RU167596U1 - Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона - Google Patents
Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона Download PDFInfo
- Publication number
- RU167596U1 RU167596U1 RU2015132425U RU2015132425U RU167596U1 RU 167596 U1 RU167596 U1 RU 167596U1 RU 2015132425 U RU2015132425 U RU 2015132425U RU 2015132425 U RU2015132425 U RU 2015132425U RU 167596 U1 RU167596 U1 RU 167596U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- input transistor
- drain
- source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к усилительно-коммутационной технике в микроэлектронном исполнении и используется в системах приема оптической информации с многоэлементных приемников ИК-излучения. Устройство содержит входной транзистор, исток которого соединен с выходом ИК-фотоприемника, затвор соединен через буфер с истоком входного транзистора и шиной напряжения смещения, а сток соединен с входом ключа подзарядки, выход которого соединен с емкостью накопления, а управляющий контакт с шиной импульса подзарядки, выходной повторитель напряжения с ключом считывания, а также полосно-пропускающий фильтр, выход которого соединен со входом компаратора, выход которого соединен с S входом RS триггера. Причем вход полосно-пропускающего фильтра соединен со стоком входного транзистора и ключом подзарядки, который при подаче на управляющий контакт напряжения низкого уровня соединяет сток входного транзистора с шиной земли, исток входного транзистора соединен с выходом ИК-фотоприемника через резистор. Технический результат заключается в уменьшении габаритов и защите от повреждения высоким напряжением 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Предназначено для использования в системах приема оптической информации с многоэлементных приемников и ее обработки средствами интегральной микроэлектроники.
Современное развитие микрофотоэлектроники требует поиска новых путей совершенствования схем обработки сигналов многоэлементных фотоприемников ИК-диапазона. Использование матричного фотоприемного устройства в дальномерном режиме позволяет определить линейные размеры наблюдаемых объектов, тогда как классические ФПУ дают представление только об угловых размерах и скоростях.
Известна схема дальномером в ячейке [Shimon Elkind, Elad Ilan, Roman Dobromislin; Detector Pixel Signal Readout Circuit and an Imaging Method Threof US 2012/0261553 A1], содержащая цепь интегрирования фототока, полосно-пропускающий фильтр, компаратор напряжения и триггер-защелку.
Данная схема как наиболее близкая к предлагаемому устройству принята за прототип.
Ее недостатками являются большие линейные размеры и невозможность работать с лавинными фотодиодами в качестве фоточувствительных элементов из-за опасности выхода схемы из строя вследствие электрического пробоя.
Техническим результатом предлагаемого устройства является уменьшение габаритов ячейки, введение защиты от пробоя высоким напряжением, возможность непостоянного использования компаратора, что позволяет увеличивать формат глубокоохлаждаемой фотоприемной матрицы и использовать лавинные фотодиоды.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство, принятое за прототип, содержащее входной транзистор с затвором, соединенным с истоком этого транзистора через буфер, компаратор напряжения и триггер-защелку, введен резистор для защиты от пробоя схемы, сигнал на емкости накопления снимается с буфера, что позволяет получить внутреннее усиление в ячейке, также из схемы исключен трансимпедансный усилитель с емкостью в цепи обратной связи, его роль выполняет буфер, подключенный между истоком и затвором входного транзистора, накопление заряда как в тепловизионном, так и в дальномерном режимах; в компаратор введен дополнительный управляющий контакт для возможности отключения питания компаратора извне.
Суть заявляемого устройства поясняется рисунками.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства.
На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства в тепловизионном режиме.
На фиг. 3 приведены временные диаграммы работы устройства в дальномерном режиме.
Устройство работает следующим образом.
В тепловизионном режиме ключ К1 разомкнут, через вход IN течет ток от ИК-фотоприемника через резистор R в исток входного транзистора M1, затвор которого соединен истоком через буфер BUF, а сток подключен к интегрирующему конденсатору Cint через ключ К3, управляющий контакт которого подключен к входу INT. Во время подачи на вход INT напряжения высокого уровня этот конденсатор линейно заряжается фототоком, а для приведения в изначальное состояние периодически подключается к шине земли GND через ключ К4 с периодом накопления Tint. Этот процесс отображен диаграммой VINT(t) на фиг. 2. При подаче на вход READ импульса с периодом Tint ключ К2 замыкается и напряжение с емкости Cint переносится через повторитель "+1" на выход схемы.
В дальномерном режиме на вход INT подается напряжение низкого уровня, таким образом сток транзистора M1 подключается к шине GND ключом К3. На вход ST подается импульс напряжения высокого уровня, таким образом на выходе Q RS триггера TRIG формируется напряжение низкого уровня, что замыкает ключ К1. На вход RAMP подключается генератор постоянного тока, что обеспечивает линейный по времени заряд емкости Cint. В момент фиксации фотоприемником сигнала на входе IN возникает импульс напряжения, который, пройдя полосно-пропускающий фильтр BPF, вызывает срабатывание компаратора СОМР, один вход которого подключен к выходу фильтра, а другой - к внешнему входу VTH. При срабатывании компаратора на выходе триггера Q формируется напряжение низкого уровня, что приводит к размыканию ключа К1. Напряжение, сформированное к этому моменту на емкости Cint переносится на выход схемы аналогично тепловизионному режиму. Работа схемы проиллюстрирована на фиг. 3.
