CN115824274B - 光检测电路及光电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光检测电路及光电系统，光检测电路包括光电转换电路、前端放大器、钳位电路以及温漂补偿电路，光电转换电路具有用于接入偏置电压的电压偏置端以及信号输出端，前端放大器具有放大输入端以及放大输出端，放大输入端与信号输出端连接于第一节点，钳位电路具有钳位输入端以及钳位输出端，钳位输入端用于接入钳位电压，钳位输出端连接于第一节点，温漂补偿电路具有补偿输入端以及补偿输出端，补偿输入端用于接入温度信号，补偿输出端与钳位输入端连接且用于输出补偿电压。该设计能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路以及光电系统的整体稳定性。

Description

光检测电路及光电系统

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种光检测电路及光电系统。

背景技术

在光电检测系统如激光雷达检测或红外检测系统中设计有信号放大电路，目前光电检测系统中的信号放大电路的动态范围不足，当目标物体反射后的光线所携带的能量过大时，将导致信号放大电路处于饱和状态，信号放大电路处于饱和状态时，无法对信号进行正常放大，导致光电检测系统处于无法检测的盲区状态，而信号放大电路的饱和恢复时间(也即从饱和状态恢复到线性放大状态的时间)过长，会导致光电检测系统长时间处于无法继续检测的盲区状态。

发明内容

本申请实施例提供一种光检测电路及光电系统，能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

第一方面，本申请实施例提供了一种光检测电路；该光检测电路包括光电转换电路、前端放大器、钳位电路以及温漂补偿电路，光电转换电路具有用于接入偏置电压的电压偏置端以及信号输出端，前端放大器具有放大输入端以及放大输出端，放大输入端与信号输出端连接于第一节点，钳位电路具有钳位输入端以及钳位输出端，钳位输入端用于接入钳位电压，钳位输出端连接于第一节点，温漂补偿电路具有补偿输入端以及补偿输出端，补偿输入端用于接入温度信号，补偿输出端与钳位输出端连接且用于输出补偿电压。

基于本申请实施例的光检测电路，温漂补偿电路的补偿输入端接入温度信号，温漂补偿电路将该温度信号转换成补偿电压，该补偿电压从温漂补偿电路的补偿输出端输出并经由钳位电路的钳位输入端流入，对钳位电路进行补偿，故能够使得钳位电路在各温度下所对应的各温度信号，经温漂补偿电路处理后，都对应有一个补偿电压，该补偿电压作用在钳位电路的钳位输入端之后，能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，温漂补偿电路包括运算放大器、第一电阻以及第二电阻，运算放大器的反相输入端接入基准电压，第一电阻的第一端连接至补偿输入端，第一电阻的第二端与运算放大器的同相输入端连接于第二节点，第二电阻的第一端与第二节点连接，第二电阻的第二端连接至运算放大器的输出端并连接至补偿输出端。

基于上述实施例，温漂补偿电路的补偿输入端接入温度信号，通过调节第一电阻和第二电阻的阻值可以设置运算放大器的放大倍数，运算放大器的输出端就可以得到温度信号所对应的补偿电压，该补偿电压接入钳位电路的钳位输入端之后，能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故钳位电路在不同温度下，经温漂补偿电路处理后，都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，温漂补偿电路包括控制器，控制器具有补偿输入端和补偿输出端，且控制器预存有温度信号与补偿电压的对应关系。

基于上述实施例，温漂补偿电路通过控制器获取得到温度信号，控制器根据接收到的温度信号得到对应的补偿电压，并经由控制器的补偿输出端输出并流入钳位电路的钳位输入端之后，能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故钳位电路在不同的温度下，经控制器处理后，都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，钳位电路包括二极管，二极管的阴极连接至钳位输出端，二极管的阳极连接至钳位输入端。

基于上述实施例，经由温漂补偿电路的补偿输出端输出的补偿电压作用在二极管的阳极上，使得二极管中的PN结的两端偏置电压等于PN结的实际压降，故二极管在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得二极管中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，钳位电路包括三极管，三极管的基极以及集电极连接至钳位输入端，三极管的发射极连接至钳位输出端。

基于上述实施例，经由温漂补偿电路的补偿输出端输出的补偿电压作用在三极管的基极上，使得三极管中基极与发射极之间的PN结的两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故三极管在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得三极管中基极与发射极之间的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，钳位电路还包括第三电阻、第四电阻以及第一电容，第三电阻串接于钳位输入端和三极管的基极之间，第四电阻串接于钳位输入端和三极管的集电极之间，第一电容的第一极板连接至钳位输入端，第一电容的第二极板接地。

