用于InGaAs APD陣列的電流檢測電路設(shè)計.pdf

1、線性模式APD探測器具有后脈沖時間短、檢測恢復(fù)時間快、反偏電壓低和功耗小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于紅外激光測距成像系統(tǒng)。電流檢測電路是APD探測器和讀出電路的接口單元。在線性APD光感應(yīng)特性確定的條件下，電流檢測電路的最小檢測電流決定了系統(tǒng)可以感知的最小光子能量，對超遠距離信號探測具有重要意義。隨著系統(tǒng)陣列規(guī)模的擴大，電路面積和功耗都受到嚴(yán)格約束，高性能電流檢測電路的設(shè)計變得更加困難。
　　本文根據(jù)工程項目應(yīng)用需求，針對特定線性模式AP

2、D的器件性能，在面積和功耗嚴(yán)格約束的條件下，完成兩種應(yīng)用于大規(guī)模陣列的電流檢測電路設(shè)計:共源輸入和共柵輸入電流檢測電路。共源輸入電流檢測電路采用的反相器級聯(lián)形式前置跨阻放大器，本身能夠自偏壓而無需設(shè)計偏壓電路，減少了版圖面積;同時，其輸入噪聲小，可以實現(xiàn)較小的最小檢測電流。針對共源輸入電流檢測電路帶寬受到APD寄生電容影響及整體功耗較大等問題，共柵輸入電流檢測電路采用RGC結(jié)構(gòu)作為前置放大器，具備偏置穩(wěn)定、頻帶寬等特點;同時，其電壓放大

3、器模塊采用差分結(jié)構(gòu)以提高共模抑制比，有效抑制前置放大器的噪聲。
　　兩種電流檢測電路均采用TSMC0.35μm CMOS工藝完成仿真設(shè)計與流片驗證。后仿真結(jié)果表明，共源輸入電流檢測電路的最小檢測電流為1.8μA，靜態(tài)功耗為0.89mA，版圖面積為29μm×68μm;共柵輸入電流檢測電路的最小檢測電流為1.9μA，靜態(tài)功耗為0.22mA，版圖面積為50μm×90μm。兩者分別應(yīng)用于64×64和8×8像素陣列讀出電路進行流片驗證。測試