APD主/被动红外成像读出电路设计

基于APD(雪崩光电二极管)红外探测器工作原理,重点研究了高压保护和积分时间(包括积分时间及积分延迟时间)可控技术,并设计了APD主/被动红外成像读出电路单元电路和整理电路.该电路具有高压保护及精确积分开关控制的功能,并用小规模阵列(64×64)芯片进行验证.77 K下仿真结果表明,读出电路耐高压不小于17 V,主动模...     

碲镉汞e-APD 焦平面数字化读出电路设计

HgCdTe e-APD 工作于线性模式,通过内雪崩倍增效应将一个微弱的信号放大多个数量级。介绍了一个具有列共用ADC 制冷型(77 K)数字化混成式HgCdTe e-APD FPA 读出电路,可以应用于门控3D-LARDAR 成像,有主被动双模式成像功能。Sigma-delta 转换器比较适合于中规模128128 焦平面列共用ADC。调制器采用2-1 MASH 单比特结构,开关电容电路实现,数字抽取滤波器采用CIC 级联梳状滤波器。采用GLOBALFOUNDRIES 0.35 m CMOS 工艺,中心距100 m。设计了量化噪声抵消逻辑消除第一级调制器量化噪声,采用数字电路实现。CIC 抽取滤波器的每一级寄存器长度以方差为指标截尾,以降低硬件消耗。并且数字抽取滤波器工作电压降低到1.5 V,可以进一步降低功耗。仿真显示sigma-delta 转换器精度大于13 bit,功耗小于2.4mW,转换速率7.7 k Samples/s。     

非制冷红外焦平面CMOS读出电路设计

在过去的10年里红外焦平面阵列成像技术逐渐进入了成熟期,从红外焦平面的发展背景出发,简要介绍了一种新颖的非制冷焦平面成像技术,论述了读出电路在红外焦平面信号传输中的作用并介绍了其基本框图,分析了国内外焦平面读出电路的现状,最后提出了一些在红外焦平面阵列读出电路设计中所需要注意的问题。     

双色红外焦平面阵列读出电路设计

根据P-N-N-P型叠层双色红外焦平面阵列探测器结构及其等效电路,提出了一种128×128同时积分、同时读出型双色红外焦平面读出电路原理及实现方式。单元电路采用直接注入结构作为输入级,在给定的单元面积内获得了较大的积分电容,满足了单元电路内中、短波两个独立的积分信号通道的需求。仿真结果表明该电路满足预定的设计要求,积分时间可调,读出速率大于等于5MHz,中、短波输出电压的线性度均达到99%以上,功耗约68mW。     

非制冷红外焦平面阵列读出电路设计

针对SOI二极管型非制冷红外探测器,设计了一种新型读出电路(ROIC)。该电路采用栅调制积分(GMI)结构,将探测器输出电压信号转化为电流信号进行积分。设计了虚拟电流源结构,消除线上压降(IR drop)对信号造成的影响。电路采用0.35μm 2P4M CMOS工艺进行设计,5V电源电压供电。当探测器输出信号变化范围为0~5mV时,读出电路仿真结果表明:动态输出范围2V,线性度99.68%,信号输出频率5MHz,功耗116mW。     

红外焦平面读出电路片上驱动电路设计

线列红外焦平面读出电路在正常工作时需要提供多路数字脉冲和多路直流偏置电压。本文基于0.5 μm CMOS工艺设计了一款驱动电路芯片,为电容负反馈放大型（CTIA）读出电路（ROIC）提供驱动信号。电路芯片采用带隙基准电路产生低噪声低温漂的直流偏置电压,采用数字逻辑电路生成CLK1,CLK2,RESET等八路数字脉冲。仿真及测试结果表明：驱动电路芯片输出的数字脉冲及偏置电压符合设计值,可驱动CTIA型线列红外焦平面读出电路稳定工作。     

一种面向大面阵焦平面阵列的低功耗多功能读出电路设计

大面阵焦平面成像探测器需要具有随机开窗和反转读出功能,同时需要降低功耗。文章基于标准数字电路设计流程。设计了一种新型的基于格雷码编码规律的寻址计数器,用于对阵列的行地址和列地址进行寻址,提高了寻址的可靠性。对设计进行RTL级仿真,结果表明该设计能够实现任意开窗和反转读出功能。采用TSMC90工艺库对1024×1024阵列规模的RTL级设计进行分析计算,结果显示供电电压为3.3V时,寻址计数器功耗仅为19.56μW,整体设计功耗仅为58.75μW,适用于大面阵焦平面读出电路的设计。     

红外焦平面器件读出电路技术

本文是一篇关于红外焦平面阵列器件的综述性文章。主要介绍了红外焦平面阵列器件的分类、定义、应用、组成部分、发展趋势,其中重点对红外焦平面器件读出电路技术作了详尽的论述。     

卫星用高光谱红外焦平面读出电路设计

研制出一款高性能卫星用高光谱红外焦平面CMOS（complementary metal oxide semiconductor）读出电路ROIC（readout integrated circuit）芯片。读出电路设计包括任意行选择功能以及行增益单独调制功能,满足高光谱应用对读出电路提出的新要求。读出电路7档增益可选,适用于中波与短波碲镉汞HgCdTe（MCT）芯片;其他功能包括边积分边读出IWR（integration while reading）,抗晕,串口功能控制以及全芯片电注入测试功能。读出电路采用0.35 m曝光缝合工艺,电源电压5 V,测试结果表现出良好的性能:在77 K条件下,全帧频可达450 Hz,功耗可调且典型值为300 mW。本文介绍了在读出电路设计的基本架构,提出设计中遇到的问题以及相应的解决方法,在文末给出了电路的测试结果。     

