[发明专利]一种红外线列焦平面读出电路

说明书

技术领域

   本发明涉及一种电路。具体说，是红外成像系统中的红外线列焦平面读出电路。

背景技术

   随着科技的发展，红外成像技术日益成熟，在军事、空间技术、民用等方面得到了越来越广泛的应用。红外焦平面阵列组件是红外成像仪的核心组件，该组件由红外探测器阵列和读出电路(ROIC:Read-Out Integrated Circuits)组成， ROIC电路影响着组件性能的重要因素，ROIC电路的设计一直朝着低成本，低功耗，高速，高性能的发展。

常见的ROIC电路由单元电路，行、列选通电路，逻辑时序控制电路，输出缓冲电路等几部分组成。其中单元电路实现的基本功能包括探测器信号的转换、放大以及传输。目前探测器阵列的规模越来越大，有的甚至达到超大规模4096*4096，这对ROIC电路性能设计要求越来越高。

红外焦平面阵列目前主要有4种电路输入形式，分别是自积分结构(Self-integrator，即SI)、直接注入结构(Direct injection，即DI)、源级跟随器结构(Source follower per detector，即SFD)、电容反馈负导放大器结构(Capacitor feedback transimpedance amplifier，即CTIA)。其中CTIA型读出结构除了电路结构较为复杂，功耗较大外，具备线性好、均匀性好、动态范围大等其他结构难以具备的优点，还可与相关双采样(CDS)电路结构相连接，以消除复位噪声、KTC噪声的影响，另外由于像元和参考像元非均匀性，也影响着CTIA型读出电路的响应率。

红外焦平面目前的读出方式主要有先进行探测器信号的转换然后将信号输出，或者采用流水线方式，探测器信号转换与信号输出同时进行，后者能够充分利用时间，效率高，但是读出电路往往设计的比较复杂，造成读出电路体积大，功耗大，成本高。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种红外线列焦平面读出电路。这种红外线列焦平面读出电路，结构简单，体积小，功耗小，成本低。

为解决上述问题，采取以下技术方案：

本发明的红外线列焦平面读出电路特点是包括如下几部分：

N线元焦平面阵列，通过Y个积分器并行积分存储，分为K/Y列进行积分存储；

列选控制A[0:H],与负载开关控制电路相连，用于选通相应列像元进行电平信号积分存储；积分控制（MR），与积分/复位开关相连，用于控制积分电路积分与复位，存储控制（MS1），与积分后存储控制开关相连，用于控制积分完后电平的存储，存储控制MS2，与积分前存储控制开关相连，用于控制积分前电平的存储，像元输出控制MT，通过逻辑电路与输出控制开关相连，用于依次选通存储电平信号输出；

    单元电路的负载电阻分流电路单元(1)，由像元（Rl）和参考像元（Rf），Pmos开关（M1）和Nmos开关（M2）组成，用于积分电流形成和输出，单像元被选通时，开关栅极电平由DAC转换器电压控制，用于积分电流的控制，未被选通时，Pmos开关和Nmos开关均处于关断状态；

    单元电路的积分/复位控制电路单元(2)由第一运算放大器（U1），第一积分电容（C1）和第三控制开关（M3）组成，控制开关控制电路单元工作于积分和复位状态，控制开关的栅极与外部积分控制（MR）相连； 

    单元电路的存储电路单元(3)包括由第四控制开关(M4)和第五控制开关(M5)，第六控制开关(M6)和第七控制开关(M7)构成的互补开关，第二存储电容(C2)和人第三存储电容（C3)，用于积分前和积分后对积分电容电压的采样和保持；

单元电路的相关双采样（CDS）电路单元(4)包括由第八控制开关(M8)和第就控制开关(M9)，第十控制开关(M10)和第十一控制开关(M11) 构成的互补开关，第二运算放大器(U2第三运算放大器(U3)、第四运算放大器（U4)、第一~第四电阻(R1~R4)，用于选通存储单元的信号并完成相关关双采样功能。