基于上述实施例，通过设计第三电阻，能够对流入三极管的基极的电流起到限流作用，从而对三极管起到良好的保护作用；通过设计第四电阻，能够对流入三极管的集电极的电流起到限流作用，从而对三极管起到良好的保护作用；通过设计第一电容，能够对钳位电路中的补偿电压起到滤波作用，以保证钳位电路中补偿电压的稳定性。

在其中一些实施例中，钳位电路包括场效应管，场效应管的栅极以及漏极连接至钳位输入端，场效应管的源极连接至钳位输出端。

基于上述实施例，经由温漂补偿电路的补偿输出端输出的补偿电压作用在场效应管的栅极上，使得场效应管中栅极与源极之间的PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故场效应管在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得场效应管中栅极与源极之间的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

在其中一些实施例中，光电转换电路包括光电二极管、第五电阻以及第二电容，光电二极管的阴极连接至信号输出端，第五电阻的第一端连接至电压偏置端，第五电阻的第二端与光电二极管的阳极连接至第三节点，第二电容的第一极板连接至第三节点，第二电容的第二极板接地。

基于上述实施例，通过将光电二极管的阳极连接至电压偏置端，通过电压偏置端向光电二极管施加反向偏置电压，使得光电二极管处于负偏压模式下被反向击穿，此时，光电二极管不仅能够将经目标物体反射的光信号转换成光电流信号，而且能够对光电流信号进行放大，且增益放大倍数约为100；通过设计第五电阻，第五电阻起限流作用以保护光电二极管；通过设计第二电容，第二电容对光电转换电路中的电信号起滤波作用。

在其中一些实施例中，前端放大器包括放大器以及第六电阻，放大器为跨阻放大器或者低噪声放大器，放大器的同相输入端连接至放大输入端，放大器的反相输入端接地，第六电阻的第一端连接至放大器的输出端，第六电阻的第二端接地。

基于上述实施例，通过将放大器设计跨阻放大器，跨阻放大器能够将经由光电转换电路的信号输出端输出的电流信号放大成更大的电压信号进行输出，此时跨阻放大器输出到光电系统的后级电路的信号为电压信号，跨阻放大器由于具有较大的放大倍数，因此，能够将光电转换电路输出的电流信号放大成较大的电压信号。同理，通过将放大器设计低噪音放大器，能够将经由光电转换电路的信号输出端输出的电信号转换成更大的电信号，低噪音放大器由于能够对电信号中的有效信号进行倍数放大，而不对电信号中的噪音部分进行放大，因此，能够有效降低噪音信号对放大后的电信号的影响。通过设计第六电阻，第六电阻对从放大器的输出端输出的更大的电信号起到限流作用，从而保证前端放大器的电路结构的稳定性。

第二方面，本申请实施例提供了一种光电系统，该光电系统包括控制器、光信号发射电路以及光信号接收电路，光信号发射电路与控制器电性连接，光信号接收电路包括模数转换器、放大电路以及上述的光检测电路，控制器、模数转换器、放大电路以及前端放大器的放大输出端依次连接。

基于本申请实施例中的光电系统，具备上述光检测电路的光电系统，补偿电压作用在钳位电路的钳位输入端之后，使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光电系统的整体稳定性。

基于本申请实施例的光检测电路及光电系统，温漂补偿电路的补偿输入端接入温度信号，温漂补偿电路将该温度信号转换成补偿电压，该补偿电压从温漂补偿电路的补偿输出端输出并经由钳位电路的钳位输入端输入，对钳位电路进行补偿，故能够使得钳位电路在各温度下，经温漂补偿电路处理后，都对应有一个补偿电压，该补偿电压作用在钳位电路的钳位输入端之后，能够使得钳位电路中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路的整体稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种实施例中的光检测电路的框架示意图；

