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专利号: 2019102326569
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.单光子雪崩二极管探测器的快速淬灭/复位电路,包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5和延迟保持电路;其特征在于:第一MOS管M1、第二MOS管M2及第四MOS管M4为NMOS管;第三MOS管M3及第五MOS管M5为PMOS管;第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3的漏极、第四MOS管M4及第五MOS管M5的栅极均接雪崩二极管的阳极;第二MOS管M2、第三MOS管M3的栅极、第四MOS管M4及第五MOS管M5的漏极均接雪崩二极管的阴极;第一MOS管M1、第二MOS管M2及第四MOS管M4的源极均接地GND;第三MOS管M3及第五MOS管M5的源极均接外部电压VDD;第一MOS管M1的栅极接延迟保持电路的复位输出信号端;

延迟保持电路的信号输入端接雪崩二极管的阴极;所述雪崩二极管的阴极接后续计数电路的脉冲信号输入端;

所述的延迟保持电路包括第一反相器组、第二反相器组、电阻R1、电容C1和或非门;第一反相器组包括m个第一反相器,m=2;m个第一反相器依次排列,并首尾相连;第二反相器组包括n个第二反相器;m+n为偶数;n个第二反相器依次排列,并首尾相连;第一反相器组中的第1个第一反相器的输入端即为延迟保持电路的信号输入端;第一反相器组中的第m个第一反相器的输出端接电阻R1的一端;第二反相器组中的第1个第二反相器的输入端接电阻R1的另一端及电容C1的一端;电容C1的另一端接地;或非门的第一输入端接第一反相器组中的第1个第一反相器的输入端;第二反相器组中的第n个第二反相器的输出端接或非门的第二输入端;或非门的输出端即为延迟保持电路的复位输出信号端。

2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器的快速淬灭/复位电路,其特征在于:所述的第一反相器及第二反相器均由第六MOS管M6和第七MOS管M7组成;第六MOS管M6为PMOS管;第七MOS管M7为NMOS管;第六MOS管M6的栅极与第七MOS管M7的栅极相连,作为输入端;第六MOS管M6的漏极与第七MOS管M7的漏极相连,作为输出端;第六MOS管M6的源极接外部电压VDD;第七MOS管M7的源极接地。

3.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器的快速淬灭/复位电路,其特征在于:所述的或非门包括第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10和第十一MOS管M11;第八MOS管M8及第九MOS管M9为PMOS管;第十MOS管M10及第十一MOS管M11为NMOS管;第八MOS管M8的栅极与第十MOS管M10的栅极相连,作为或非门的第一输入端;第九MOS管M9的栅极与第十一MOS管M11的栅极相连,作为或非门的第二输入端;第八MOS管M8的漏极与第九MOS管M9的源极相连;第九MOS管M9、第十MOS管M10及第十一MOS管M11的漏极相互相连,作为或非门的输出端;第八MOS管M8的源极接外部电压VDD;第十一MOS管M11的源极接地。

4.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器的快速淬灭/复位电路的淬灭/复位方法,其特征在于:步骤一、当单光子来临时,雪崩二极管发生雪崩,阳极电压上升,第四MOS管M4导通,第五MOS管M5截止,雪崩二极管的阴极由第四MOS管M4接地,因此第三MOS管M3导通,使得雪崩二极管的阳极接至高电平,高电平进一步加速雪崩二极管阳极电压的上升;此时,雪崩二极管的阳极电压上升,阴极电压下降,促进雪崩二极管的反偏电压降低到小于击穿电压的状态;同时,雪崩二极管的阴极从高电平降至低电平,产生信号;

步骤二、雪崩二极管的阴极变为低电平后,低电平直接接入或非门的第一输入端,并经延迟保持电路中第一反相器组、第二反相器组、电阻R1、电容C1延迟后接入到或非门的第二输入端;当或非门的第一输入端及第二输入端均置为低电平时,或非门的输出端输出高电平复位信号,使第一MOS管M1导通,雪崩二极管SPAD的阳极由第一MOS管M1接地;进而使得第四MOS管M4截止,第五MOS管M5导通,雪崩二极管的阴极由第五MOS管M5接至高电平,促进了反偏电压增大值大于击穿电压,完成复位。