL1與自身四通道選擇電路的通道1開(kāi)關(guān)相連，與 所述APD2的四通道選擇電路的通道2連接，與所述APD3的四通道選擇電路的通道3連接， 與所述APD4的四通道選擇電路的通道4連接； ⑶依次輸出所述2X2APD像元塊所對(duì)應(yīng)的電壓VI、V2、V3、V4,其大小可以根據(jù)光電 二極管轉(zhuǎn)換的電流來(lái)確定。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，步驟（4)通過(guò)調(diào)整光照射 的位置使得VI=V2 =V3 =V4,來(lái)精確定位光束的位置。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種2×2APD像元塊四通道選擇電路，每個(gè)獨(dú)立的APD單元包括地址選擇控制電路和四通道選擇電路，地址選擇控制電路通過(guò)光檢測(cè)產(chǎn)生的控制信號(hào)，與四通道選擇電路開(kāi)關(guān)相連，其中，每個(gè)單元的控制信號(hào)與自身的通道1連接，并分別連到2×2像元塊中另外三個(gè)APD單元的通道2、通道3和通道4上。每次光照，只有像元塊首地址輸出控制信號(hào)有效，從而保證像元塊電壓依次從四個(gè)通道輸出。
【IPC分類(lèi)】H05B37/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105357820
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510759842
【發(fā)明人】余國(guó)義, 黃偉, 陳壯, 鄒雪城, 鄭朝霞
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日