短波高光谱红外焦平面系统电路设计

分析了高光谱应用下的一种1024×256短波红外探测器组件读出电路设计。针对高光谱弱信号红外探测应用,该电路采用CTIA像元结构,达到72%的量子效率,并有效抑制了复位结构带来的漏电效应,使线性度和输出摆幅得到显著的提高。并通过列级和输出级的优化设计,得到了良好的噪声性能。     

红外焦平面探测器模拟装置设计

红外焦平面探测器价格昂贵,不慎损坏将带来巨大的经济损失,使用探测器模拟装置进行调试可以降低风险,装置采用CMOS传感器＋DSP＋FPGA的体系结构。传感器产生1280×1024可见光图像发送给DSP,DSP对数据处理后写入双端口存储器,FPGA读取数据并缓存后根据收到的MC、INT信号及窗口尺寸和位置等配置情况对缓存的图像进行开窗,生成DV等信号并控制数模转换器将图像数据转换为四路模拟信号输出,FPGA控制模数转换器对接口电路电源进行检测。实验结果表明,模拟装置能够较全面模拟探测器各项功能和工作模式,可以有效降低装调风险并提高测试效率。     

一种多功能大面阵读出电路数字模块设计方法

介绍了一种红外焦平面读出电路数字模块的设计方法。数字模块除了包括读出电路所必须的行选和列选信号之外,仅使用一位控制管脚,就可以实现读出电路的开窗、翻转、通道选择、工作方式选择、增益控制、功耗控制等多种功能,这种单管脚输入的设计方法可以有效的避免外围管脚过多带来的噪声等方面的影响,提高大面阵读出电路的稳定性和可靠性。电路设计选用0.18μm的工艺,采用全定制设计方法,阵列规模1280×1024。仿真结果证明电路可以正常实现所设计的功能,适用于大面阵红外焦平面阵列。     

一种用于超大像元长波红外读出电路设计北大核心CSCD

长波红外探测器具有暗电流大、暗电流波动难以控制的特点,且像元面积越大暗电流难控制。本文针对超大像元面积长波探测器设计了一款读出电路,通过将超大像元拆分为子像元、利用子像元等效积分的光电信号处理方式,有效的解决了长波探测器超大像元暗电流大、暗电流难以控制的难题。本文设计的电路将96μm×96μm超大像元面积拆分为3×3个子像元,子像元积分后信号累加输出。电路同时兼具多档积分电容切换、对各子像元进行旁路测试、盲元替换等功能。文中还给出了电路的功能、性能仿真结果及测试结果。     

格雷码在焦平面CMOS读出电路中的应用

介绍了一种利用格雷码在焦平面CMOS读出电路中实现灵活读出方式,并且改善芯片整体性能的设计思想,采用的仿真设计工具是Cadence IC 5.0.在分析格雷码特征的基础上,利用格雷码的反射性和单步循环特性设计了一种不同于传统结构的新型读出电路,并给出了相应的仿真波形.该读出电路以较简单的结构实现了四种顺序的读出方式,同时降低了芯片功耗并提高了稳定性.     

GaN紫外焦平面CTIA结构读出电路小面积设计及仿真

随着GaN紫外焦平面的发展,焦平面的阵列规模越来越大,单元探测器的面积越来越小,对GaN紫外焦平面的读出电路进行设计,实现读出电路单元面积为37μm×37μm,阵列规模为8×8元.本设计采用电容反馈互阻抗放大器(CITA)结构作为输入级,列共用方式的采样保持电路,源级跟随器作为输出级,用移位寄存器来控制行、列选通并控制电路工作的时序.本文的整个电路设计基于Cadence设计平台,对电路进行了Spectre仿真,面阵的工作状况良好,保持良好的线性.     

应用于红外焦平面读出电路的片上LDO设计

低压差线性稳压器(low-dropout voltage regulator,LDO)由于具有响应速度快、芯片面积小、低输出噪声的优点,很适合作为电源模块集成到红外焦平面读出电路的系统中。设计了一款低噪声、带buffer和密勒补偿的LDO结构的线性电源,芯片采用CSMC 0.6 μm CMOS工艺设计,在Hspice上对电路模块进行了仿真验证。仿真结果表明,该LDO在50 kHz、3.3~5 V的电源电压下,线性调整率最大为10 mV/V,电源抑制比(PSRR)为50 dB,负载电流可达到100 mA。     

Implementation of the TDA Digital Mode on a ROIC for Scanning IR FPA

Journal of Communications Technology and Electronics - In this paper, we present the results of the development of a readout integrated circuit for scanning infrared focal plane arrays with digital...     

红外焦平面器件线性度测试误差分析

介绍了线性度测试的定义及测试方法。测试了中波红外焦平面器件的线性度,并针对实验室测量线性度带来的误差进行分析,为红外焦平面器件线性度的测量提供理论和实验依据。该实验证明了测试线性度中黑体发射率误差是致命因素;同时也测得一款中波红外焦平面产品的线性度标准偏差小于0.02 V。