CN118100934A - 一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，包括：时序单元，用于根据时刻鉴别停止信号T₂、积分复位信号S_r和参考时钟信号CLK生成正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃和时刻鉴别开启信号T₁；采样单元，用于根据S₁、S₃、输入信号V_in、高位参考电压V_refp、低位参考电压V_refn和参考共模电压V_cm生成参考选择信号S₂、同相采样电压V_sp和反相采样电压V_sn；积分比较单元，用于根据S₂、V_sp、V_sn、S_r和V_cm，生成时刻鉴别停止信号T₂；读出单元包括时间数字转换器，用于根据CLK将T₁和T₂的上升沿间隔的时间信息转换为数字信号。本发明能复用单光子激光雷达中的时间数字转换器，并提高数据转换效率。

Description

一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器

技术领域

本发明属于激光雷达转换器技术领域，具体涉及一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器。

背景技术

激光雷达在军用设备如航天器对接着陆、武器精确制导以及民用智能设备如汽车自动驾驶导航、智能机器人识别避障等领域均具有广泛的应用前景。当前，激光雷达囿于其较大的体积，较高的成本，偏高的系统功耗，仍然难以实现大规模应用。

传统的单光子激光雷达只能实现对目标物体距离信息的量化，若需要加强目标物体的识别能力，则需要对模拟硅光电倍增管接收的激光回波信号的强度进行量化，这通常通过接额外的模数转换器实现。额外的模数转换器不仅会给激光雷达系统带来额外的功耗，也为激光雷达电路的集成与整机系统成本的降低带来了极大的挑战。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，包括：

时序单元，用于根据时刻鉴别停止信号T₂、积分复位信号S_r和参考时钟信号CLK，生成正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃和时刻鉴别开启信号T₁；

采样单元，用于根据所述正向积分开关信号S₁、所述反向积分开关信号S₃、输入信号V_in、高位参考电压V_refp、低位参考电压V_refn和参考共模电压V_cm，生成参考选择信号S₂、同相采样电压V_sp和反相采样电压V_sn；

积分比较单元，用于根据所述参考选择信号S₂、所述同相采样电压V_sp、所述反相采样电压V_sn、所述积分复位信号S_r和所述参考共模电压V_cm，生成所述时刻鉴别停止信号T₂；

读出单元，包括时间数字转换器，用于根据所述参考时钟信号CLK，将所述时刻鉴别开启信号T₁和所述时刻鉴别停止信号T₂的上升沿间隔的时间信息，转换为数字信号并输出至处理器，以由所述处理器对所述数字信号进行处理，得到所述输入信号V_in的转换结果。

在一些实施例中，所述时序单元，包括：

定宽脉冲产生单元，用于根据所述参考时钟信号CLK、所述积分复位信号S_r和计数器复位信号RST，生成所述时刻鉴别开启信号T₁和所述正向积分开关信号S₁；

计数器复位控制单元，用于根据所述时刻鉴别开启信号T₁和所述积分复位信号S_r，生成所述计数器复位信号RST和窄脉冲信号T₁₁；

反向积分控制单元，用于根据所述时刻鉴别停止信号T₂、所述积分复位信号S_r和所述窄脉冲信号T₁₁，生成所述反向积分开关信号S₃。

在一些实施例中，所述定宽脉冲产生单元，包括：

计数器，两个输入端分别接入所述参考时钟信号CLK和所述计数器复位信号RST，N个输出端中的第2个至第N个输出端与N-1个第一反相器的输入端一一电连接；

与阵列，第1个输入端与所述计数器的第1个输出端电连接，第2个至第N个输入端与第1个至第N-1个第一反相器的输出端一一电连接；

第一D触发器，clk端与所述与阵列的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述正向积分开关信号S₁并同时与第二反相器的输入端电连接；

第二D触发器，clk端与所述第二反相器的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述时刻鉴别开启信号T₁。

