[发明专利]一种SPAD控制电路、SPAD阵列和激光测距装置

说明书

本发明公开了一种SPAD控制电路、SPAD阵列和激光测距装置，涉及电路设计领域，包括第一电流源、第二电流源、电容和第一反相单元。当SPAD被光子触发生成雪崩电流之后，基于电容两端电压不能突变的特性，SPAD阴极的电压以及电容的第二端的电压均迅速变低，SPAD控制电路的输出端输出高电平，此时为死区时间的开始时间。同时第二电流源为电容的第二端充电，当电容的第二端的电压达到第一反相单元的翻转电压时第一反相单元的输出端也即SPAD控制电路的输出端输出低电平，此时为死区时间的结束时间。本发明能为SPAD提供死区时间且在SPAD和第一反相单元之间不需要设置复杂的电平移位电路，可以减小芯片面积。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种SPAD控制电路、SPAD阵列和激光测距装置。

背景技术

激光测距装置通常包括SPAD(Single Photo Avalanche Diode，单光子雪崩二极管)和控制电路。SPAD检测到光子后会产生雪崩电流，为了让SPAD正常进行下一次光子检测需要由控制电路将雪崩电流淬灭，淬灭雪崩电流的时间被称为死区时间。控制电路通常由模拟电路和数字电路共同构成，但模拟电路的工作电压通常要高于数字电路的工作电压，在模拟电路向数字电路传递电压时数字电路中的MOS管等数字元件可能会因承受过大的电压而损坏，因此需要在控制电路中的模拟电路和数字电路之间设置用于将高电压转换为低电压的电平移位电路。现有技术中的电平移位电路的结构比较复杂，占用的芯片面积较大，不利于芯片的小型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种SPAD控制电路、SPAD阵列和激光测距装置，能为SPAD提供死区时间，且不需要设置复杂的电平移位电路，进而减小芯片面积。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种SPAD控制电路，包括第一电流源、第二电流源、电容和第一反相单元；

所述第一电流源的输入端连接第一供电电源，所述第二电流源的输入端连接第二供电电源，其中，所述第一供电电源的输出电压高于所述第二供电电源的输出电压；

所述第一电流源的输出端分别与所述电容的第一端以及SPAD的阴极连接，所述SPAD的阳极与第三供电电源连接，其中，所述第三供电电源用于为所述SPAD提供反向击穿的负电压，所述电容的第二端分别与所述第二电流源的输出端以及所述第一反相单元的输入端连接，所述第一反相单元的输出端为所述SPAD控制电路的输出端，所述第一反相单元的供电端与第二供电电源连接。

优选的，所述第一反相单元为施密特触发器；

所述施密特触发器的输入端作为所述第一反相单元的输入端，所述施密特触发器的输出端作为所述第一反相单元的输出端。

优选的，所述第一电流源为第一MOS管，所述第二电流源为第二MOS管；

所述第一MOS管的控制端与第一偏置电压连接，所述第一MOS管的输入端为所述第一电流源的输入端，所述第一MOS管的输出端为所述第一电流源的输出端；

所述第二MOS管的控制端与第二偏置电压连接，所述第二MOS管的输入端为所述第二电流源的输入端，所述第二MOS管的输出端为所述第二电流源的输出端。

优选的，还包括第三MOS管，用于在所述SPAD被光子触发并产生雪崩电流后，将所述SPAD的阴极的电压下拉，以便所述SPAD脱离雪崩状态；

所述第三MOS管的输入端与所述SPAD的阴极连接，所述第三MOS管的输出端接地，所述第三MOS管的控制端与所述第一反相单元的输出端连接。

优选的，还包括：

与所述SPAD的阴极连接的充电电路，用于在所述SPAD被光子触发并产生雪崩电流后为所述SPAD快速充电，以便所述SPAD在下一次有光子输入时被触发。