一种带二维地址调制制造技术

本发明专利技术涉及高分辨时间测量系统及其集成电路技术领域，提供一种带二维地址调制

【技术实现步骤摘要】
一种带二维地址调制TOT脉冲功能的时间测量电路


[0001]本专利技术涉及高分辨时间测量系统
，尤其涉及一种带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路
。

技术介绍

[0002]近年来，高分辨时间测量在自动驾驶
、
室内定位
、3D
识别
、
核医学成像和粒子物理等领域得到了快速的发展，特别是基于硅基探测器的时间测量系统在集成度
、
可靠性和成本方面有着显著的优势
。
[0003]现有的高分辨时间测量系统基本都是基于放大
‑
甄别架构，即先通过跨阻放大器将探测器输出的电流信号
(Iin)
转化为电压信号
(V1)
，再将这个电压信号进行饱和高增益放大，最后通过电流模式逻辑
(CML)
输出，与片外的电阻形成最终的电压信号
(Vout)。
图1给出了过阈时间
(Time
‑
Over
‑
Threshold
，简称
TOT)
原理
。
即对于图1所示电压形式的信号，阈值
(Vth)
越大，输出信号的
TOT
脉宽
(
Δ
t)
越大
。
反之亦然
。
其中
Vout
为电流模式逻辑输出的电压信号
。
因此，一般高电平为供电电压，低电平约几百毫伏
。
通过减小外接电阻的值，很容易将
Vout
改造成为低压差分信号
(LVDS)。
[0004]在具体的阈值设置电路结构上，目前有两种电路系统架构，一个是直接采用电压比较器的形式，如图
2(a)
所示；另一种是电流比较器的形式，如图
2(b)
所示
。
[0005]电压比较型时间测量电路是通过比较跨导放大器的输出电压
(V1)
与阈值电压
(Vth)
，得到甄别器
(
即比较器
)
的输出电压
(V2)。
而电流比较型时间测量电路将阈值电压
(Vth)
先转换成电流
(Ifb)
，与探测器输入电流
(Iin)
比较之后，再进行饱和放大后，得到甄别器
(
即比较器
)
的输出电压
(V2)。
[0006]基于放大
‑
甄别架构的时间测量电路不仅可以精确的测量时间，还可以通过
TOT
方式粗略测量能量，作为对时间测量的补充
。
相比电压比较型，电流比较型时间测量电路具有更高的时间精度和更精细的阈值调节能力
。
[0007]随着通道数的提升，例如在
100
万个甚至更多通道的应用条件下，对通道的寻址成了制约时间测量技术应用的瓶颈
。
目前的技术方案，
TOT
信号只能携带时间信息和能量信息，对其寻址需要的额外硬件和布线资源，导致整个电子学系统体积庞大
、
可靠性低
、
集成度较差，尤其是较为复杂的电路会引入功耗问题，进而带来机械
、
热控等方面的问题，难以降低成本，进而降低科学研究和商业应用价值
。