在一些实施例中，所述反向积分控制单元，包括：

第一窄脉冲产生器，输入端接入所述时刻鉴别停止信号T₂；

第一或门，一个输入端与所述第一窄脉冲产生器的输出端电连接，另一个输入端接入所述窄脉冲信号T₁₁；

第三D触发器，clk端与所述第一或门的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述反向积分开关信号S₃。

在一些实施例中，所述计数器复位控制单元，包括：

第二窄脉冲产生器，输入端接入所述时刻鉴别开启信号T₁，输出端输出所述窄脉冲信号T₁₁并同时与第二或门的一个输入端电连接；

第三反相器，输入端为所述积分复位信号S_r；

第三窄脉冲产生器，输入端与所述第三反相器的输出端电连接，输出端与所述第二或门的另一个输入端电连接；

第四D触发器，clk端与所述第二或门的输出端电连接，S端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述计数器复位信号RST。

在一些实施例中，所述采样单元，包括：

保持转换单元，用于根据所述输入信号V_in和所述参考共模电压V_cm，生成V_shp信号和V_shn信号；所述V_shp信号和所述V_shn信号是一组差分信号；

积分选择单元，用于根据所述高位参考电压V_refp、所述低位参考电压V_refn、所述V_shp信号、所述V_shn信号、所述正向积分开关信号S₁、所述反向积分开关信号S₃和所述参考选择信号S₂，生成所述同相采样电压V_sp和所述反相采样电压V_sn；

判断单元，用于根据所述V_shp信号和所述V_shn信号，通过第一比较器生成所述参考选择信号S₂。

在一些实施例中，所述积分选择单元，包括：

第一两路选择器，0输入端接入所述高位参考电压V_refp，1输入端接入所述低位参考电压V_refn，并且，1输入端还与第三两路选择器的0输入端电连接，控制端接入所述参考选择信号S₂，输出端与采用所述反向积分开关信号S₃控制的第一开关的一端电连接；

第二两路选择器，0输入端与所述第一开关的另一端电连接，1输入端接入所述V_shp信号，输出端输出所述同相采样电压V_sp；

所述第三两路选择器，1输入端接入所述高位参考电压V_refp，0输入端还接入所述低位参考电压V_refn，控制端接入所述参考选择信号S₂，输出端与采用所述反向积分开关信号S₃控制的第二开关的一端电连接；

第四两路选择器，0输入端与所述第二开关的另一端电连接，1输入端接入所述V_shn信号，输出端输出所述反相采样电压V_sn。

在一些实施例中，所述积分比较单元，包括：

积分器单元，用于根据所述同相采样电压V_sp、所述反相采样电压V_sn、所述积分复位信号S_r和所述参考共模电压V_cm，生成同相输出信号V_igp和反相输出信号V_ign；

比较器单元，用于根据所述同相输出信号V_igp、所述反相输出信号V_ign、所述参考选择信号S₂和所述积分复位信号S_r，生成所述时刻鉴别停止信号T₂。

在一些实施例中，积分器单元，包括：

采用所述积分复位信号S_r控制的第三开关，一端接入所述参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₁、电容C₁₁和电容C₂₁的一端连接；

所述电阻R₁，另一端接入所述同相采样电压V_sp；

所述电容C₁₁，另一端同时与采用所述积分复位信号S_r控制的第四开关的一端、运算放大器的同相输出端电连接；

所述电容C₂₁，另一端同时与所述第四开关的另一端、所述运算放大器的反相输入端电连接；

采用所述积分复位信号S_r控制的第五开关，一端接入所述参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₂、电容C₁₂和电容C₂₂的一端连接；