图2为本申请一种实施例中的光检测电路的电路示意图；

图3为本申请另一种实施例中的温漂补偿电路的框架示意图；

图4为本申请另一种实施例中的光检测电路的电路示意图；

图5为本申请一种实施例中的光电系统的框架示意图。

附图标记：1、光检测电路；10、光电转换电路；101、电压偏置端；102、信号输出端；20、前端放大器；201、放大输入端；202、放大输出端；30、钳位电路；301、钳位输入端；302、钳位输出端；40、温漂补偿电路；401、补偿输入端；402、补偿输出端；C1、第一电容；C2、第二电容；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；Z1、光电二极管；Z2、三极管；Q1、场效应管；U11、放大器；U12、运算放大器；b1、第一节点；b2、第二节点；b3、第三节点；HV、偏置电压；V_BAIS、钳位电压；T、温度信号；V+、基准电压；2、控制器；21、发射控制端；22、接收控制端；3、模数转换器；4、放大电路；5、驱动芯片；6、光发射器；7、反向偏压电源调节电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参照图1-图2所示，本申请的第一方面提出了一种光检测电路1，光检测电路1包括光电转换电路10、前端放大器20、钳位电路30以及温漂补偿电路40。

如图1所示，光电转换电路10用于接收经目标物体反射后的光线，并将该光线的光信号转换成电信号，光电转换电路10包括电压偏置端101以及信号输出端102，电压偏置端101用于接入偏置电压HV。其中，电信号可以是电压信号，也可以是电流信号，信号输出端102可以理解成光电转换电路10中用于输出电信号的端口，关于光电转换电路10的具体电路结构将在下文进行展开介绍。

需要注意的是，当经目标物体反射后的光线所携带的光能量较大时，该光线经光电转换电路10处理后能够形成较大的电信号；同理，当经目标物体反射后的光线所携带的光能量较小时，该光线经光电转换电路10处理后能够形成较小的电信号。也就是说，经目标物体反射后的光线所携带的光能量与经光电转换电路10处理后所形成的电信号呈正相关，且该正相关关系可以是线性关系也可以是非线性关系。此外，光电转换电路10也可以具有一定的电信号放大功能。

前端放大器20用于对信号输出端102输出的电信号进行放大处理，前端放大器20具有放大输入端201和放大输出端202，放大输入端201与信号输出端102连接于第一节点b1。其中，放大输入端201可以理解成前端放大器20中用于接收信号输出端102输出的电信号的端口，放大输出端202可以理解成前端放大器20中用于输出更大的电信号的端口。关于前端放大器20的具体电路结构将在下文进行展开介绍。此外，放大输入端201还可以连接至后续的信号处理电路，以实现光电系统的检测功能。

需要注意的是，经由信号输出端102输出的电信号可以是电压信号，该电压信号经由前端放大器20处理后，可以转换成更大的电压信号，也可以转换成更大的电流信号，并从放大输出端202输出；当然，经由信号输出端102输出的电信号也可以是电流信号，该电流信号经由前端放大器20处理后，可以转换成更大的电压信号，也可以转换成更大的电流信号，并从放大输出端202输出。

如图1所示，钳位电路30用于减小流入前端放大器20的放大输入端201的电信号，钳位电路30具有钳位输入端301和钳位输出端302，钳位输入端301用于接入钳位电压V_BAIS，钳位输出端302连接于第一节点b1。需要注意的是，钳位电压V_BAIS可以通过钳位输入端301连接电源或者运算放大器的方式实现，且该钳位电压V_BAIS还可以实现可调。

可以理解的是，若由于光电转换电路10检测到强光，而向前端放大器20输出过大的电信号，也即向信号放大电路20输入过大的能量，此时信号放大电路20将处于饱和状态，输入到信号放大电路20的能量越大，信号放大电路20需要释放这些能量的时间越长，也即信号放大电路20处于饱和状态的时间越长，因此，本申请实施例中，通过设置钳位电路30，将光电转换电路10向信号放大电路20输出的电信号的电压钳位在需要的较低电压，以减少光电转换电路10向信号放大电路20输出的能量，从而缩短信号放大电路20处于饱和状态的时间。关于钳位电路30的具体电路结构将在下文进行展开介绍。

可以理解的是，钳位电路30通过内部的PN结实现钳位功能，PN结在常温下自身具有导通门限值，随着钳位电路30所在环境的温度的变化，该PN结的导通门限值会跟随温度的变化而发生偏移，简称温漂，那么就会出现因温度变化导致该PN结的导通门限值上升或者下降的情况，进而影响光检测电路1的整体性能。