В заявляемом устройстве, по сравнению с прототипом, имеется существенное уменьшение габаритов, а также возможность использовать лавинные фотодиоды с большей чувствительностью.
Это достигается за счет того, что в отличие от прототипа:
1. В схему введен резистор для защиты от пробоя.
2. Из схемы исключен трансимпедансный усилитель с емкостью в цепи обратной связи.
Claims (2)
1. Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона, выполненное на полупроводниковой подложке, содержащее входной транзистор, исток которого соединен с выходом ИК-фотоприемника, затвор соединен через буфер с истоком входного транзистора и шиной напряжения смещения, а сток соединен с входом ключа подзарядки, выход которого соединен с емкостью накопления, а управляющий контакт с шиной импульса подзарядки, выходной повторитель напряжения с ключом считывания, а также полосно-пропускающий фильтр, выход которого соединен со входом компаратора, выход которого соединен с S входом RS триггера, отличающееся тем, что вход полосно-пропускающего фильтра соединен со стоком входного транзистора и ключом подзарядки, который при подаче на управляющий контакт напряжения низкого уровня соединяет сток входного транзистора с шиной земли, исток входного транзистора соединен с выходом ИК-фотоприемника через резистор.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в компаратор введен дополнительный управляющий контакт GATE, позволяющий принудительно отключать питание компаратора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132425U RU167596U1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132425U RU167596U1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167596U1 true RU167596U1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015132425U RU167596U1 (ru) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167596U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111337905A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-26 | 东南大学 | 一种基于ctia的双模式焦平面像素级电路及实现方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6069377A (en) * | 1999-05-13 | 2000-05-30 | Eastman Kodak Company | Image sensor incorporating saturation time measurement to increase dynamic range |
US6253161B1 (en) * | 1997-07-10 | 2001-06-26 | Universite Laval | Integrated motion vision sensor |
US20090086071A1 (en) * | 2006-02-02 | 2009-04-02 | Keiichiro Kagawa | Photo detection device |
US20120261553A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Semi Conductor Devices-Elbit Systems-Rafael Partnership | Detector pixel signal readout circuit and an imaging method thereof |
-
2015
- 2015-08-03 RU RU2015132425U patent/RU167596U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6253161B1 (en) * | 1997-07-10 | 2001-06-26 | Universite Laval | Integrated motion vision sensor |
US6069377A (en) * | 1999-05-13 | 2000-05-30 | Eastman Kodak Company | Image sensor incorporating saturation time measurement to increase dynamic range |
US20090086071A1 (en) * | 2006-02-02 | 2009-04-02 | Keiichiro Kagawa | Photo detection device |
US20120261553A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Semi Conductor Devices-Elbit Systems-Rafael Partnership | Detector pixel signal readout circuit and an imaging method thereof |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111337905A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-26 | 东南大学 | 一种基于ctia的双模式焦平面像素级电路及实现方法 |
CN111337905B (zh) * | 2020-03-20 | 2021-12-28 | 东南大学 | 一种基于ctia的双模式焦平面像素级电路及实现方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10598546B2 (en) | Detecting high intensity light in photo sensor | |
US9210350B2 (en) | Low power imaging system with single photon avalanche diode photon counters and ghost image reduction | |
US9171985B2 (en) | Pixel circuit with controlled capacitor discharge time of flight measurement | |
US9658336B2 (en) | Programmable current source for a time of flight 3D image sensor | |
US20180115762A1 (en) | Time of flight photosensor | |
CN102538988B (zh) | 一种单光子雪崩二极管成像器件的淬灭与读出电路 | |
TWI625972B (zh) | 具有類比計數器元件的數位單位胞元 | |
RU2016135046A (ru) | Помехозащищенная фотодетекторная система | |
CN103763485A (zh) | 一种用于智能图像传感器的单光子级分辨率图像采集芯片前端电路模块 | |
CN103148950A (zh) | 一种集成门控主动式淬火恢复电路 | |
WO2021184634A1 (zh) | 光电传感器、像素电路、图像传感器及光电感测方法 | |
US20160093664A1 (en) | Image sensor pixel cell with non-destructive readout | |
US20240128301A1 (en) | High-sensitivity depth sensor with non-avalanche photodetector | |
US10063796B2 (en) | Sensing pixel having sampling circuitry to sample photodiode signal multiple times before reset of photodiode | |
Niclass et al. | A 0.18 μm CMOS single-photon sensor for coaxial laser rangefinders | |
RU167596U1 (ru) | Устройство детектирования лазерных импульсов в ячейке фотоприемной матрицы ИК-диапазона | |
CN102710907B (zh) | 一种工作于线性模式apd阵列的主动成像读出电路 | |
CN202261580U (zh) | 一种apd阵列的2d、3d主动成像读出电路 | |
CN202261578U (zh) | 一种apd阵列的主、被动成像读出电路 | |
EP3911972B1 (en) | Time-of-flight device and 3d optical detector | |
CN105578085A (zh) | 应用于单光子雪崩二极管的光信号线性存储方法 | |
US11064142B1 (en) | Imaging system with a digital conversion circuit for generating a digital correlated signal sample and related imaging method | |
Ameri et al. | A fast quench-reset integrated circuit for high-speed single photon detection | |
CN103323108B (zh) | 一种降低量子效应光电探测阵列暗电流的微光测试方法 | |
EP3445040A1 (en) | Detecting high intensity light in photo sensor |