所述电阻R₂，另一端接入所述反相采样电压V_sn；

所述电容C₁₂，另一端同时与采用所述积分复位信号S_r控制的第六开关的一端、所述运算放大器的反相输出端电连接；

所述电容C₂₂，另一端分别与所述第六开关的另一端、所述运算放大器的同相输入端电连接；

所述运算放大器，共模输入端接入所述参考共模电压V_cm，同相输出端输出所述同相输出信号V_igp，反相输出端输出所述反相输出信号V_ign。

在一些实施例中，所述比较器单元，包括：

第二比较器，同相输入端接入所述同相输出信号V_igp，反相输入端接入所述反相输出信号V_ign；

第五两路选择器，1输入端与所述第二比较器的一个输出端电连接，0输入端与所述第二比较器的另一个输出端电连接，控制端接入所述参考选择信号S₂；

第五D触发器，clk端与所述第五两路选择器的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述时刻鉴别停止信号T₂。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，由于进行数据转换的读出单元中包含时间数字转换器，因此，对于包含时间数字转换器的激光雷达而言，仅需额外部署其他单元，即可通过部署的其他单元和该激光雷达中已有的时间数字转换器的协同工作实现强度信息的量化，从而通过复用激光雷达中已有的用于时间信息量化的时间数字转换器实现了强度信息的量化，成本低，面积开销小，便于系统集成，并且，双斜率结构的模拟数字转换器功耗低的特点有利于实现整机系统低功耗的设计，相较于传统双斜率模拟数字转换器采用计数器实现强度信息的量化而言，本发明采用时间数字转换器实现强度信息的量化，可以具有更高时间量化精度，能对更短时间间隔进行量化，故能在更短时间内完成转换。

以下将结合附图及对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的时序单元的一种电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的采样单元的一种电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的积分比较单元的一种电路结构示意图；

图5是本发明实施例提供的读出单元的一种电路结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器的工作时序图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器的结构示意图，如图1所示，该双斜率模拟数字转换器100包括：时序单元200、采样单元300、积分比较单元400、读出单元500。

时序单元200，用于根据时刻鉴别停止信号T₂、积分复位信号S_r和参考时钟信号CLK，生成正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃和时刻鉴别开启信号T₁。采样单元300，用于根据正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃、输入信号V_in、高位参考电压V_refp、低位参考电压V_refn和参考共模电压V_cm，生成参考选择信号S₂、同相采样电压V_sp和反相采样电压V_sn。积分比较单元400，用于根据参考选择信号S₂、同相采样电压V_sp、反相采样电压V_sn、积分复位信号S_r和参考共模电压V_cm，生成时刻鉴别停止信号T₂。读出单元500，包括时间数字转换器，用于根据参考时钟信号CLK，将时刻鉴别开启信号T₁和时刻鉴别停止信号T₂的上升沿间隔的时间信息，转换为数字信号(图1中的量化信息)并输出至处理器，以由处理器对数字信号进行处理，得到输入信号V_in的转换结果。

示例性的，输入信号V_in为采用模拟硅光电倍增管接收的单光子激光雷达的待量化输入信号。

这里，积分复位信号S_r为积分比较单元400的调零复位信号。

在一些实施例中，时序单元200包括：

定宽脉冲产生单元210，用于根据参考时钟信号CLK、积分复位信号S_r和计数器复位信号RST，生成时刻鉴别开启信号T₁和正向积分开关信号S₁。

计数器复位控制单元220，用于根据时刻鉴别开启信号T₁和积分复位信号S_r，生成计数器复位信号RST和窄脉冲信号T₁₁。

反向积分控制单元230，用于根据时刻鉴别停止信号T₂、积分复位信号S_r和窄脉冲信号T₁₁，生成反向积分开关信号S₃。

这里，窄脉冲产生器的输出信号为在其输入信号的上升沿处有一窄脉冲，其余时刻为低电平的信号。

示例性的，如图2所示，定宽脉冲产生单元210，包括：计数器、N-1个第一反相器、与阵列、第一D触发器、第二反相器、第二D触发器。具体的，计数器的两个输入端分别接入参考时钟信号CLK和计数器复位信号RST，N个输出端中的第2个至第N个输出端与N-1个第一反相器的输入端一一电连接；与阵列的第1个输入端与计数器的第1个输出端电连接，第2个至第N个输入端与第1个至第N-1个第一反相器的输出端一一电连接；第一D触发器的clk端与与阵列的输出端电连接，R端接入积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出正向积分开关信号S₁并同时与第二反相器的输入端电连接；第二D触发器的clk端与第二反相器的输出端电连接，R端接入积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出时刻鉴别开启信号T₁。

