32、光电转换与视网膜形态电路处理技术解析

光电转换与视网膜形态电路处理技术解析

1. 光电转换技术

在光电转换领域，存在多种不同的技术和电路设计，以实现将光信号转换为电信号的目的。

1.1 对数传感器

对数传感器是一种常见的光检测电路，其基本原理基于输入光电流与输出电压之间的对数关系。常见的对数传感器电路如图 11.3 所示，包括简单对数转换电路和级联配置电路。

由于输入光电流通常非常小，处于 MOS 二极管的亚阈值区域，因此电流 - 电压关系由以下方程确定：
- (I ∝βexp(\frac{V}{\varphi_t}\frac{1}{n})) （11.9）
- (I ∝βexp(\frac{V}{\varphi_t}\frac{1}{n^2 + n})) （11.10）
- (I ∝βexp(\frac{V}{\varphi_t}\frac{1}{n^3 + n^2 + n})) （11.11）

其中：
- (\beta = \frac{W}{L} \mu C’_{ox}) （11.12）
- (\varphi_T = \frac{KT}{q}) （11.13）

这里，(I) 为输入光电流，(n) 为亚阈值斜率因子，(V) 为输出电压。

这些光检测电路的直流工作点由放大器和输入光电流决定。如果使用过渡区域在 (V_{dd}/2) 的反相器配置，输入电压将稳定在 (V_{dd}/2)；如果使用正输入连接到参考电压的高增益差分放大器，输入电压将设置为该参考电压。

1.2 反馈缓冲器

图 11.3 中描述的光检测电路存在一个局限性，即电路输入处的电