一种改进型天文应用低噪声红外探测器读出电路结构设计

在短波红外天文探测应用中,背景辐射极低、信号电流极小,每秒仅产生几个光电子,为了实现较高的信噪比,探测器应具有极低的噪声。在目前国际主流天文应用红外读出电路源随器(SFD)结构的基础上,提出了一种改进型读出电路输入级结构设计,即行共用模块的单位增益缓冲器(UB)结构,在电路仿真中,实现了输入级等效输入噪声小于1e-,线性度为0.994。     

一种新型低噪声高均匀性红外焦平面读出电路

针对非制冷微测辐射热计焦平面阵列,设计了一种低噪声、高均匀性的读出电路。该读出电路结合相关双采样技术和自归零技术,对固定图像噪声以及l/f噪声都能起到很好的抑制作用。目前,该电路已应用到160×120阵列的非制冷微测辐射热计焦平面上,并在0.5μm CMOS工艺下成功流片。测试结果表明,固定图像噪声仅为0.087 V,均方根噪声为256μV。     

边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究

设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5 μn5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4V,动态范围大于80 dB.     

工作于4K的红外集成器件读出电路性能测试

结合Si∶Ga 64元线列红外集成器件研制的、工作于4K以下深低温的集成读出电路(CRE)的性能测试与结果,探讨对这类读出电路的基本要求以及与低温工作条件有关的问题和困难。     

一种高性能红外焦平面阵列读出电路

提出了一种快闪式红外焦平面阵列读出电路。采用改进的直接注入型单元电路,积分电容大小可选,能适应大范围的光背景条件,并且增加了图像变换(倒置/反转)功能。一款128×128阵列的读出电路已经基于标准0.5μmCMOS工艺实现,整体芯片的面积为8.0mm×8.5mm。实测结果表明,此读出电路具有良好的光电转换能力,同时具有功耗低、输出摆幅大、动态范围大等优点。     

一种红外焦平面读出电路数字模块的设计

介绍了一种红外焦平面读出电路数字模块的设计与实现。该模块可以提供系统正常工作所需的时序,包括行选列选、采样保持等。此外,该模块还可以进行输出模式的切换,实现多路输出,提高输出帧频。介绍了多路输出的Verilog算法、电路的整体结构和时序,并给出了整个系统的仿真结果。设计的模块采用华润上华CSMC 0.5μm DPTM单阱CMOS工艺流片成功,验证了设计的正确性。测试结果表明,对64×64的阵列,四路输出时,输出帧频可以达到240fps,可应用于车辆夜视领域。     

增益自适应切换的低噪声双模式红外读出电路

本文针对传统双模式红外读出电路成像时难以适应光电流的宽范围变化,动态范围受限、测距精度低和功耗高等问题,提出了一种可自适应调节的双模式读出电路。该电路通过像素内比较器检测光信号强度,实现增益模式的自适应切换,动态调整电容反馈跨阻放大器转换增益及列级电路工作模式。结合开关电容相关双采样和相关多采样技术,显著提升了系统的动态范围、噪声性能并优化了功耗。在低增益模式下,满阱容量提升至397 Me-,等效噪声电子数为5119 e-,动态范围达9779dB;在高增益模式下,等效噪声电子数低至2334 e-,动态范围达84dB。主动模式下,采用斜坡采样电路结合预启动与相关双采样技术提升光子飞行时间的测量精度,在200ns(30m)范围内实现22ns(33cm)的测距精度。     

背景暗电流抑制的红外探测器读出电路输入级设计

主要研究红外探测器读出电路的输入级设计,针对短波红外信号,电容反馈互导放大器型(CTIA)读出电路具有高注入效率的特点.本文设计了一种带有背景暗电流抑制的CTIA型读出电路输入级结构,该结构在77 K低温环境,大于300μs的长积分时间工作.探测器接收短波小信号,注入电流0～800 pA,与传统的CTIA型读出电路输入...     