继续参考如图2，反向积分控制单元220，包括：第一窄脉冲产生器、第一或门、第三D触发器。具体的，第一窄脉冲产生器的输入端接入时刻鉴别停止信号T₂；第一或门的一个输入端与第一窄脉冲产生器的输出端电连接，另一个输入端接入窄脉冲信号T₁₁；第三D触发器的clk端与第一或门的输出端电连接，R端接入积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出反向积分开关信号S₃。

继续参考如图2，计数器复位控制单元230，包括：第二窄脉冲产生器、第三反相器、第三窄脉冲产生器、第二或门、第四D触发器。具体的，第二窄脉冲产生器的输入端接入时刻鉴别开启信号T₁，输出端输出窄脉冲信号T₁₁并同时与第二或门的一个输入端电连接；第三反相器的输入端为积分复位信号S_r；第三窄脉冲产生器的输入端与第三反相器的输出端电连接，输出端与第二或门的另一个输入端电连接；第四D触发器的clk端与第二或门的输出端电连接，S端接入积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出计数器复位信号RST。

在一些实施例中，采样单元300，包括：

保持转换单元310，用于根据输入信号V_in和参考共模电压V_cm，生成V_shp信号和V_shn信号；V_shp信号和V_shn信号是一组差分信号；

积分选择单元320，用于根据高位参考电压V_refp、低位参考电压V_refn、V_shp信号、V_shn信号、正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃和参考选择信号S₂，生成同相采样电压V_sp和反相采样电压V_sn；

判断单元330，用于根据V_shp信号和V_shn信号，通过第一比较器生成参考选择信号S₂。

示例性的，如图3所示，保持转换单元310包括：峰值保持电路和差分转换电路。峰值保持电路用于对输入信号的峰值进行检测并保持输出至差分转换电路；差分转换电路用于将输入转换为V_shp信号和V_shn信号；V_shp信号和V_shn信号是一组差分信号。

继续参考如图3，积分选择单元320，包括：第一两路选择器、采用反向积分开关信号S₃控制的第一开关、第二两路选择器、第三两路选择器、采用反向积分开关信号S₃控制的第二开关、第四两路选择器。具体的，第一两路选择器的0输入端接入高位参考电压V_refp，1输入端接入低位参考电压V_refn，并且，1输入端还与第三两路选择器的0输入端电连接，控制端接入参考选择信号S₂，输出端与采用反向积分开关信号S₃控制的第一开关的一端电连接；第二两路选择器的0输入端与第一开关的另一端电连接，1输入端接入V_shp信号，输出端输出同相采样电压V_sp；第三两路选择器的1输入端接入高位参考电压V_refp，0输入端还接入低位参考电压V_refn，控制端接入参考选择信号S₂，输出端与采用反向积分开关信号S₃控制的第二开关的一端电连接；第四两路选择器的0输入端与第二开关的另一端电连接，1输入端接入V_shn信号，输出端输出反相采样电压V_sn。

继续参考如图3，判断单元330包括：第一比较器，第一比较器的同相输入端接入V_shp信号，反相输入端接入V_shn信号，一个输出端输出参考选择信号S₂。

在一些实施例中，积分比较单元400包括：

积分器单元410，用于根据同相采样电压V_sp、反相采样电压V_sn、积分复位信号S_r和参考共模电压V_cm，生成同相输出信号V_igp和反相输出信号V_ign；

