[发明专利]一种用于探测光子数量和飞行时间的专用电路设计

权利要求书

1.一种用于探测光子数量和飞行时间的专用电路设计，包括信号输入模块、高速比较器模块、时间数字转换器和逻辑电路模块，其特征在于：

其电路设计具体为一种高时空分辨率的MCP探测器前端读出电路，包括信号输入模块、高速比较器模块、时间数字转换器和逻辑电路模块，来自探测器调到光电流信号，经过信号输入模块进入前端电路，然后通过比较器模块，比较器将模拟信号转变成数字信号，然后通过时间数字转换器来计算飞行时间，和输入的电荷量；

所述信号输入模块是由跨阻放大器构成，是三级放大器，采用共源结构，开环放大器由三个具有推挽输出结构的反相放大器级联构成；

所述高速比较器模块采用预放大级和判决级、缓冲器构成，

运放结构的比较器通常由多级运放级联组成，后面接反相器驱动数字电路，它具有精度高，失调电压小等优点；

所述时间数字转换器由粗计数模块、细计数模块、驱动器、逻辑电路构成、粗计数器由D触发器和半加器组成，细计数器由两个压控延迟链和D触发器组成，计数器A计算的是STOP上升沿和CLK上升沿的时间差，计数器B计算的是STOP下降沿与CLK上升沿的时间差，粗计数A和细计数A来计算飞行时间，粗计数A,B和细计数A,B来计算电荷量，粗计数模块可以提供大量程的计数，细计数模块可以提供50ps的时间精确度，粗计数和细计数模块输出结果输出到队列FIFO。

2.根据权利要求1所述的一种用于探测光子数量和飞行时间的专用电路设计，其特征在于：所述放大器，采用共源结构，为了能够使每级放大器由最大的跨导，同时增加放大器的增益带宽乘积，反相器结构放大器的晶体管Mp1~Mp3和Mn1~Mn3设置工作于放大状态，二极管连接的晶体管MD1~MD3用于设置各级反相器的输出端直流电平，电阻Rf连接在开环放大器的输出端和输入端，引入电压并联负反馈，降低开环放大器的输入端电阻。

3.根据权利要求1所述的一种用于探测光子数量和飞行时间的专用电路设计，其特征在于：所述FIFO采用双端口SRAMIP核作为数据的存放位置，并在其外层加上读写控制逻辑，并加以封装，最大程度优化了FIFO。