一种测距设备及其高压生成电路制造技术

本申请公开了一种测距设备及其高压生成电路，应用于测距技术领域，包括：用于产生基准电压的基准电压发生器；与基准电压发生器的输出端连接，用于依据基准电压，通过自身的反馈环路维持所输出电压HVout稳定的稳压电路；第一端与第一电源连接，第二端分别与基准电压发生器的电源端和稳压电路的电源端连接的第一电阻，用于通过第一电阻，降低基准电压的值和输出电压HVout的值。应用本申请的方案，在不同环境光下，可以使得电路的灵敏度达到合适的数值，进而也就有利于保障测距的准确度。并且本申请方案不会出现调节过度的情况，只需要设置第一电阻也使得方案的成本较低。第一电阻也使得方案的成本较低。第一电阻也使得方案的成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种测距设备及其高压生成电路


[0001]本专利技术涉及测距
，特别是涉及一种测距设备及其高压生成电路。

技术介绍

[0002]在利用基于SPAD(Single PhotonAvalanche Diode，单光子雪崩二极管)+TCSPC(Time
‑
Correlated Single Photon Counting，时间相关单光子计数)的dToF面阵测距、成像的过程中，需要让工作在盖革状态的二极管发生雪崩，可参阅图1，为简单的SPAD前端的结构示意图，要求二极管PN结两端的反偏电压Vop要高于雪崩电压Vbd，高出部分的电压一般被称为过偏压Veb，即Vop＝Vbd+Veb，从而控制后级的TDC(Time
‑
to
‑
Digital Converter，时间数字转换器)电路的计时输出，通过该计时来计算光的飞行时间，实现测距。
[0003]一般而言，Veb的选取需要考虑到器件的工艺与结构，过高的Veb会导致传感器的噪声较大，而Veb过低会导致传感器的灵敏度降低，一般用光子探测效率pde来评估器件的灵敏度。在实际使用时，当环境光弱时一般希望提高pde，从而提升对于低反射率、远距离目标的探测。反之，在环境光强时希望降低pde，降低环境光造成的触发，环境光造成的这些触发对测量没有意义，并且会给后端处理造成一些副作用，例如造成信噪比的下降等问题。
[0004]可参阅图2，为一种场合中，采用图1电路架构下不同环境光下的统计直方图，可以看出，随着环境光的增加，会让底噪变成倾斜(趋近指数关系)，这样回波目标的识别在hist上较为困难，可以通过一系列电路设计解决这个问题，但是会增加成本和功耗。此外，环境光的触发在消耗电路带宽的情况下还会大幅增加电路功耗，实际测试可发现高环境光下会增加芯片功耗达mW级别。
[0005]可参阅图3a，为目前常见的一种dtof电路架构示意图，其中的HVout即为Vop(Vbd+Veb)。针对上述问题，目前的解决方法有以下几种：第一种是降低pde，这样会直接牺牲掉低光的可探测性。具体工程实现时，可以采用在SPAD上增加金属层格挡、加衰减片等一系列方法。第二种方案可参阅图3b，为使用额外sensor控制参考电压的感光自适应电路示意图，第三种方案可参阅图3c，为使用额外sensor控制偏置电压的感光自适应电路示意图，图3b和图3c的方式均需要额外增加一个环境光探测器，根据环境光来实现Veb的调节，成本较高。图3d和图3e则是使用直方图做环境光检测的2种感光自适应电路示意图，使用SPAD的直方图提取环境光信息，根据环境光来实现Veb的调节。图3b至图3e的最大问题补偿曲线难以控制，即Veb调节曲线较难定义，可能会导致补偿过渡的情况，即导致Vop<Vbd，使得模块不工作。
[0006]综上所述，如何在不同环境光下，使得测距设备的灵敏度达到合适的数值，以保障测距的准确度，不会出现调节过度的情况，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种测距设备及其高压生成电路，以在不同环境光下，使得测距设备的灵敏度达到合适的数值，以保障测距的准确度，且不会出现调节过度的情况。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种高压生成电路，包括：
[0010]用于产生基准电压的基准电压发生器；
[0011]与所述基准电压发生器的输出端连接，用于依据所述基准电压，通过自身的反馈环路维持所输出电压HVout稳定的稳压电路；
[0012]第一端与第一电源连接，第二端分别与所述基准电压发生器的电源端和所述稳压电路的电源端连接的第一电阻，用于通过所述第一电阻，降低基准电压的值和输出电压HVout的值。
