确定单光子雪崩二极管的过偏置电压的电平的电路装置的制作方法

技术特征：
1.一种用于确定单光子雪崩二极管的过偏置电压的电平的电路装置，包括：
‑
电源端子(10)，其用于施加电源电位(avdd)，
‑
参考端子(20)，其用于施加参考电位(gnd)，
‑
偏置端子(30)，其用于施加偏置电位(vhv)来偏置所述单光子雪崩二极管(100)，
‑
输出端子(40)，其用于提供所述单光子雪崩二极管(100)的输出信号(van)，所述单光子雪崩二极管(100)连接在所述偏置端子(30)与所述输出端子(40)之间，
‑
可控开关电路(200)，
‑
评估电路(300)，其用于评估所述输出信号(van)，
‑
其中，所述可控开关电路(200)被配置为：在所述电路装置的第一操作周期中将所述输出端子(40)耦合至所述参考端子(20)，使得当光子撞击所述单光子雪崩二极管(100)的光敏区域时，在所述输出端子(40)处出现到所述过偏置电压(vex)的电平的电压跳变；以及在随后的第二操作周期中将所述输出端子(40)耦合到所述电源端子(10)，
‑
其中，所述评估电路(300)被配置为根据所述输出信号(van)的信号进程确定所述过偏置电压(vex)的电平。2.根据权利要求1所述的电路装置，
‑
其中，当在所述输出端子(40)处产生所述输出信号(van)的到所述过偏置电压(vex)的电平的电压跳变时，所述单光子雪崩二极管(100)被淬灭，使得所述输出信号(van)的电平以线性增加的斜率上升。3.根据权利要求2所述的电路装置，包括：
‑
控制电路(400)，其用于根据所述输出端子(40)处的输出信号(van)的值来控制所述可控开关电路(200)，
‑
其中，所述可控开关电路(200)被配置为根据所述输出端子(40)处的输出信号(van)的值选择性地将所述输出端子(40)电耦合到所述电源端子(10)或所述参考端子(20)。4.根据权利要求3所述的电路装置，包括：
‑
复位端子(50)，其用于施加复位信号(rst)，
‑
其中，当所述控制电路(400)检测到施加到所述复位端子(50)的所述复位信号(rst)时，所述可控开关电路(200)被配置为将所述输出端子(40)电耦合至所述参考端子(20)。5.根据权利要求3或4所述的电路装置，其中，所述控制电路(400)被配置为控制所述可控开关电路(200)，使得当在所述第一操作周期中所述输出端子(40)电耦合至所述参考端子(20)，并且所述控制电路(400)检测到所述输出端子(40)处的输出信号(van)发生电压跳变时，在第二操作周期中，所述输出端子(40)通过所述可控开关电路(200)电耦合至所述电源端子(10)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路装置，
‑
其中，所述可控开关电路(200)包括布置在所述输出端子(40)与所述参考端子(20)之间的第一电流路径(201)，以及布置在所述输出端子(40)与所述电源端子(10)之间的第二电流路径(202)，
‑
其中，所述第一电流路径(201)包括第一可控开关(210)和第一电流发生器(220)，
‑
其中，所述第二电流路径(202)包括第二可控开关(230)和第二电流发生器(240)。7.根据权利要求3至6中任一项所述的电路装置，
其中，所述可控开关电路(200)被配置为使得当所述输出端子(40)电耦合至所述电源端子(10)时，所述输出端子(40)处的所述输出电压(van)从所述过偏置电压(vex)的电平变化到所述电源电压(avdd)的值。8.根据权利要求7所述的电路装置，
‑
其中，所述评估电路(300)被配置为确定第一时间(t1)，在所述第一时间期间，所述输出端子(40)处的所述输出信号(van)从所述过偏置电压(vex)的电平变为第一阈值(vrefl)，
‑
其中，所述评估电路(300)被配置为确定第二时间(t2)，在所述第二时间期间，所述输出端子(40)处的所述输出信号(van)从所述第一阈值(vrefl)变为与所述第一阈值(vrefl)不同的第二阈值(vrefh)。9.根据权利要求8所述的电路装置，
‑
其中，所述评估电路(300)包括第一比较器电路(310)，所述第一比较器电路具有：耦合到所述输出端子(40)的第一输入端子(i310a)；和用于施加所述第一阈值(vrefl)的第二输入端子(i310b)；和用于输出第一比较信号(outl)的第一比较器输出端子(o310)，所述第一比较器电路(310)被配置成当所述输出信号(van)超过所述第一阈值(vrefl)时输出所述第一比较信号(outl)的脉冲，
‑
