APD暗电流补偿模拟前端电路及APD暗电流补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种APD暗电流补偿模拟前端电路及APD暗电流补偿方法，该电路100包括APD光电转换子电路101、APD暗电流补偿子电路102、双通道匹配子电路103、全差分放大子电路104及缓冲子电路105；其中，所述双通道匹配子电路103的第一输入端与第二输入端分别电连接所述APD光电转换子电路101与所述APD暗电流补偿子电路102；所述全差分放大子电路104电连接于所述双通道匹配子电路103与所述缓冲子电路105之间。本发明专利技术采用APD暗电流补偿子电路，产生与APD光电转换子电路中暗电流相等的补偿电流，并同时输入全差分放大电路的输入端，利用差分放大电路能够抑制共模信号的能力，消除了APD暗电流对输出电压的影响，且该结构简单。

APD dark current compensation analog front end circuit and APD dark current compensation method

The present invention relates to a APD dark current compensation analog front end circuit and APD dark current compensation method, the circuit includes 100 sub APD photoelectric conversion circuit 101, APD dark current compensation circuit 102, dual channel matching circuit 103, a fully differential buffer circuit 104 and put sub sub circuit 105; wherein, the double channel matching circuit 103 of the first input terminal and the second input terminals are respectively electrically connected with the photoelectric conversion circuit of APD 101 and the APD dark current compensation circuit 102; the full differential amplifier circuit 104 parts are electrically connected to the dual channel matching circuit 103 and the buffer circuit 105. The invention adopts APD dark current compensation circuit, generating compensation current and dark current equal sub APD photoelectric conversion circuit, and the input of the differential amplifier circuit, the differential amplifier circuit can suppress common mode signal, eliminate the influence of APD on dark current of the output voltage, and the simple structure.

【技术实现步骤摘要】
APD暗电流补偿模拟前端电路及APD暗电流补偿方法
本专利技术属激光雷达
，特别涉及一种APD暗电流补偿模拟前端电路及APD暗电流补偿方法。
技术介绍
激光雷达系统中，其接收器模块是接收光学回波信号并将光学信号转换为电信号，接收器模块主要由光电转换器和模拟前端电路组成。由于雪崩光电二极管(avalanchephotodiode，简称APD)具有较高探测灵敏度，能够探测微弱光信号；对于相同功率激光发射器，探测距离远，在激光雷达接收器中广泛应用。然而，雪崩光电二极管在无光照条件下，产生固有的电流，即暗电流，导致激光雷达接收器在无光照时也会输出一定的电压信号，极易产生误差信号。现有激光雷达模拟前端电路技术均对APD暗电流没有合适处理。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的一个实施例提供了一种APD暗电流补偿模拟前端电路。该电路100包括APD光电转换子电路101、APD暗电流补偿子电路102、双通道匹配子电路103、全差分放大子电路104及缓冲子电路105；其中，双通道匹配子电路103的第一输入端与第二输入端分别电连接APD光电转换子电路101与APD暗电流补偿子电路102；全差分放大子电路104电连接于双通道匹配子电路103与缓冲子电路105之间。