技术实现思路

[0008]本专利技术主要解决现有技术的
TOT
信号只能携带时间信息和能量信息，对其寻址需要的额外硬件和布线资源，导致整个电子学系统体积庞大
、
可靠性低
、
集成度较差等技术问题，提出一种带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，一个
TOT
信号同时携带时间信息
、
能量信息和地址信息，减少布线
、
提高可靠性
、
提高集成度，能够大大缓解寻址所需要的额外硬件和布线资源
。
[0009]本专利技术提供了一种带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，包括：共模反馈阈值设置电路
、
共栅跨阻放大器
、
高速高增益比较器
、
电流模式逻辑输出级；
[0010]还包括：二维地址调制
TOT
脉冲电路；
[0011]所述二维地址调制
TOT
脉冲电路，包括：地址调制脉冲宽度电路；
[0012]所述地址调制脉冲宽度电路，包括多组第一调制单元
、
多组第二调制单元
、
多个反相器和多位第一数字码；
[0013]所述第一调制单元，包括第一开关
SW1x
和第一
NMOS
管
M1x
，其中，
x
取
0、1、2、
…
、n
‑1，
n
是正整数；
[0014]所述第一开关
SW1x
一端与第一
NMOS
管
M1x
的漏极相连，所述第一开关
SW1x
另一端作为单元的输出端；所述第一开关
SW1x
的控制端连接至第
x
位第一数字码
D
ADDR1
[x]；
[0015]所述第一
NMOS
管
M1x
的源极与地相连，所述第一
NMOS
管
M1x
的栅极与共栅跨阻放大器的第一偏置电压
Vbn1
相连；
[0016]所述第二调制单元，包括第二开关
SW2x
和第二
NMOS
管
M2x
，其中，
x
取
0、1、2、
…
、n
‑1，
n
是正整数；
[0017]所述第二开关
SW2x
一端与第二
NMOS
管
M2x
的漏极相连，所述第二开关
SW2x
另一端作为单元的输出端；
[0018]所述第二
NMOS
管
M2x
的源极与地相连，所述第二
NMOS
管
M2x
的栅极与共栅跨阻放大器的第一偏置电压
Vbn1
相连；所述第二开关
SW2x
的控制端由第
x
反相器
INVx
连接至第
x
位第一数字码
D
ADDR1
[x]。
[0019]优选的，所述第一调制单元的输出端短接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，包括：共模反馈阈值设置电路
、
共栅跨阻放大器
、
高速高增益比较器
、
电流模式逻辑输出级；其特征在于，还包括：二维地址调制
TOT
脉冲电路；所述二维地址调制
TOT
脉冲电路，包括：地址调制脉冲宽度电路；所述地址调制脉冲宽度电路，包括多组第一调制单元
、
多组第二调制单元
、
多个反相器和多位第一数字码；所述第一调制单元，包括第一开关
SW1x
和第一
NMOS
管
M1x
，其中，
x
取
0、1、2、
…
、n
‑1，
n
是正整数；所述第一开关
SW1x
一端与第一
NMOS
管
M1x
的漏极相连，所述第一开关
SW1x
另一端作为单元的输出端；所述第一开关
SW1x
的控制端连接至第
x
位第一数字码
D
ADDR1
[x]
；所述第一
NMOS
管
M1x
的源极与地相连，所述第一
NMOS
管
M1x
的栅极与共栅跨阻放大器的第一偏置电压
Vbn1
相连；所述第二调制单元，包括第二开关
SW2x
和第二
NMOS
管
M2x
，其中，
x
取
0、1、2、
…
、n
‑1，
n
是正整数；所述第二开关
SW2x
一端与第二
NMOS
管
M2x
的漏极相连，所述第二开关
SW2x
另一端作为单元的输出端；所述第二
NMOS
管
M2x
的源极与地相连，所述第二
NMOS
管
M2x
的栅极与共栅跨阻放大器的第一偏置电压
Vbn1
相连；所述第二开关
SW2x
的控制端由第
x
反相器
INVx
连接至第
x
位第一数字码
D
ADDR1
[x]。2.
根据权利要求1所述的带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，其特征在于，所述第一调制单元的输出端短接，且共同连接至共栅跨阻放大器的正相输入端
Iinp。3.
根据权利要求2所述的带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，其特征在于，所述第二调制单元的输出端短接，且共同连接至共栅跨阻放大器的负相输入端
Iinn。4.
根据权利要求1所述的带二维地址调制
TOT
脉冲功能的时间测量电路，其特征在于，还包括：地址调制脉冲幅度电路；所述地址调制脉冲幅度电路，包括：多组第三调制单元和多位第二数字码；所述第三调制单元，包括第三开关
SW3x
和第三
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆波，朱潇挺，
申请(专利权)人：上海矽飞士微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：