比较器单元420，用于根据同相输出信号V_igp、反相输出信号V_ign、参考选择信号S₂和积分复位信号S_r，生成时刻鉴别停止信号T₂。

示例性的，如图4所示，积分器单元410，包括：采用积分复位信号S_r控制的第三开关、电阻R₁、电容C₁₁、电容C₂₁、采用积分复位信号S_r控制的第四开关、运算放大器、采用积分复位信号S_r控制的第五开关、电阻R₂、电容C₁₂、电容C₂₂、采用积分复位信号S_r控制的第六开关。R₁＝R₂＝R,C₁₁＝C₁₂＝C，C₂₁＝C₂₂＝Cr。具体的，采用积分复位信号S_r控制的第三开关的一端接入参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₁、电容C₁₁和电容C₂₁的一端连接；电阻R₁的另一端接入同相采样电压V_sp；电容C₁₁的另一端同时与采用积分复位信号S_r控制的第四开关的一端、运算放大器的同相输出端电连接；电容C₂₁的另一端同时与第四开关的另一端、运算放大器的反相输入端电连接；采用积分复位信号S_r控制的第五开关的一端接入参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₂、电容C₁₂和电容C₂₂的一端连接；电阻R₂的另一端接入反相采样电压V_sn；电容C₁₂的另一端同时与采用积分复位信号S_r控制的第六开关的一端、运算放大器的反相输出端电连接；电容C₂₂的另一端分别与第六开关的另一端、运算放大器的同相输入端电连接；运算放大器的共模输入端接入参考共模电压V_cm，同相输出端输出同相输出信号V_igp，反相输出端输出反相输出信号V_ign。

继续参考如图4，比较器单元420，包括：第二比较器、第五两路选择器、第五D触发器。具体的，第二比较器的同相输入端接入同相输出信号V_igp，反相输入端接入反相输出信号V_ign；第五两路选择器的1输入端与第二比较器的一个输出端电连接，0输入端与第二比较器的另一个输出端电连接，控制端接入参考选择信号S₂；第五D触发器的clk端与第五两路选择器的输出端电连接，R端接入积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出时刻鉴别停止信号T₂。

示例性的，如图5所示，读出单元500为时间数字转换器，并且，时间数字转换器的三个输入端分别用于接入参考时钟信号CLK、时刻鉴别开启信号T₁和时刻鉴别停止信号T₂，以根据参考时钟信号CLK将时刻鉴别开启信号T₁和时刻鉴别停止信号T₂的上升沿间隔的时间信息，转换为数字信号并输出。

为了说明本发明所述的一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器的工作原理，本实施例在上述实施例的基础上，进一步说明积分器的转换工作模式，请参见图6，其中：

S₂为差分转换电路的输出进行比较的结果。S_r为积分器复位调零信号，当S_r为高电平时所控制的开关闭合，电容C₂₁和电容C₂₂将输入的失调电压存储，积分器单元输出的信号V_igp和V_ign被置位至近似V_cm；当S_r为低电平时，积分器单元通过R₁与C₁₁、R₂与C₁₂形成的路径对采样得到的输入电压V_sp与V_sn进行积分。当计数器复位信号RST为高电平时，将计数器复位；当计数器复位信号RST转为低电平后，下一个CLK时钟周期上升沿时，计数器开始工作，计数器的输出端D₁接入与阵列，其余输出端D₂…D_N通过反相器接入与阵列，与阵列的输出接入后级的D触发器的时钟端，这样就产生了脉宽为固定2^N*T的脉冲信号S₁(对于图6，N＝2，T为参考时钟周期)。当S₁为高电平时，积分器单元进入正向积分阶段，积分器单元的同相输出信号V_igp与反相输出信号V_ign分别以(V_cm-V_sp)/RC及(V_cm-V_sn)/RC的斜率变化，其中，R为电阻R₁和R₂的阻值，C为电容C₁₁、C₁₂的电容值。S₁由高电平转为低电平的时刻，计数器复位信号RST、反向积分开关信号S₃和时刻鉴别开始信号T₁均变为高电平，此时，计数器停止工作，时间数字转换器开始工作，同时积分器单元进入反向积分阶段。这个阶段中，积分器单元的同相输出信号V_igp与反相输出信号V_ign分别以(V_cm-V_refn)/RC及(V_cm-V_refp)/RC的斜率变化直至V_igp>V_ign。此时，积分器单元后端的比较器单元输出时刻鉴别停止信号T₂，时间数字转换器完成量化将转换结果输出，S₃变为低电平，积分器单元停止工作。对输入信号的转换可由T₁与T₂的相位差计算得出，即：