非致冷红外焦平面读出电路的研究

非致冷红外焦平面阵列是非致冷红外热成像系统的关键部件，读出电路的性能对热图象的质量有很大影响。本文介绍了一种结构紧凑、低功耗的非致冷红外焦平面读出电路；讨论了改进性能的电路设计方案；提出了今后的发展方向。     

二极管非制冷红外探测器及其读出电路设计

针对非制冷红外技术的低成本高性能应用,提出了基于SOI的二极管红外探测器及其读出电路的集成设计方案。阐述了二极管非制冷红外探测器的基本原理和工艺实现。对探测器的电学特性进行理论推导,得出读出电路的设计指标。采用连续时间自稳零电路结构实现探测器输出信号的低噪声低失调放大,采用级联滤波器以减弱开关非理想因素的影响,并采用片内电容采样保持,使得I/O引脚数较少,从而减小版图面积。采用spectre工具进行仿真,在CSMC 0.5 m 2P3M CMOS工艺下实现。结果表明：读出电路性能良好,闭环增益为65.8 dB,等效输入噪声谱密度为450 nV/Hz,等效输入失调电压100 V以内,功耗为5 mW,能实现探测器信号的准确读出。     

碲镉汞焦平面器件CMOS读出电路的发展

通过对近年来的部分文献资料进行归纳分析,介绍了碲镉汞焦平面器件CMOS读出电路(ROIC)的发展动态.讨论了读出电路的有关概念.列出了部分前放电路的单元结构,并分析了它们的工作特点.介绍了积分时间、积分电容以及多路传输等因素对读出电路设计的影响.     

人体分布式8 ×8元红外探测系统的应用研究

文章针对8×8元热释电红外探测阵列设计了一种圆柱式旋转斩波调制器,它可对空间内180°范围的目标辐射进行波形调制,同时借鉴于ROM的读取方式对探测阵列进行了选读电路和微电流滤波放大电路的设计,并通过软硬件模拟了电路功能,为后续研究奠定了基础。     

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试系统研究

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试是评价晶圆的重要环节。在现有探针台测试设备的基础上,研制了一块电路板装置。它既可驱动晶圆工作,也可将不同形式的数字化输出信号转换为统一的数字图像传输格式,而且测试过程中可对电路板参数进行设置。首先对红外探测器读出晶圆测试系统进行了介绍,然后对研制的测试电路板装置进行了原理分析。最后将此电路板进行硬件实现,并编写了内部测试程序,完成了功能验证。对差分输出和单路输出两种形式的晶圆进行了测试,其结果与晶圆低温下的测试结果一致,数据准确可靠。此外电路装置有100个输入接口,可重复编程,支持24bit及以下输出位宽数字化晶圆的测试,使测试系统具有更高的兼容性和灵活性。     

BDI型多波段IFPA读出电路的应用与设计

介绍了多波段红外探测器的应用开发进展,并且针对多波段信号同时探测的红外器件特点进行了读出电路设计。其中,Pixel输入级为多波段红外探测器读出电路设计的核心关键模块之一。本文设计采用了缓冲直接注入型(Buffered Direct Injection, BDI)像素输入级电路结构,具有高稳定性、低等效输入阻抗的特点,有效提高长波器件的注入效率,并且为光电探测器件提供了稳定的工作条件。以CMOS 0.18μm 5 V标准工艺基础,完成了全电路设计与模拟仿真。结果表明：70 K低温下电路功能正常,40μm间距内含有短、中、长4波段像素输入级,输入级积分信号输出线性度达到99.7%,噪声不超过0.3 mV。     

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响.随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能.以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术.CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能.     

大动态范围红外探测器读出电路实现方法

具有大动态范围的红外探测器件能够同时响应视场中的强、弱信号,输出高对比度成像结果,从而提高红外成像探测系统的目标识别能力。读出电路作为红外探测器中的关键部件,对其动态范围起决定性作用。本文列举了几种常用的读出电路扩展动态范围的实现方法,其中一些是可见光图像传感器的大动态范围设计方法,可以为大动态范围红外探测器读出电路的设计提供借鉴。     

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤0.5 mV,动态范围≥70 dB,电功耗≤600 mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。