如图2-图3所示，温漂补偿电路40可以用于解决钳位电路30因温度变化而导致其内部的PN结压降出现漂移的问题，温漂补偿电路40具有补偿输入端401和补偿输出端402，补偿输入端401用于接入温度信号T，补偿输出端402与钳位输入端301连接且用于输出补偿电压。其中，补偿输入端401可以理解成温漂补偿电路40中当前的温度信号T的接收端口，补偿输出端402可以理解成上述补偿电压的输出端口。例如，钳位电路30的PN结在常温下自身的导通门限值为0.7V，由于工作环境温度升高，例如，工作环境温度升高至30摄氏度，钳位电路30的PN结的实际压降变成0.6V，若此时钳位电路30给到PN结两端的偏置电压仍为0.7V，将导致钳位电路30的PN结工作不稳定，故影响该光检测电路1的整体性能。通过温漂补偿电路40向钳位电路30输入补偿电压，使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压降低至0.6V，该偏置电压等于PN结的实际压降0.6V，也即，补偿电压最终作用到PN结时，使得PN结两端的偏置电压降低0.7V-0.6V＝0.1V，从而使得PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降。

再如，在寒冷的季节或者地域，由于工作环境温度降低，例如，工作环境温度降低至15摄氏度，钳位电路30的PN结的实际导通门限值变成为0.8V，此时钳位电路30的PN结的导通门限值升高(相比于常温下的0.7V)，而作用在PN结两端的偏置电压仍为0.7V，导致钳位电路30的PN结无法导通，从而无法实现钳位电路30的钳位功能，故影响该光检测电路1的整体性能。通过温漂补偿电路40向钳位电路30输入补偿电压，使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，也即，补偿电压最终作用到PN结时，使得PN结两端的偏置电压提高了0.8V-0.7V＝0.1V，从而使得PN结两端的电压由原来的0.7V转变成0.7V+0.1V＝0.8V，达到PN结的实际导通门限值，PN结能够正常导通，且由于PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，PN结两端的偏置电压相比于PN结的实际压降不至于过高或者过低，故能够保证光检测电路1工作时的稳定性。

基于本申请实施例中的光检测电路1，光电转换电路10用于将接收到的光信号转换成电信号，并将电信号输出给信号放大电路20进行放大，同时，通过将钳位电路30连接于所述信号放大电路20的放大输入端201，以避免光电转换电路10向信号放大电路20输入过多能量而使得信号放大电路20长时间处于饱和状态，从而可以缩短光检测电路1的检测时间，需要特别指出的是，通过温漂补偿电路40对钳位电路30的实际钳位电压进行温漂补偿，故能够使得钳位电路30在不同环境温度下，都对应有一个补偿电压，该补偿电压作用在钳位电路30的钳位输入端301之后，能够使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路30中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。

具体地，关于温漂补偿电路40的具体电路结构可以但不仅限于以下几种可实施方式。

如图1-2所示，在一种实施例中，温漂补偿电路40包括运算放大器U12、第一电阻R1和第二电阻R2，运算放大器U12的反相输入端接入基准电压V+，第一电阻R1的第一端连接至温漂补偿电路40的补偿输入端401，第一电阻R1的第二端与运算放大器U12的同相输入端连接于第二节点b2，第二电阻R2的第一端与第二节点b2连接，第二电阻R2的第二端连接至运算放大器U12的输出端并连接至温漂补偿电路40的补偿输出端402。该设计中，温漂补偿电路40的补偿输入端401接入温度信号T，通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以设置运算放大器U12的放大倍数，运算放大器U12的输出端就可以得到温度信号T所对应的补偿电压，该补偿电压接入钳位电路30的钳位输入端301之后，能够使得钳位电路30在不同温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压能够使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故使得钳位电路30中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。

例如，在图2中，R1＝500Ω，R2＝130Ω，以型号为TMP235A4DCKR的温度传感器为例，温度传感器的输出电压随温度变化的关系式为：VT＝500+10x，且当x＝25℃，VT＝750mV时，V_BAIS＝3250mV。

由上可知，根据“虚短”和“虚断”原理可得出以下关系式：

V3＝V+......关系式(1)

(VT-V+)/R1＝(V3-V_BAIS)/R2......关系式(2)

根据关系式(1)和关系式(2)整理得到关系式(3)：

V_BAIS＝((R1+R2)/R1)*(V+)-(R2/R1)*VT......(3)

