线性碲镉汞APD的高速焦平面读出电路研究
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作者:
作者单位:

(1. 中国科学院上海技术物理研究所 红外探测全国重点实验室, 上海 200083;2. 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210)

作者简介:

孙 铎(1998-),女,黑龙江省绥化市人,硕士研究生,主要研究方向为红外焦平面读出电路的设计和研究;

通讯作者:

中图分类号:

TN312.7

基金项目:


Research on High-Speed Circuit of Line-Mode HgCdTe APD
Author:
Affiliation:

(1. National Key Lab. of Infrared Detection Technologies, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, CHN;2.School of Information Science and Technol., ShanghaiTech University, Shanghai 201210, CHN)

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    摘要:

    设计了一款针对线性模式碲镉汞APD的高速成像读出电路。像元内基于三级推挽放大器级联的电阻反馈跨导放大器(RTIA),实现了光电流的实时线性转换,并利用工作于亚阈值区的MOS管作为反馈电阻实现跨阻增益可调;利用电容补偿法对RTIA的相位裕度进行优化,解决了低增益下的输出振荡现象。结果显示,像元内RTIA跨阻增益可调范围达100~140dB,增益带宽积可达1014数量级,像元电路输出延时低于1.8ns。设计了像素外的飞行时间测量电路,采用两段式时间数字转换器分别进行飞行时间的大范围粗量化和高精度细量化,测量范围可达1530m,测量精度为106.5cm,线性度高于99.99%。

    Abstract:

    A high-speed imaging readout circuit for a linear-mode HgCdTe APD was proposed. A resistive feedback transimpedance amplifier (RTIA) with adjustable transimpedance gain was used in the image element to realize the real-time linear conversion of the photocurrent, and the phase margin of the RTIA was optimized using the capacitive compensation method to solve the output oscillation phenomenon at low gain. The results showed that the RTIA transimpedance gain within the image element was 100~140dB, the GBW could be improved by 1014 times, and the output delay of the image circuit was lower than 1.6ns. A column-level time-of-flight measurement circuit and a two-stage time-to-digital converter were used for the wide-area coarse quantization of the time-of-flight and high-precision fine quantization, respectively. The measurement range was up to 1530m, with a measurement accuracy of 106.5cm and a linearity of greater than 99.99%.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

孙铎,梁清华,丁瑞军.线性碲镉汞APD的高速焦平面读出电路研究[J].半导体光电,2024,45(4):549-556. SUN Duo, LIANG Qinghua, DING Ruijun. Research on High-Speed Circuit of Line-Mode HgCdTe APD[J].,2024,45(4):549-556.

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  • 收稿日期:2024-03-07
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