读出电路的制作方法

1.本实用新型涉及sipm读出领域，特别是涉及一种读出电路。


背景技术：

2.跨阻放大电路(tia)是一种用于弱电信号放大的实用性电路，根据欧姆定律，当电阻内的电流一定时，电阻两端电压与电阻值成正比，利用这一规律可以将纳安(na)级别的电流信号放大至伏(v)级别的电压信号。由于这种电路的放大功能实现简单，放大倍率高，其广泛用于通信、核探测等领域。
3.硅光电倍增管(sipm)所产生的光电流信号较为微弱，所以需要将其转换为伏级别的电压信号，从而易于测量。在背散成像中，由于光电流信号弱小、频率高，因此需要放大电路既有一定的放大倍率来测量电流信号，还需要电路时间响应快，方能实现良好信号计数。
4.但在传统的背散成像中，sipm读出电路通常采用如图1所示的跨阻放大电路实现，电路的放大倍率与输入信号有关，电路的放大增益即等于反馈电阻rf，且这种跨阻放大电路的rc时间常数等于反馈电阻rf和sipm的像素电容c
p
之积。设sipm的驱动电压为v
bias
，运算放大器的同相输入端接地，当光照射到sipm上后产生的电流id流经反馈电阻rf，则输出电压v
out
＝id*rf。由于sipm产生的光电流较小，因此需要更大的反馈电阻rf来提高放大倍率，而增大反馈电阻rf虽然能够提高电路的放大倍率，但同时电路的时间特性会变差，电路的恢复时间变得更长，这不利于快速读出信号。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种读出电路，解决了现有sipm读出电路采用跨阻放大电路实现时，存在电路恢复时间长的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种读出电路，所述读出电路包括：放大器、负载电阻、接地电阻及反馈电阻，其中，
7.所述放大器的同相输入端连接所述负载电阻的第一端并接入光电压信号，反相输入端连接所述接地电阻的第一端及所述反馈电阻的第一端，输出端产生输出电压；
8.所述负载电阻的第二端接地，所述接地电阻的第二端接地，所述反馈电阻的第二端连接所述放大器的输出端。
9.可选地，所述读出电路还包括光电转换器，其中，所述光电转换器的电源端接入驱动电压，输出端产生光电流信号。
10.可选地，所述读出电路还包括像素电容，其中，所述像素电容连接于所述光电转换器的电源端和输出端之间。
11.可选地，所述光电转换器包括硅光电倍增管。
12.可选地，所述放大器包括通用性运算放大器。
13.可选地，所述读出电路的放大增益其中，rg为所述接地电阻的阻值，
rf为所述反馈电阻的阻值。
14.可选地，所述读出电路的rc时间常数等于r
l
*c
p
，其中，r
l
为所述负载电阻的阻值，c
p
为像素电容的容值。
15.如上所述，本实用新型的一种读出电路，采用由放大器、负载电阻、接地电阻及反馈电阻构成的同相放大电路将光电流信号转换为光电压信号并进行放大输出，在提高放大倍率的同时又能降低输出信号时延，实现高放大倍率与高响应频率的双调控，大大增加了背散的光子计数率，从而实现背散射高质量成像分辨。
附图说明
16.图1显示为现有读出电路的电路示意图。
17.图2显示为本实用新型读出电路的电路示意图。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
19.请参阅图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
20.如图2所示，本实施例提供一种读出电路，所述读出电路包括：放大器op、负载电阻r
l
、接地电阻rg及反馈电阻rf；其中，所述放大器op的同相输入端连接所述负载电阻r
l
的第一端并接入光电压信号，反相输入端连接所述接地电阻rg的第一端及所述反馈电阻rf的第一端，输出端产生输出电压v
out
；所述负载电阻r
l
的第二端接地，所述接地电阻rg的第二端接地，所述反馈电阻rf的第二端连接所述放大器op的输出端。可选地，所述放大器op包括通用性运算放大器。
21.进一步的，所述读出电路还包括光电转换器，其中，所述光电转换器的电源端接入驱动电压v
bias
，输出端产生所述光电流信号。可选地，所述光电转换器包括硅光电倍增管sipm。更进一步的，所述读出电路还包括像素电容c
p
，其中，所述像素电容c
p
连接于所述光电转换器的电源端和输出端之间。
22.本实施例中，当光照射到所述光电转换器时，所述光电转换器将光信号转换为电信号(通常为光电流信号)，所述负载电阻r
l
则将所述光电转换器产生的光电流信号转换为光电压信号并作为所述放大器op的输入电压v
in
，所述放大器op将所述输入信号v
in
进行放大后产生所述输出信号v
out
；其中，因此，电路的放大增益
其中v
out
为所述放大器op的输出电压，v
in
为所述放大器op的输入电压，rg为所述接地电阻的阻值，rf为所述反馈电阻的阻值；由上式可知，电路的放大增益b与输入信号无关，仅与所述接地电阻rg和所述反馈电阻rf有关，故实际应用中，可通过选用合适阻值的所述接地电阻rg和所述反馈电阻rf，来设计所述读出电路的放大增益b。
23.而电路的rc时间常数等于r
l
*c
p
，其中，r
l
为所述负载电阻的阻值，c
p
为像素电容的容值；由上式可知，电路的rc时间常数与所述反馈电阻rf无关，仅与所述负载电阻r
l
有关，故实际应用中，可通过选用合适阻值的所述负载电阻r
l
，来设计所述读出电路的rc时间常数。具体应用时，通常设置r
l
《rf，因此，本实施例所述读出电路的rc时间常数相较于现有的跨阻放大电路可以更小，这对需要快速读数的系统来说具有很大优势，在背散成像中搭配衰减时间短的闪烁体能更准确的获得信号数量，提高成像质量。
24.可见，所述放大器op、所述负载电阻r
l
、所述接地电阻rg及所述反馈电阻rf构成的同相放大电路中，由于所述反馈电阻rf形成的反馈回路连接至所述放大器op的反相输入端，故该同相放大电路的放大倍率与输入信号无关，仅与所述接地电阻rg和所述反馈电阻rf有关，如此不但能实现高放大增益，而且还由于该同相放大电路的rc时间常数与所述反馈电阻rf无关，故该同相放大电路的恢复时间就可以通过所述负载电阻r
l
缩短，从而有效提高光电转换器的光子计数分辨率。另外，由于输入信号与所述反馈电阻rf无关，即使所述负载电阻r
l
发生大幅度改变，也不会影响到所述放大器op的放大倍率，这能有效抑制光电转换器因工作升温而影响到所述负载电阻r
l
，从而影响到该同相放大电路的放大倍率。
25.综上所述，本实用新型的一种读出电路，采用由放大器、负载电阻、接地电阻及反馈电阻构成的同相放大电路将光电流信号转换为光电压信号并进行放大输出，在提高放大倍率的同时又能降低输出信号时延，实现高放大倍率与高响应频率的双调控，大大增加了背散的光子计数率，从而实现背散射高质量成像分辨。
26.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。