将“x＝25℃，VT＝500+10x＝500+10*25＝750mV时，V_BAIS＝3250mV”带入关系式(3)中可反向推出V_BAIS和VT满足关系式(4)：

V_BAIS＝3455-0.26VT......关系式(4)

其中，VT为温度传感器的输出电压；x为摄氏温度(也即温度每升高1℃，温度传感器的输出电压提高10mV)；V3为运算放大器的同相输入端的电压；V+为基准电压；V-BAIS为钳位电压；R1为第一电阻的阻值；R2为第二电阻的阻值。

如图3所示，在另一种实施例中，温漂补偿电路40包括控制器，控制器具有温漂补偿电路40的补偿输入端401以及补偿输出端402，且控制器预存有温度信号T与补偿电压的对应关系，例如控制器集成有存储单元，在存储单元中预存温度信号T与补偿电压的对应关系。该设计中，控制器接收到温度信号T后，控制器根据接收到的温度信号T以及预存的温度信号T与补偿电压的对应关系得到对应的补偿电压，并经由控制器的补偿输出端402输出补偿电压给钳位电路30的钳位输入端301，能够使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故钳位电路30在不同的温度下，都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得钳位电路30中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。可以理解的是，温度信号T与补偿电压存在一一对应的关系，例如，补偿电压可以随温度信号T的增大而减小。

钳位电路30通过PN结单向导通的原理进行电压钳位，以减小输入到前端放大器20的电压信号或者说能量，关于钳位电路30的具体电路结构可以但不仅限于以下几种可实施方式。

在第一种实施例中，钳位电路30包括二极管(图中未示出)，二极管的阴极连接至钳位输出端302，二极管的阳极连接至钳位输入端301。该设计中，经由温漂补偿电路40的补偿输出端402输出的补偿电压作用在二极管的阳极上，使得二极管的PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故二极管在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得二极管中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。

如图2所示，在第二种实施例中，钳位电路30包括三极管Z2，以三极管Z2为NPN型三极管为例进行说明，此时，三极管Z2的基极和集电极连接至钳位输入端301，三极管Z2的发射极连接至钳位输出端302。该设计中，经由温漂补偿电路40的补偿输出端402输出的补偿电压作用在从三极管Z2的基极上，使得三极管Z2基极与发射极之间的PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故三极管Z2在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得三极管Z2中的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。当然，三极管Z2也可以是PNP型三极管，此时，三极管Z2的基极和发射极连接至钳位输入端301，三极管Z2的集电极连接至钳位输出端302。

可以理解的是，三极管Z2还连接至一使得三极管Z2导通的电压，该电压可定义为导通电压，导通电压输入至钳位输入端301，以作用于三极管Z2的基极，继而使得三极管Z2导通，为避免导通电压及其对应的电流烧坏三极管Z2，故进一步设计，钳位电路30还包括第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1，第三电阻R3串接于钳位输入端301和三极管Z2的基极之间，第四电阻R4串接于和三极管Z2的集电极之间，第一电容C1的第一极板连接至钳位输入端301，第一电容C1的第二极板接地。该设计中，通过设计第三电阻R3，能够对流入三极管Z2的基极的电流起到限流作用，从而对三极管Z2起到良好的保护作用；通过设计第四电阻R4，能够对流入三极管Z2的集电极的电流起到限流作用，从而对三极管Z2起到良好的保护作用；通过设计第一电容C1，能够对输入到钳位电路30中的导通电压以及补偿电压起到滤波作用，以保证钳位电路30工作中的稳定性。

例如，当三极管Z2为Si管时，在常温下，三极管Z2的基极与三极管Z2的发射极之间的PN结的导通门限为0.7V，但是当三极管Z2所在环境的温度上升某一数值如30℃时，该三极管Z2的基极与三极管Z2的发射极之间的PN结的实际导通门限也即实际压降为0.6V，若此时给到该三极管Z2的基极与三极管Z2的发射极之间的PN结两端的偏置电压仍为0.7V，将导致三极管Z2的PN结工作不稳定，故影响该光检测电路1的整体性能。通过温漂补偿电路40向三极管Z2输入补偿电压，使得三极管Z2基极与发射极之间的PN结两端的偏置电压降低至0.6V，该偏置电压等于PN结的实际压降0.6V。

