[发明专利]一种线列型红外焦平面读出电路及其设计方法

说明书

本发明提供了一种线列型红外焦平面读出电路及其设计方法，其中读出电路包括：偏置电压产生模块、数字逻辑控制模块、信号接收及处理模块、及输入输出管脚；多个信号接收及处理模块集成在同一块芯片上，通过偏置电压产生模块和数字逻辑控制模块与多个输入输出管脚连接，多个输入输出管脚位于芯片的同一端；偏置电压产生模块和数字逻辑控制模块分别为多个信号接收及处理模块提供偏置电压和数字逻辑脉冲信号。本发明能够在同一块红外焦平面探测器同时完成多个谱段信号处理工作而相互没有影响，并且单边输入输出管脚的排布方式为红外焦平面探测器片外进行多片拼接提供了可行性。

技术领域

本发明涉及红外焦平面探测器领域，特别涉及一种线列型红外焦平面读出电路及其设计方法。

背景技术

红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件，是探测、识别分析物体红外信息的关键，在军事、工业、交通、安全防控、气象、医学等各行业具有广泛应用。

随着各领域应用对高性能、低成本红外技术的需求，红外焦平面探测器需要向扩展波长范围、增加阵列规模、提高集成密度、高速信号处理能力、小型化以及智能化等方向发展。这不仅促进了红外焦平面探测器制造工艺的提升，更是对红外探测器的核心部分——读出电路提出了更高的要求。

目前，红外焦平面读出电路的设计方法多是采用输入输出PAD分别排列在芯片两侧的单谱段单芯片设计。这样一来，对于更多谱段的应用则需要多片读出电路，同时需要多个外围电路和设备来形成红外焦平面探测器系统，而且输入输出PAD排布在芯片两侧的双边输出结构想要实现片外拼接十分困难，这就大大降低了红外系统的集成度和可靠性。主流的读出电路设计方法无法满足探测器应用设备智能小型化、高集成度的应用要求，因此，有必要在现有的读出电路设计基础上采取优化和改进措施，以满足红外焦平面探测器的发展需求。这种优化和改进依托于红外材料设计的灵活性，红外材料生长和焦平面器件技术的成熟性。在红外材料和长线列大规模器件的均匀性和稳定性均有一定保证的前提下，不断进步日趋成熟的CMOS集成电路制造工艺及不断缩小的工艺特征尺寸也为读出电路的高速、高集成度提供了实现的可能。

发明内容

为了应对超大阵列规模、高集成度、低成本的红外焦平面成像系统的发展要求，解决现有红外焦平面读出阵列应用谱段单一、片外拼接困难的问题，本发明提出了一种线列型红外焦平面读出电路及其设计方法。

本发明提供的线列型红外焦平面读出电路，包括：偏置电压产生模块、数字逻辑控制模块、信号接收及处理模块、及输入输出管脚；多个所述信号接收及处理模块集成在同一块芯片上，通过所述偏置电压产生模块和所述数字逻辑控制模块与多个输入输出管脚连接，所述多个输入输出管脚位于所述芯片的同一端；所述多个信号接收及处理模块，用于接收和处理不同谱段的信号；所述多个输入输出管脚，用于为所述不同谱段的信号提供输入输出接口；所述偏置电压产生模块，用于为所述多个信号接收及处理模块提供偏置电压；所述数字逻辑控制模块，用于为所述多个信号接收及处理模块提供数字逻辑脉冲信号。

进一步的，本发明所述的线列型红外焦平面读出电路，还包括去耦电容阵列：所述去耦电容阵列的一端与所述输入输出管脚连接，另一端与所述偏置电压产生模块连接，用于提高供电电源及外接偏置电压的供电稳定性，同时降低元件耦合到电源端的噪声。

具体的，在本发明所述的线列型红外焦平面读出电路中，具有相同线列规模的信号接收及处理模块紧邻放置，以共用所述数字逻辑控制模块；和/或需要相同偏压电压的信号接收及处理模块紧邻放置，以共用所述偏置电压产生模块。

具体的，在本发明所述的线列型红外焦平面读出电路中，在每个信号接收及处理模块的周围设有隔离环，以抑制各个信号接收及处理模块的相互串扰。

具体的，在本发明所述的线列型红外焦平面读出电路中，所述信号接收及处理模块的电源-地线采用网格式布线。