并行时刻鉴别电路设计及原理分析

图5-8　A1 通道的跨阻放大电路简化原理图

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图5-9　单个通道的并行时刻鉴别电路简化原理图

根据本书5.2 节的分析，两套探测模块的时刻鉴别电路都采用前沿阈值比较方法，利用高速比较电路实现，简化的电路图如图5-9 所示。高速比较器采用TI 公司制造的LMV7219，它是一种轨到轨输出的比较器。当工作电压为5V 时，输出上升时间为1.3ns；当同相端输入电压大于反向端参考电压时，其输出端电压就发生跳变；输出的逻辑高电平电源电压接近5V，低电平接近0V(Texas Instruments Inc.，2013)。该型号比较器很适合前沿定时。另外，输入比较器同相端的电压值大小将随着APD 接收到的光强大小的改变而变化。比较器参考电平的取值主要由噪声决定，如果该电路设置为连续可调模式，就可以适用于不同的噪声场合。在电路设计中，反向输入端的参考电平由3.3V 电源接电位器，实现0～3V 电压的连续可调。比较器电源引脚外接两个高低容值搭配的电容滤波是用于去除噪声，以确保芯片工作稳定。本电路的工作过程是：第二级线性放大器输出的信号Rf＿In(或者跨阻放大器输出的信号A1＿out)经交流耦合电容C19 和阻抗匹配电阻R5 后，输入到LMV7219 的同相端，当同相端输入电压大于反向端所设置的参考电平时，比较器就输出包含定时信息的脉冲形式的TTL 高电平；当无回波信号或者回波信号未达到探测阈值时，比较器就输出低电平。