[0013]优选的，还包括第一开关；
[0014]所述第一开关与所述第一电阻并联；
[0015]当测得环境光较弱时，所述第一开关闭合，所述第一电阻被短路；当测得环境光较强时，所述第一开关断开。
[0016]优选的，所述稳压电路包括：第一分压电路，第二分压电路，比较器以及电荷泵；
[0017]所述比较器的正极输入端与所述基准电压发生器的输出端连接，所述比较器的负极输入端与所述第一分压电路和所述第二分压电路连接的公共端连接，所述比较器的输出端与所述电荷泵的输入端连接；
[0018]所述电荷泵的电源端作为所述稳压电路的电源端，所述电荷泵的输出端作为所述稳压电路的输出端；
[0019]所述第一分压电路和所述第二分压电路串联接在所述稳压电路的输出端和地之间。
[0020]优选的，所述第一分压电路包括第二电阻，第二分压电路包括第三电阻；
[0021]所述第二电阻和所述第三电阻串联接在所述稳压电路的输出端和地之间。
[0022]优选的，所述第一电阻为阻值可调电阻。
[0023]优选的，输出电压HVout外接多个SPAD的阴极，每个SPAD的阳极通过串联的一个MOS开关接地。
[0024]优选的，还包括：与所述第一电阻串联的第二开关，以及n个与所述第一电阻并联的电阻支路，n为正整数；
[0025]每个所述电阻支路中均包括1个电阻以及与该电阻串联的开关；通过控制所述电阻支路的开关闭合或断开，来调整串联在所述第一电源与所述基准电压发生器的电源端之间电阻的阻值。
[0026]优选的，所述第二开关及n个电阻支路中的开关，均为MOS管做的开关，栅极由寄存器的输出控制。
[0027]一种测距设备，包括如上述所述的高压生成电路。
[0028]应用本专利技术实施例所提供的技术方案，利用了基准电压发生器环路控制的稳定性不足，达到自适应地控制HVout的目的。具体的，基准电压发生器可以产生基准电压Vref，稳压电路与基准电压发生器的输出端连接，可以依据基准电压Vref，通过稳压电路自身的反馈环路维持所输出电压HVout稳定。当环境光增强时，后级的SPAD触发数量增加，所以稳压电路的输出电流会增加，由于本申请在第一电源与基准电压发生器的电源端以及稳压电路的电源端之间设置了第一电阻，因此当稳压电路的输出电流增加时，导致第一电阻的分压
增加，也就使得基准电压发生器的供电电压Vin降低。理论上，基准电压发生器的供电电压Vin降低并不会影响基准电压Vref，即通常而言基准电压Vref视为是固定值，但是本申请利用了基准电压发生器环路控制的稳定性不足的特点，考虑到当供电电压Vin变化较大时，会导致基准电压发生器的环路无法稳定，进而导致基准电压发生器的输出电压下降，即导致基准电压发生器所输出的基准电压Vref下降。基准电压Vref下降会导致稳压电路的输出电压HVout下降，也即实现了Veb的降低。此外，当HVout下降到一定程度时(低于Vbd)，SPAD触发数量趋近于0，第一电阻的分压减少，便会让电路进入正常模式，因此本申请的方案不会出现由于HVout的过调而导致整个电路不工作的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压生成电路，其特征在于，包括：用于产生基准电压的基准电压发生器；与所述基准电压发生器的输出端连接，用于依据所述基准电压，通过自身的反馈环路维持所输出电压(HVout)稳定的稳压电路；第一端与第一电源连接，第二端分别与所述基准电压发生器的电源端和所述稳压电路的电源端连接的第一电阻，用于通过所述第一电阻，降低基准电压的值和输出电压(HVout)的值。2.根据权利要求1所述的高压生成电路，其特征在于，还包括第一开关；所述第一开关与所述第一电阻并联；当测得环境光较弱时，所述第一开关闭合，所述第一电阻被短路；当测得环境光较强时，所述第一开关断开。3.根据权利要求1所述的高压生成电路，其特征在于，所述稳压电路包括：第一分压电路，第二分压电路，比较器以及电荷泵；所述比较器的正极输入端与所述基准电压发生器的输出端连接，所述比较器的负极输入端与所述第一分压电路和所述第二分压电路连接的公共端连接，所述比较器的输出端与所述电荷泵的输入端连接；所述电荷泵的电源端作为所述稳压电路的电源端，所述电荷泵的输出端作为所述稳压电路的输出端；所述第一分压电路和所述第二分压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙泰然，王俊，孟黎波，
申请(专利权)人：上海灵昉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：