[发明专利]智能APD阵列读出装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种APD阵列读出系统及方法，尤其涉及一种高精度、小尺寸、智能化的APD阵列读出装置及方法。

背景技术

APD阵列读出系统现行技术有多种。标准的流程方案是供电系统→感光→光电转换→积分放大CTIA→采样保持S/H→输出缓冲→多路传输→监视系统成像，这种方案适合运用于单光子成像系统。其中，如图1所示的方案，优点是单个电路简单，成本较低，输出可调；缺点是：a，首先需要一个从高压转低压变换器；b，倍压电路带载能力弱，响应速度慢，带宽低；c，单向电压供电；d，每个APD器件需要一个该电路，若做成APD阵列将使系统十分复杂、十分庞大。还有一种局部方案如图2所示，优点是正向偏压易获得，缺点是：a，运放输出为负压，需要另外加偏置；b，无补偿校正，每个APD需要一套该电路，包括偏压，系统也十分庞大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高精度、小尺寸、智能化的APD阵列读出装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种智能APD阵列读出装置，包括输入模块A、功率变换模块B、直流变换模块C、APD阵列及智能控制模块D和读出系统E；

输入模块A、功率变换模块B、直流变换模块C依次电连接，直流变换模块C为智能控制模块D和读出系统E供电；所述输入模块A用于对市电输入进行整流滤波；所述功率变换模块B用于将市电整流滤波后的电压转化为多路稳定的直流电压；所述直流电压包括正向电压和/或负向电压；所述直流变换模块C用于将功率变换模块B输出的直流电压进一步转换为读出系统所需的精确的直流电压；所述精确的直流电压也包括正向电压和负向电压；所述精确的直流电压用于为读出系统E供电和智能控制模块D供电；

所述输入模块A包括依次电连接的AC输入接口、滤波及保护模块和桥堆；所述功率变换模块B包括依次电连接的功率变换器及其滤波器；所述直流变换模块C包括高频直流转直流变换器、运放供电电压模块、APD负向偏压模块和智能控制正向低压供电模块；

所述运放供电电压模块、APD负向偏压模块和智能控制正向低压供电模块分别与高频直流转直流变换器电连接；

所述智能控制模块D包括成像系统和智能IC；

所述读出系统E包括APD阵列和读出电路；

所述APD阵列中的APD器件的数量和读出电路数量相等，每个APD器件与一个读出电路电连接；每个APD器件和读出电路分别与智能IC电连接，智能IC还分别与成像系统、高频直流转直流变换器和智能控制正向低压供电模块电连接；

所述运放供电电压模块与读出电路电连接并且分别为读出电路提供正向电压电源和/或负向电压电源；

APD负向偏压模块与APD器件电连接并且为APD器件提供负向压偏置电压；

所述读出系统E用于光信号读出，将光信号转换为数字电信号并将所述数字电信号传送给智能控制模块D作分析；所述智能控制模块D用于对光信号进行分析并对APD阵列进行选址、控制和智能校正，同时也监控并调制APD的负向偏压；所述智能IC还对APD阵列中的各个APD器件的差异进行校正补偿。

作为本发明进一步改进的技术方案，智能IC通过选址接收读出系统E的读出电路的读出信号，并对读出信号进行处理，再将读出信号送至成像系统成像；智能控制模块D根据监测APD器件的偏压以及对标准图像的比对发出偏压校正控制信号给高频直流转直流变换器，使APD负向偏压模块和各个APD器件的CTIA的输出得到一次性校正。

作为本发明进一步改进的技术方案，功率变换模块B多路输出的稳定的直流电压为隔离电压或者非隔离电压。

为了实现上述技术目的，本发明提供的另一种技术方案为：一种智能APD阵列读出方法，包括以下步骤：

市电输入：通过输入模块A对市电输入进行整流滤波；所述输入模块A包括依次电连接的AC输入接口、滤波及保护模块和桥堆；

功率变换：通过功率变换模块B将市电整流滤波后的电压转化为多路稳定的直流电压；所述直流电压包括正向电压和/或负向电压；所述功率变换模块B包括依次电连接的功率变换器和滤波器

直流变换：通过直流变换模块C，将功率变换模块B输出的直流电压进一步转换为读出系统所需的精确的直流电压；所述精确的直流电压也包括正向电压和负向电压；所述精确的直流电压用于为读出系统E供电和智能控制模块D供电；