[发明专利]一种高动态范围红外焦平面读出电路

摘要

一种高动态范围红外焦平面读出电路，包括像素单元电路、比较计数电路、电荷重新分配控制电路及数字模拟转化电路，像素单元电路的输出分别连接比较计数电路和电荷重新分配控制电路，比较计数电路的一个输出连接像素单元电路，比较计数电路的另一个输出分别连接数字模拟转化电路和电荷重新分配控制电路，数字模拟转化电路的输出连接电荷重新分配控制电路。

主权项

一种高动态范围红外焦平面读出电路，其特征是：包括像素单元电路、比较计数电路、电荷重新分配控制电路及数字模拟转化电路，像素单元电路的输出分别连接比较计数电路和电荷重新分配控制电路，比较计数电路的一个输出连接像素单元电路，比较计数电路的另一个输出分别连接数字模拟转化电路和电荷重新分配控制电路，数字模拟转化电路的输出连接电荷重新分配控制电路；其中：像素单元电路包括注入管M1、第一复位管M2、第二复位管M3以及积分电容C1，注入管M1的源极接红外探测器的一端，红外探测器的另一端接地，注入管M1的栅极接积分信号CHARGE1，注入管M1的漏极与积分电容C1的一端、第一复位管M2的漏极以及第二复位管M3的漏极连接并作为像素单元电路的输出端，积分电容C1的另一端与第一复位管M2的源极以及第二复位管M3的源极连接在一起并接地，第一复位管M2的栅极接第一复位信号reset1，第二复位管M3的栅极接第二复位信号reset2；比较计数电路包括一个比较器、两个反相器和一组10位异步计数器，像素单元电路的输出端连接比较器的正向输入端，比较器的反向输入端接参考电平Vref，比较器的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出作为第二复位信号reset2分别连接像素单元电路中第二复位管M3的栅极和10位异步计数器的计数输入端，10位异步计数器的计数复位端连接计数复位信号RST，10位异步计数器输出10位由低位到高位的2进制数S〈1〉～S〈10〉；电荷重新分配控制电路包括电荷重新分配判定电路和开关管，10位异步计数器输出的10位2进制数S〈1〉～S〈10〉连接接电荷重新分配判定电路的一个输入端作为判断条件，电荷重新分配判定电路的另一个输入端由外部时序信号RTR控制，电荷重新分配判定电路包括两个三输入或门、两个二输入或门、一个四输入或门和一个与门，10位异步计数器输出的10位2进制数经过上述五个或门形成一个10位2进制数相或得到的信号，该信号再与外部时序信号RTR经与门相与之后得到电荷重新分配输出信号Vsig，具体连接关系是：10位异步计数器输出的2进制数S<1>、S<2>、S<3>分别连接一个三输入或门的输入端，10位异步计数器输出的2进制数S<4>、S<5>、S<6>分别连接另一个三输入或门的输入端，10位异步计数器输出的2进制数S<,7>、S<8>分别连接一个二输入或门的输入端，10位异步计数器输出的2进制数S<,9>、S<10>分别连接另一个二输入或门的输入端，两个三输入或门及两个二输入或门的输出分别连接四输入或门的输入端，四输入或门的输出与外部时序信号RTR分别连接二输入与门的输入端，二输入与门的输出信号Vsig作为电荷重新分配判定电路的输出连接开关管的栅极，开关管的源、漏极中任意一极连接像素单元电路的输出端；数字模拟转化电路包括基准电流源组和列积分电路，基准电流源组含有10个电流指数增加的电流源，各电流源分别接一个选通开关管的源极或漏极的一端，10个电流源的选通开关的源极或漏极的另一端合接到一条支路，该支路作为基准电流源组输出的总电流支路，10个选通开关管的栅极分别由10位异步计数器输出的10位2进制数按低位计数值接小电流源选通开关管，高位计数值接大电流选通开关管的顺序接入，列积分电路包括注入管M81、复位管M82、积分电容C2，注入管M81的源极接基准电流源组输出的总电流支路，列注入管M81的栅极接列积分信号CHARGE2，积分电容C2的一端和复位管M82的漏极连接注入管M81的漏极并作为数字模拟转化电路的输出连接电荷重新分配控制电路中开关管源、漏极中剩余的一极，积分电容C2的另一端与复位管M82的源极均接地，复位管M82的栅极连接复位信号RST1。