其中T₂-T₁代表T₂与T₁的相位差，将时间数字转换器将得到的T₁与T₂的时间信息输出至外部处理器，并经外部处理器计算处理即可得到V_in的转换结果。

本发明提供的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，由于进行数据转换的读出单元中包含时间数字转换器，因此，对于包含时间数字转换器的激光雷达而言，仅需额外部署其他单元，即可通过部署的其他单元和该激光雷达中已有的时间数字转换器的协同工作实现强度信息的量化，从而通过复用激光雷达中已有的用于时间信息量化的时间数字转换器实现了强度信息的量化，成本低，面积开销小，便于系统集成，并且，双斜率结构的模拟数字转换器功耗低的特点有利于实现整机系统低功耗的设计，相较于传统双斜率模拟数字转换器采用计数器实现强度信息的量化而言，本发明采用时间数字转换器实现强度信息的量化，可以具有更高时间量化精度，能对更短时间间隔进行量化，故能在更短时间内完成转换。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

在说明书中，“包括”一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，包括：

时序单元，用于根据时刻鉴别停止信号T₂、积分复位信号S_r和参考时钟信号CLK，生成正向积分开关信号S₁、反向积分开关信号S₃和时刻鉴别开启信号T₁；

采样单元，用于根据所述正向积分开关信号S₁、所述反向积分开关信号S₃、输入信号V_in、高位参考电压V_refp、低位参考电压V_refn和参考共模电压V_cm，生成参考选择信号S₂、同相采样电压V_sp和反相采样电压V_sn；

积分比较单元，用于根据所述参考选择信号S₂、所述同相采样电压V_sp、所述反相采样电压V_sn、所述积分复位信号S_r和所述参考共模电压V_cm，生成所述时刻鉴别停止信号T₂；

读出单元，包括时间数字转换器，用于根据所述参考时钟信号CLK，将所述时刻鉴别开启信号T₁和所述时刻鉴别停止信号T₂的上升沿间隔的时间信息，转换为数字信号并输出至处理器，以由所述处理器对所述数字信号进行处理，得到所述输入信号V_in的转换结果。

2.根据权利要求1所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述时序单元，包括：

定宽脉冲产生单元，用于根据所述参考时钟信号CLK、所述积分复位信号S_r和计数器复位信号RST，生成所述时刻鉴别开启信号T₁和所述正向积分开关信号S₁；

计数器复位控制单元，用于根据所述时刻鉴别开启信号T₁和所述积分复位信号S_r，生成所述计数器复位信号RST和窄脉冲信号T₁₁；

反向积分控制单元，用于根据所述时刻鉴别停止信号T₂、所述积分复位信号S_r和所述窄脉冲信号T₁₁，生成所述反向积分开关信号S₃。

3.根据权利要求2所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述定宽脉冲产生单元，包括：

计数器，两个输入端分别接入所述参考时钟信号CLK和所述计数器复位信号RST，N个输出端中的第2个至第N个输出端与N-1个第一反相器的输入端一一电连接；

与阵列，第1个输入端与所述计数器的第1个输出端电连接，第2个至第N个输入端与第1个至第N-1个第一反相器的输出端一一电连接；

第一D触发器，clk端与所述与阵列的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述正向积分开关信号S₁并同时与第二反相器的输入端电连接；

第二D触发器，clk端与所述第二反相器的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述时刻鉴别开启信号T₁。

4.根据权利要求2所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述反向积分控制单元，包括：

第一窄脉冲产生器，输入端接入所述时刻鉴别停止信号T₂；

第一或门，一个输入端与所述第一窄脉冲产生器的输出端电连接，另一个输入端接入所述窄脉冲信号T₁₁；

第三D触发器，clk端与所述第一或门的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述反向积分开关信号S₃。

5.根据权利要求2所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述计数器复位控制单元，包括：

第二窄脉冲产生器，输入端接入所述时刻鉴别开启信号T₁，输出端输出所述窄脉冲信号T₁₁并同时与第二或门的一个输入端电连接；

第三反相器，输入端为所述积分复位信号S_r；

第三窄脉冲产生器，输入端与所述第三反相器的输出端电连接，输出端与所述第二或门的另一个输入端电连接；

第四D触发器，clk端与所述第二或门的输出端电连接，S端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述计数器复位信号RST。