如图4所示，在第三种实施例中，钳位电路30包括场效应管Q1，以场效应管Q1为PMOS管为例进行说明，此时，场效应管Q1的栅极和漏极连接至钳位输入端301，场效应管Q1的源极连接至钳位输出端302。该设计中，经由温漂补偿电路40的补偿输出端402输出的补偿电压作用在场效应管Q1的栅极上，使得场效应管Q1栅极与源极之间的PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，故场效应管Q1在不同的温度下都对应有一个补偿电压，该补偿电压使得场效应管Q1栅极与源极之间的的PN结工作稳定，进而增强该光检测电路1的整体稳定性。

需要注意的是，当钳位电路30包括二极管或场效应管Q1时，为了避免二极管或场效应管Q1的导通电压或者电流过大而损坏二极管或场效应管Q1，同样可以在二极管的阳极与钳位输入端301之间串接一个限流电阻，并在地与钳位输入端301之间串接一个滤波电容；或者，在场效应管Q1的栅极与钳位输入端301之间串接一个限流电阻，在场效应管Q1的漏极与钳位输入端301之间串接另一个限流电阻，同时在地与钳位输入端301之间串接一个滤波电容。当然，场效应管Q1也可以是NMOS管，此时，场效应管Q1的栅极和源极连接至钳位输入端301，场效应管Q1的漏极连接至钳位输出端302。

如图2所示，考虑到光电转换电路10用于将目标物体反射的光信号转换成电信号，为使光电转换电路10具备光电信号的转换功能，故进一步设计，光电转换电路10包括光电二极管Z1、第五电阻R5和第二电容C2，光电二极管Z1的阴极连接至信号输出端102，第五电阻R5的第一端连接至电压偏置端101，第五电阻R5的第二端与光电二极管Z1的阳极连接至第三节点b3，第二电容C2的第一极板连接至第三节点b3，第二电容C2的第二极板接地。其中，光电二极管Z1可以是雪崩光电二极管APD或者是其他类型的光电二极管。该设计中，在光电二极管Z1为雪崩光电二极管APD时，通过将光电二极管Z1的阳极连接至电压偏置端101，通过电压偏置端101向光电二极管Z1施加反向偏置电压，使得光电二极管Z1处于负偏压模式下被反向击穿，此时，光电二极管Z1不仅能够将经目标物体反射的光信号转换成光电流信号，而且能够对光电流信号进行放大，增益放大倍数约为100；通过设计第五电阻R5，第五电阻R5起限流作用以保护光电二极管Z1；通过设计第二电容C2，第二电容C2对光电转换电路10中的电信号起滤波作用。

如图2所示，考虑到前端放大器20可以将信号输出端102输出的电信号进行放大形成更大的电信号，为使前端放大器20具备相关电信号的放大功能，故进一步设计，前端放大器20包括放大器U11和第六电阻R6，放大器U11为跨阻放大器或者低噪声放大器，放大器U11的同相输入端连接至放大输入端201，放大器U11的反相输入端接地，第六电阻R6的第一端连接至放大器U11的输出端，第六电阻R6的第二端接地。该设计中，通过将放大器U11设计跨阻放大器TIA，跨阻放大器TIA能够将信号输出端102输出的电流信号放大成更大的电压信号进行输出，此时跨阻放大器TIA输出到光电系统的后级电路的信号为电压信号，跨阻放大器TIA由于具有较大的放大倍数，因此，能够将光电转换电路10输出的电流信号放大成较大的电压信号。同理，通过将放大器U11设计低噪音放大器，能够将经由信号输出端102输出的电信号转换成更大的电信号，低噪音放大器由于能够对电信号中的有效信号进行放大，而不对电信号中的噪音部分进行放大，因此，能够有效降低噪音信号对放大后的电信号的影响。通过设计第六电阻R6，第六电阻R6对从放大器U11的输出端输出的更大的电信号起到限流作用，从而保证前端放大器20的电路结构的稳定性。

请参照图5所示，本申请的第二方面提出了一种光电系统，该光电系统包括控制器2、光信号发射电路和光信号接收电路，光信号发射电路与控制器2电性连接，光信号接收电路包括模数转换器3、放大电路4以及上述的光检测电路1，控制器2、模数转换器3、放大电路4以及放大输出端202依次连接。其中，该光电系统可以是激光光电系统也可以是红外光电系统。该设计中，具备上述光检测电路1的光电系统，补偿电压作用在钳位电路30的钳位输入端301之后，使得钳位电路30中给到PN结两端的偏置电压等于PN结的实际压降，从而使得钳位电路30中的PN结工作稳定，进而增强该光电系统的整体稳定性。

