[发明专利]一种像元级的时刻鉴别电路

说明书

本发明公开了一种像元级的时刻鉴别电路，输入脉冲电压连接比较器的反相输入端，比较器的同相输入端接阈值电压，比较器的输出端经固定延迟单元连接反相器后输入整形驱动单元作为输出，反相器由第三P型晶体管和第四N型晶体管组成，比较器的输出端还经低通滤波单元连接第八N型晶体管的栅极，所述第八N型晶体管的源极接地，漏极通过上拉电阻连接供电电压，所述第八N型晶体管的漏极还连接第一P型晶体管的栅极，第一P型晶体管的源极连接供电电压，所述第一P型晶体管的漏极连接第三P型晶体管的源极，所述第三P型晶体管的源极和第四N型晶体管的源极连接外部公用偏置电路。可以应用于阵列激光雷达测距电路的每个像元，提高了时刻鉴别精度。

技术领域

本发明涉及一种时刻鉴别电路，具体地涉及一种像元级的时刻鉴别电路，可以适用于阵列激光雷达测距电路。

背景技术

阵列激光雷达测距电路阵列规模达到64×64像元甚至更大，激光雷达读出电路只能采用单片集成的方法实现。电路阵列中的每个像元均包含跨阻放大器（TIA）、时刻鉴别电路和时间数字转换电路。APD光敏芯片将接收到的激光窄脉冲回波信号转换成电流信号。TIA对APD输出的电流信号进行放大并转换成一定幅度的电压信号；时刻鉴别电路是对TIA输出电压进行实时监测，以产生用于记录激光脉冲飞行时间开始和停止的信号，它的性能决定着飞行时间探测的精度，其核心是一个高速比较器。

传统的固定阈值检测是最普通的时刻鉴别方法，只需通过一个比较器和一个参考电压，就可获取回波脉冲前沿到来的时刻信息，结构较简单。然而，如图1所示，这种鉴别方式所获得的前沿时刻会有较大的误差，其主要是受到回波脉冲的几何形状和幅度等因素的影响，即使同一时刻到达的信号，也会因为信号幅度的不同会导致时刻鉴别偏差。

公告号为CN 210109328 U的专利公开了一种时刻鉴别电路及激光雷达装置，所述时刻鉴别电路包括：自动增益模块，延时模块，衰减模块，第一比较器，第二比较器和与门模块；所述自动增益模块输入端与输入信号连接，输出端分别与所述延时模块的输入端和所述衰减模块的输入端连接；所述延时模块的输出端与所述第一比较器的输入端连接；所述衰减模块的输出端分别与所述第一比较器和所述第二比较器的输入端连接；所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端分别与所述与门模块的两个输入端连接；所述与门模块输出时刻鉴别信号。其通过采用自动增益模块，使电路的增益自动地随输入信号强度而调整，进而可以消除误差，提高时间的鉴别精度。其通过自动增益模块使电路的增益自动地随输入信号强度而调整，使得电路结构复杂并不适用于规模大的电路阵列。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种像元级的时刻鉴别电路，可以应用于阵列激光雷达测距电路的每个像元，可根据输入脉冲电压幅度的大小自动调整比较器的输出前沿时间，保证其不受输入脉冲电压幅度的影响，提高了时刻鉴别精度。

本发明的技术方案是：

一种像元级的时刻鉴别电路，输入脉冲电压连接比较器的反相输入端，比较器的同相输入端接阈值电压，比较器的输出端经固定延迟单元连接反相器后输入整形驱动单元作为输出，所述反相器由第三P型晶体管和第四N型晶体管组成，所述比较器的输出端还经低通滤波单元连接第八N型晶体管的栅极，所述第八N型晶体管的源极接地，漏极通过上拉电阻连接供电电压，所述第八N型晶体管的漏极还连接第一P型晶体管的栅极，第一P型晶体管的源极连接供电电压，所述第一P型晶体管的漏极连接第三P型晶体管的源极，所述第三P型晶体管的源极和第四N型晶体管的源极连接外部公用偏置电路。

优选的技术方案中，所述外部公用偏置电路包括第六P型晶体管和第七N型晶体管，所述第六P型晶体管的源极连接供电电压，栅极连接漏极，所述第六P型晶体管的漏极连接第七N型晶体管的漏极，所述第七N型晶体管的栅极连接外部偏压，所述第七N型晶体管的源极接地。

优选的技术方案中，所述第三P型晶体管的源极通过第二P型晶体管连接外部公用偏置电路，所述第四N型晶体管的源极通过第五N型晶体管连接外部公用偏置电路。