6.根据权利要求1所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述采样单元，包括：

保持转换单元，用于根据所述输入信号V_in和所述参考共模电压V_cm，生成V_shp信号和V_shn信号；所述V_shp信号和所述V_shn信号是一组差分信号；

积分选择单元，用于根据所述高位参考电压V_refp、所述低位参考电压V_refn、所述V_shp信号、所述V_shn信号、所述正向积分开关信号S₁、所述反向积分开关信号S₃和所述参考选择信号S₂，生成所述同相采样电压V_sp和所述反相采样电压V_sn；

判断单元，用于根据所述V_shp信号和所述V_shn信号，通过第一比较器生成所述参考选择信号S₂。

7.根据权利要求6所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述积分选择单元，包括：

第一两路选择器，0输入端接入所述高位参考电压V_refp，1输入端接入所述低位参考电压V_refn，并且，1输入端还与第三两路选择器的0输入端电连接，控制端接入所述参考选择信号S₂，输出端与采用所述反向积分开关信号S₃控制的第一开关的一端电连接；

第二两路选择器，0输入端与所述第一开关的另一端电连接，1输入端接入所述V_shp信号，输出端输出所述同相采样电压V_sp；

所述第三两路选择器，1输入端接入所述高位参考电压V_refp，0输入端还接入所述低位参考电压V_refn，控制端接入所述参考选择信号S₂，输出端与采用所述反向积分开关信号S₃控制的第二开关的一端电连接；

第四两路选择器，0输入端与所述第二开关的另一端电连接，1输入端接入所述V_shn信号，输出端输出所述反相采样电压V_sn。

8.根据权利要求1所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述积分比较单元，包括：

积分器单元，用于根据所述同相采样电压V_sp、所述反相采样电压V_sn、所述积分复位信号S_r和所述参考共模电压V_cm，生成同相输出信号V_igp和反相输出信号V_ign；

比较器单元，用于根据所述同相输出信号V_igp、所述反相输出信号V_ign、所述参考选择信号S₂和所述积分复位信号S_r，生成所述时刻鉴别停止信号T₂。

9.根据权利要求8所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，积分器单元，包括：

采用所述积分复位信号S_r控制的第三开关，一端接入所述参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₁、电容C₁₁和电容C₂₁的一端连接；

所述电阻R₁，另一端接入所述同相采样电压V_sp；

所述电容C₁₁，另一端同时与采用所述积分复位信号S_r控制的第四开关的一端、运算放大器的同相输出端电连接；

所述电容C₂₁，另一端同时与所述第四开关的另一端、所述运算放大器的反相输入端电连接；

采用所述积分复位信号S_r控制的第五开关，一端接入所述参考共模电压V_cm，另一端分别与电阻R₂、电容C₁₂和电容C₂₂的一端连接；

所述电阻R₂，另一端接入所述反相采样电压V_sn；

所述电容C₁₂，另一端同时与采用所述积分复位信号S_r控制的第六开关的一端、所述运算放大器的反相输出端电连接；

所述电容C₂₂，另一端分别与所述第六开关的另一端、所述运算放大器的同相输入端电连接；

所述运算放大器，共模输入端接入所述参考共模电压V_cm，同相输出端输出所述同相输出信号V_igp，反相输出端输出所述反相输出信号V_ign。

10.根据权利要求8所述的应用于单光子激光雷达的双斜率模拟数字转换器，其特征在于，所述比较器单元，包括：

第二比较器，同相输入端接入所述同相输出信号V_igp，反相输入端接入所述反相输出信号V_ign；

第五两路选择器，1输入端与所述第二比较器的一个输出端电连接，0输入端与所述第二比较器的另一个输出端电连接，控制端接入所述参考选择信号S₂；

第五D触发器，clk端与所述第五两路选择器的输出端电连接，R端接入所述积分复位信号S_r，D端和Qb端电连接，Q端输出所述时刻鉴别停止信号T₂。