在本专利技术的一个实施例中，APD暗电流补偿子电路102包括运算放大器AMP、可变电阻器REXT、第一MOS管M1第二MOS管M2、第三MOS管M3；其中，第二MOS管M2、第一MOS管M1及可变电阻器REXT依次串接于电源端VDD与接地端GND之间；运算放大器AMP的同相输入端电连接参考电压端Vref，反相输入端电连接第一MOS管M1的源极，输出端电连接第一MOS管M1的栅极；第二MOS管M2的栅极与漏极相连；第三MOS管M3的栅极电连接第二MOS管M2的栅极，源极电连接电源端VDD，漏极作为APD暗电流补偿子电路102的输出端电连接双通道匹配子电路103的第二输入端。在本专利技术的一个实施例中，述双通道匹配子电路103包括第一开环放大器A1、第二开环放大器A2、第一反馈器件X1及第二反馈器件X2；其中，第一开环放大器A1中PMOS管的源极电连接电源端VDD、NMOS管的源极电连接接地端GND；第二开环放大器A2中PMOS管的源极电连接电源端VDD、NMOS管的源极电连接接地端GND；第一反馈器件X1电连接于第一开环放大器A1的输入端与输出端之间；第二反馈器件X2电连接于第二开环放大器A2的输入端与输出端之间；第一开环放大器A1的输入端为双通道匹配子电路103的第一输入端电连接APD光电转换子电路101；第二开环放大器A2的输入端作为双通道匹配子电路103的第二输入端电连接APD暗电流补偿子电路102；第一开环放大器A1的输出端作为双通道匹配子电路103的第一输出端电连接全差分放大子电路104第一输入端；第二开环放大器A2的输出端作为双通道匹配子电路103的第二输出端电连接全差分放大子电路104第二输入端。在本专利技术的一个实施例中，第一反馈器件X1与第二反馈器件X2均为电阻器。在本专利技术的一个实施例中，全差分放大子电路104由多个结构相同的全差分放大器依次级联形成；其中，后一级全差分放大器的同相输入端电连接前一级全差分放大器的反相输出端；后一级全差分放大器的反相输入端电连接前一级全差分放大器的同相输出端。在本专利技术的一个实施例中，全差分放大器包括第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11及第一电流源ID1；其中，第十MOS管M10、第八MOS管M8及第一电流源ID1依次串接于电源端VDD与接地端GND之间；第十一MOS管M11与第九MOS管M9依次串接于电源端VDD与第八MOS管M8与第一电流源ID1串接形成的节点之间；第十MOS管M10的栅极与漏极相电连接；第十一MOS管M11的栅极与漏极相电连接；第九MOS管M9的栅极为全差分放大器的同相输入端；第八MOS管M8的栅极为全差分放大器的反相输入端；第十MOS管M10与第八MOS管M8串接形成的节点为全差分放大器的同相输出端；第十一MOS管M11与第九MOS管M9串接形成的节点为全差分放大器的反相输出端。在本专利技术的一个实施例中，缓冲子电路105包括第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、第一电阻R1、第二电阻R2及第二电流源ID2；其中，第一电阻R1、第十二MOS管M12及第二电流源ID2依次串接于电源端VDD与接地端GND之间；第二电阻R2与第十三MOS管M13依次串接于电源端VDD与第十二MOS管M12与第二电流源ID2串接形成的节点之间；第十三MOS管M13的栅极为缓冲子电路105的同相输入端；第十二MOS管M12的栅极为缓冲子电路105的反相输入端；第一电阻R1与第十二MOS管M12串接形成的节点为缓冲子电路105的同相输出端；第二电阻R2与第十三MOS管M13串接形成的节点为缓冲子电路105的反相输出端。在本专利技术的一个实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2的电阻值均为50Ω或者均为75Ω。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种APD暗电流补偿方法，该方法包括：第1步、将光信号转换为电信号；第2步、根据所述电信号形成补偿电流；第3步、根据所述电信号与所述补偿电流形成双路输出电压；第4步、将所述双路输出电压放大并输出到负载中。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的APD暗电流补偿模拟前端电路，采用APD暗电流补偿子电路，产生与APD光电转换子电路中暗电流相等的补偿电流，并同时输入全差分放大电路的输入端，利用差分放大电路能够抑制共模信号的能力，消除了APD暗电流对输出电压的影响。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种APD暗电流补偿模拟前端电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种APD暗电流补偿子电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种双通道匹配子电路的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种全差分放大子电路的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种全差分放大器的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种缓冲子电路的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种APD暗电流补偿方法。