具体地，如图5所示，控制器2包括发射控制端21和接收控制端22，光信号发射电路包括驱动芯片5和光发射器6。光发射器6例如可为氮化镓激光发射器或者红外发射器，其中，控制器2通过发射控制端21控制驱动芯片5工作，驱动芯片控制光发射器6发出相应的激光或者红外光，激光或者红外光经目标物体被反射后，被光电转换电路10接收，并经前端放大器20放大后输出给放大电路4进一步放大、模数转换器4用于对放大电路4输出的模拟信号转换成数字信号，并发送给控制器2的接收控制端22，从而实现光检测功能；进一步地，控制器2经由反向偏压电源调节电路7与光电转换电路10连接，以调节输入到光电转换电路10的偏置电压HV。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光检测电路，其特征在于，所述光检测电路包括：

光电转换电路，具有用于接入偏置电压的电压偏置端以及信号输出端；

前端放大器，具有放大输入端以及放大输出端，所述放大输入端与所述信号输出端连接于第一节点；

钳位电路，具有钳位输入端以及钳位输出端，所述钳位输入端用于接入钳位电压，所述钳位输出端连接于所述第一节点；所述钳位电路通过内部PN结实现钳位功能；

温漂补偿电路，具有补偿输入端以及补偿输出端，所述补偿输入端用于接入温度信号，所述补偿输出端与所述钳位输入端连接且用于输出补偿电压，所述补偿电压使得所述钳位电路中给到所述PN结两端的偏置电压等于所述PN结的实际压降；具体为：所述温漂补偿电路包括运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述运算放大器的反相输入端接入基准电压；所述第一电阻的第一端连接至所述补偿输入端，所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的同相输入端连接于第二节点；所述第二电阻的第一端与所述第二节点连接，所述第二电阻的第二端连接至所述运算放大器的输出端并连接至所述补偿输出端；所述温漂补偿电路满足：V_BAIS＝((R1+R2)/R1)*(V+)-(R2/R1)*VT；其中，VT为温度传感器的输出电压；V+为基准电压；V-BAIS为钳位电压；R1为所述第一电阻的阻值；R2为所述第二电阻的阻值。

2.如权利要求1所述的光检测电路，其特征在于，所述钳位电路包括：

二极管，所述二极管的阴极连接至所述钳位输出端，所述二极管的阳极连接至所述钳位输入端。

3.如权利要求1所述的光检测电路，其特征在于，所述钳位电路包括：

三极管，所述三极管的基极以及集电极连接至所述钳位输入端，所述三极管的发射极连接至所述钳位输出端。

4.如权利要求3所述的光检测电路，其特征在于，所述钳位电路还包括：

第三电阻，串接于所述钳位输入端和所述三极管的基极之间；

第四电阻，串接于所述钳位输入端和所述三极管的集电极之间；

第一电容，所述第一电容的第一极板连接至所述钳位输入端，所述第一电容的第二极板接地。

5.如权利要求1所述的光检测电路，其特征在于，所述钳位电路包括：

场效应管，所述场效应管的栅极以及漏极连接至所述钳位输入端，所述场效应管的源极连接至所述钳位输出端。

6.如权利要求1所述的光检测电路，其特征在于，所述光电转换电路包括：

光电二极管，所述光电二极管的阴极连接至所述信号输出端；

第五电阻，所述第五电阻的第一端连接至所述电压偏置端，所述第五电阻的第二端与所述光电二极管的阳极连接至第三节点；

第二电容，所述第二电容的第一极板连接至所述第三节点，所述第二电容的第二极板接地。

7.如权利要求1-6任一项所述的光检测电路，其特征在于，所述前端放大器包括：

放大器，所述放大器为跨阻放大器或者低噪声放大器，所述放大器的同相输入端连接至所述放大输入端，所述放大器的反相输入端接地；

第六电阻，所述第六电阻的第一端连接至所述放大器的输出端，所述第六电阻的第二端接地。

8.一种光电系统，其特征在于，包括：

控制器；

光信号发射电路，与所述控制器电性连接；

光信号接收电路，包括模数转换器、放大电路以及如权利要求1-7任一项所述的光检测电路，所述控制器、模数转换器、放大电路以及所述前端放大器的放大输出端依次连接。