基于单光子探测的门控噪声抑制电路研究与设计

来源：计算机测量与控制杂志2025年第10期北京时间：

作者：马源,王鹢,高欣,王栋,孙迎萍

单位：兰州空间技术物理研究所

摘要：为减小单光子探测过程中受到的背景噪声影响,采用门控淬灭电路淬灭雪崩信号。高频门控信号在采样电阻上产生的微分噪声与微弱的雪崩信号混叠在一起,不利于进行后续的探测,计数等操作,因此从混叠的信号中提取出微弱的雪崩信号至关重要。通过分析门控淬灭电路采样电阻上微分噪声的产生原因,本文采用电容平衡差分电路与带阻滤波电路相结合的方法,设计500MHz的高频正弦门控淬灭电路及其后续的滤波、放大及整形电路,从混叠信号中提取出雪崩信号并输出为5V数字电平信号,解决了电容平衡差分电路存在的频率上限问题,降低了雪崩信号处理电路设计的难度,使门控信号的频率在阻带范围内连续可调,提高了电路整体的稳定性。仿真结果表明,门控信号的抑制比最高可达88dB,解决了雪崩信号与微分噪声的混叠问题。

关键词：APD;淬灭电路;电容平衡;滤波电路;微分噪声

基金资助：甘肃省科技重大专项计划(23ZDGA013)