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种APD暗电流补偿模拟前端电路的结构示意图。该电路100包括APD光电转换子电路101、APD暗电流补偿子电路102、双通道匹配子电路103、全差分放大子电路104及缓冲子电路105；其中，双通道匹配子电路103的第一输入端与第二输入端分别电连接APD光电转换子电路101与APD暗电流补偿子电路102；全差分放大子电路104电连接于双通道匹配子电路103与缓冲子电路105之间。本实施例提供的APD暗电流补偿模拟前端电路，采用APD暗电流补偿子电路，产生与APD光电转换子电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种APD暗电流补偿模拟前端电路(100)，其特征在于，包括APD光电转换子电路(101)、APD暗电流补偿子电路(102)、双通道匹配子电路(103)、全差分放大子电路(104)及缓冲子电路(105)；其中，所述双通道匹配子电路(103)的第一输入端与第二输入端分别电连接所述APD光电转换子电路(101)与所述APD暗电流补偿子电路(102)；所述全差分放大子电路(104)电连接于所述双通道匹配子电路(103)与所述缓冲子电路(105)之间。

【技术特征摘要】
1.一种APD暗电流补偿模拟前端电路(100)，其特征在于，包括APD光电转换子电路(101)、APD暗电流补偿子电路(102)、双通道匹配子电路(103)、全差分放大子电路(104)及缓冲子电路(105)；其中，所述双通道匹配子电路(103)的第一输入端与第二输入端分别电连接所述APD光电转换子电路(101)与所述APD暗电流补偿子电路(102)；所述全差分放大子电路(104)电连接于所述双通道匹配子电路(103)与所述缓冲子电路(105)之间。2.根据权利要求1所述的APD暗电流补偿模拟前端电路(100)，其特征在于，所述APD暗电流补偿子电路(102)包括运算放大器(AMP)、可变电阻器(REXT)、第一MOS管(M1)第二MOS管(M2)、第三MOS管(M3)；其中，所述第二MOS管(M2)、所述第一MOS管(M1)及所述可变电阻器(REXT)依次串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；所述运算放大器(AMP)的同相输入端电连接参考电压端(Vref)，反相输入端电连接所述第一MOS管(M1)的源极，输出端电连接所述第一MOS管(M1)的栅极；所述第二MOS管(M2)的栅极与漏极相连；所述第三MOS管(M3)的栅极电连接所述第二MOS管(M2)的栅极，源极电连接所述电源端(VDD)，漏极作为所述APD暗电流补偿子电路(102)的输出端电连接所述双通道匹配子电路(103)的第二输入端。3.根据权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述双通道匹配子电路(103)包括第一开环放大器(A1)、第二开环放大器(A2)、第一反馈器件(X1)及第二反馈器件(X2)；其中，所述第一开环放大器(A1)中PMOS管的源极电连接所述电源端(VDD)、NMOS管的源极电连接所述接地端(GND)；所述第二开环放大器(A2)中PMOS管的源极电连接所述电源端(VDD)、NMOS管的源极电连接所述接地端(GND)；所述第一反馈器件(X1)电连接于所述第一开环放大器(A1)的输入端与输出端之间；所述第二反馈器件(X2)电连接于所述第二开环放大器(A2)的输入端与输出端之间；所述第一开环放大器(A1)的输入端为所述双通道匹配子电路(103)的第一输入端电连接所述APD光电转换子电路(101)；所述第二开环放大器(A2)的输入端作为所述双通道匹配子电路(103)的第二输入端电连接所述APD暗电流补偿子电路(102)；所述第一开环放大器(A1)的输出端作为所述双通道匹配子电路(103)的第一输出端电连接所述全差分放大子电路(104)第一输入端；所述第二开环放大器(A2)的输出端作为所述双通道匹配子电路(103)的第二输出端电连接所述全差分放大子电路(104)第二输入端。4.根据权利要求3所述的APD暗电流补偿模拟前端电路(100)，其特征在于，所述第一反馈器件(X1)与第二反馈器件(X2)均为电阻器。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩，马瑞，刘马良，朱樟明，刘帘曦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学昆山创新研究院，西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32