其中，所述评估电路(300)包括第二比较器电路(320)，所述第二比较器电路具有耦合到所述输出端子(40)的第一输入端子(i320a)、用于施加所述第二阈值(vrefh)的第二输入端子(i320b)、以及用于输出第二比较信号(outh)的第二比较器输出端子(o320)，所述第二比较器电路(320)被配置为当所述输出信号(van)超过所述第二阈值(vrefh)时输出所述第二比较信号(outh)的脉冲。10.根据权利要求9所述的电路装置，
‑
其中，所述评估电路(300)包括时间数字转换器或计数器(330)，所述时间数字转换器或计数器耦合到所述第一比较器输出端子和所述第二比较器输出端子(o310、o320)并且耦合到所述输出端子(40)，
‑
其中，所述时间数字转换器或计数器(330)被配置为确定在出现所述输出信号(van)的电压跳变与出现所述第一比较信号(outl)的脉冲之间的第一时间跨度(ts1)，
‑
其中，所述时间数字转换器或计数器(330)被配置为确定在出现所述输出信号(van)的电压跳变与出现所述第二比较信号(outh)的脉冲之间的第二时间跨度(ts2)。11.根据权利要求8所述的电路装置，
‑
其中，所述评估电路(300)包括比较器电路(340)，所述比较器电路具有耦合至所述输出端子(40)的第一输入端子(i340a)、用于施加所述第一阈值和所述第二阈值(vrefl、vrefh)的第二输入端子(i340b)、以及比较器输出端子(o340)，
‑
其中，所述评估电路(300)包括选择电路(350)，其用于选择要施加到所述比较器电路(340)的第二输入端子(i340b)的所述第一阈值或所述第二阈值(vrefl、vrefh)中的一个，
‑
其中，所述比较器电路(340)被配置为：当所述输出信号(van)超过所述第一阈值(vrefl)时，在所述比较器输出端子(o340)处输出比较信号(out_comp)的第一脉冲；以及当所述输出信号(van)超过所述第二阈值(vrefh)时，在所述比较器输出端子(o340)处输出比较信号(out_comp)的第二脉冲。
12.根据权利要求11所述的电路装置，
‑
其中，所述评估电路(300)包括时间数字转换器或数字计数器(330)，所述时间数字转换器或数字计数器耦合到所述比较器输出端子(o340)和所述输出端子(40)，
‑
其中，所述时间数字转换器或数字计数器(330)被配置为确定在出现所述输出信号(van)的电压跳变与出现所述比较信号(out_comp)的第一脉冲之间的第一时间跨度(ts1)，
‑
其中，所述时间数字转换器(330)被配置为确定在出现所述输出信号(van)的电压跳变与出现所述比较信号(out_comp)的第二脉冲之间的第二时间跨度(ts2)。13.根据权利要求10或12所述的电路装置，包括：
‑
其中，所述评估电路(300)包括计算电路(360)，所述计算电路耦合到所述时间数字转换器或数字计数器(330)，
‑
其中，所述计算电路(360)被配置为根据所述第一时间跨度和所述第二时间跨度(ts1、ts2)计算所述第一时间和所述第二时间(t1、t2)，
‑
其中，所述计算电路(360)被配置为根据所述第一时间和所述第二时间(t1，t2)以及根据所述第一阈值和所述第二阈值(vrefl，vrefh)来确定所述过偏置电压(vex)的电平。14.一种传感器装置，包括：
‑
电路装置(1a、1b)，其用于确定根据权利要求1至13中任一项所述的单光子雪崩二极管(100)的过偏置电压(vex)的电平，
‑
偏置电压发生器(500)，其用于提供偏置电位(vhv)，其中，所述偏置电压发生器(500)被配置为根据由所述电路装置(1a、1b)确定的所述过偏置电压(vex)的电平来调节所述偏置电位(vhv)。15.一种通信装置，包括：
‑
根据权利要求14所述的传感器装置(2)，
‑
其中，所述通信装置(3)被实现为以下之一：飞行时间测量设备、lidar测量装置、时间相关的单光子计数装置或断层扫描仪。

技术总结
一种用于确定单光子雪崩二极管的过偏置电压的电平的电路装置(1a、1b)，其包括评估电路(300)，该评估电路被配置为根据单光子雪崩二极管的输出信号(Van)的信号进程来确定单光子雪崩二极管(100)的过偏置电压(Vex)的电平。在电路装置(1a、1b)的第一操作周期中，当光子撞击单光子雪崩二极管(100)的感光区域时，在输出端子(40)上产生跳变到过偏置电压(Vex)电平的电压。在随后的第二操作周期中，单光子雪崩二极管的输出端子(40)耦合到电源端子(10)。崩二极管的输出端子(40)耦合到电源端子(10)。崩二极管的输出端子(40)耦合到电源端子(10)。


技术研发人员：内纳德
受保护的技术使用者：AMS国际有限公司
技术研发日：2019.11.14
技术公布日：2021/10/19