| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第10-22页 |
| 1.1 论文研究背景 | 第10-11页 |
| 1.2 SPAD读出电路应用背景及系统构成 | 第11-14页 |
| 1.2.1 三维成像应用背景 | 第11-13页 |
| 1.2.2 ROIC系统构成 | 第13-14页 |
| 1.3 SPAD读出电路及相关技术研究现状 | 第14-19页 |
| 1.3.1 国外研究现状 | 第14-18页 |
| 1.3.2 国内研究现状 | 第18-19页 |
| 1.4 论文主要研究内容与目标 | 第19-20页 |
| 1.5 论文组织结构 | 第20-22页 |
| 第二章 InGaAs SPAD探测器建模方法研究 | 第22-39页 |
| 2.1 SPAD工作原理及特性参数 | 第22-24页 |
| 2.2 SPAD动态偏置的非线性特性 | 第24-27页 |
| 2.3 InGaAs APD器件建模基础 | 第27-31页 |
| 2.3.1 SPAD建模方式 | 第27-28页 |
| 2.3.2 增强型SPAD等效电路模型 | 第28-29页 |
| 2.3.3 基于Verilog-A的SPAD模型 | 第29-31页 |
| 2.4 InGaAs SPAD混合模型 | 第31-37页 |
| 2.4.1 模型结构 | 第31-33页 |
| 2.4.2 SPAD模型参数确定与特性测试曲线拟合 | 第33-35页 |
| 2.4.3 拟合曲线中不连续点的处理 | 第35-37页 |
| 2.5 模型仿真 | 第37-38页 |
| 2.6 本章小结 | 第38-39页 |
| 第三章 InGaAs SPAD接口电路设计 | 第39-64页 |
| 3.1 SPAD淬灭电路架构 | 第39-42页 |
| 3.1.1 淬灭方式与淬灭电路性能评价 | 第39-41页 |
| 3.1.2 门控帧频检测工作模式 | 第41-42页 |
| 3.2 雪崩电流感应方式和鉴别方法 | 第42-45页 |
| 3.3 SPAD检测延迟分析 | 第45-49页 |
| 3.4 基于失调控制的电阻低压检测接口电路设计 | 第49-55页 |
| 3.4.1 电路原理与结构 | 第49-50页 |
| 3.4.2 检测阈值电压和电阻的确定 | 第50-51页 |
| 3.4.3 差分比较器设计 | 第51-53页 |
| 3.4.4 电路仿真与结果分析 | 第53-55页 |
| 3.5 基于电容感应的接口电路设计 | 第55-63页 |
| 3.5.1 电容检测原理 | 第55-58页 |
| 3.5.2 电容感应检测结构 | 第58-60页 |
| 3.5.3 仿真验证 | 第60-63页 |
| 3.6 本章小结 | 第63-64页 |
| 第四章 基于TDC的TOF量化方法研究 | 第64-96页 |
| 4.1 TDC量化原理 | 第64-72页 |
| 4.1.1 单一模式TDC原理 | 第64-66页 |
| 4.1.2 分段式TDC原理 | 第66-68页 |
| 4.1.3 分段式TDC中不同单一模式TDC衔接原则 | 第68-69页 |
| 4.1.4 TDC量化噪声与误差特性 | 第69-72页 |
| 4.2 TDC量化的关键问题 | 第72-77页 |
| 4.2.1 量化参考信号的稳定性 | 第72-73页 |
| 4.2.2 数据误码根源分析 | 第73-77页 |
| 4.3 基于TDC的读出电路架构 | 第77-81页 |
| 4.3.1 TDC独享型架构 | 第77-78页 |
| 4.3.2 TDC共享型架构 | 第78-79页 |
| 4.3.3 TDC部分共享型架构 | 第79-81页 |
| 4.4 阵列TDC设计 | 第81-87页 |
| 4.4.1 TDC系统架构 | 第81-82页 |
| 4.4.2 闭环全局时钟产生电路及其细分辨型TDC | 第82-85页 |
| 4.4.3 低建立保持时间DFF触发器设计 | 第85-87页 |
| 4.5 关键信号版图布线 | 第87-89页 |
| 4.5.1 时钟信号和控制信号布线 | 第87-88页 |
| 4.5.2 电源线布线 | 第88-89页 |
| 4.6 TDC仿真验证 | 第89-95页 |
| 4.6.1 TDC特性仿真 | 第89-91页 |
| 4.6.2 时钟噪声特性仿真 | 第91-95页 |
| 4.7 本章小结 | 第95-96页 |
| 第五章 单光子探测ROIC测试与系统应用验证 | 第96-110页 |
| 5.1 测试平台建立 | 第96-98页 |
| 5.2 接口电路测试 | 第98-101页 |
| 5.2.1 电阻低压检测接口电路测试 | 第98-100页 |
| 5.2.2 电容常压检测接口电路测试 | 第100-101页 |
| 5.3 TDC及系统测试 | 第101-107页 |
| 5.3.1 时钟测试 | 第101-103页 |
| 5.3.2 TDC时间量程和精度测试 | 第103-106页 |
| 5.3.3 TDC线性特性测试 | 第106-107页 |
| 5.4 示范应用 | 第107-108页 |
| 5.5 本章小结 | 第108-110页 |
| 第六章 总结与展望 | 第110-112页 |
| 6.1 论文总结 | 第110-111页 |
| 6.2 研究展望 | 第111-112页 |
| 致谢 | 第112-114页 |
| 参考文献 | 第114-120页 |
| 博士期间研究成果 | 第120-121页 |
