红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨...红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150μV,互连中波探测器测试NETD为13 m K。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 m K,动态范围超过90 dB,帧频达到1000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。展开更多
为实现红外焦平面数字化输出,设计了一款片上集成行列级读出电路,适应于SOI(silicon on insulator)二极管型非制冷红外探测器阵列.读出电路包括一个连续时间增量型二阶sigma-delta调制器和一个输出缓冲器,其中二阶sigma-delta调制器包...为实现红外焦平面数字化输出,设计了一款片上集成行列级读出电路,适应于SOI(silicon on insulator)二极管型非制冷红外探测器阵列.读出电路包括一个连续时间增量型二阶sigma-delta调制器和一个输出缓冲器,其中二阶sigma-delta调制器包括跨导模块、跨导运算放大器构成的积分器模块、电流型DAC反馈模块以及比较器.基于此提出的读出电路架构,采用直接数字量化的方式,完全省去了前端模拟放大单元电路.利用连续时间增量型二阶sigma-delta调制器对输入信号驱动要求低的特点,该电路可直接处理SOI二极管型红外探测器输出的相对微弱的电压信号,并输出数字信号.基于SMIC 0.35μm CMOS工艺对电路进行了设计并流片验证,供电电压5 V,读出电路版图通道宽度小于30μm,适应探测器像素尺寸.测试结果表明, 60帧频读出时,读出性能良好,输出噪声9μV,单通道功耗450μW,面积0.092 mm^2.该读出电路相比于普通片上集成行列级读出电路,减小了面积和功耗,简化了整个红外成像系统,适用于低功耗、低噪声、高集成度的大面阵数字化红外传感器成像系统.展开更多
对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 m K量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me...对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 m K量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me-以上的电荷处理能力和100 d B左右的动态范围(Dynamic Range)才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。展开更多
文摘红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150μV,互连中波探测器测试NETD为13 m K。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 m K,动态范围超过90 dB,帧频达到1000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。
文摘对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 m K量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me-以上的电荷处理能力和100 d B左右的动态范围(Dynamic Range)才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。
