一種紅外焦平面陣列讀出電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅外焦平面陣列讀出電路，屬于紅外焦平面陣列探測(cè)器的【技術(shù)領(lǐng)域】，包括信號(hào)采集單元，將積分信號(hào)按照幅值范圍分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出單元以及寄存器組。本發(fā)明公開的紅外焦平面陣列讀出電路，在主時(shí)鐘不變的情況下，提高了讀出電路的幀頻，提高了工作效率。
【專利說(shuō)明】—種紅外焦平面陣列讀出電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種紅外焦平面陣列讀出電路，屬于紅外焦平面陣列探測(cè)器的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS超大規(guī)模集成電路技術(shù)、紅外焦平面技術(shù)以及數(shù)字集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到將紅外焦平面的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出，可以提高信號(hào)在傳輸過程中的抗干擾能力，提高信號(hào)的信噪比，同時(shí)這也是第三代紅外焦平面技術(shù)不斷小型化、不斷提高集成度的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]紅外焦平面片上模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)將紅外焦平面模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出的一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)，讀出電路的片上ADC是紅外焦平面讀出電路數(shù)字化中非常關(guān)鍵的器件，對(duì)于紅外焦平面數(shù)字化后的最終性能起著決定性的影響。ADC的種類和架構(gòu)比較多，使得讀出電路的設(shè)計(jì)過程中往往遇到多種選擇。
[0004]非制冷紅外焦平面探測(cè)器在室溫下工作，具有低成本、低功耗、小型化和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。隨著非制冷紅外焦平面陣列的增大，對(duì)AD轉(zhuǎn)換時(shí)鐘的頻率要求越來(lái)越高。
[0005]非制冷紅外焦平面探測(cè)器讀出電路和探測(cè)單元希望可以單片集成，考慮到二者兼容性問題，非制冷紅外焦平面探測(cè)器讀出電路受限于探測(cè)單元的制作工藝所以研究一種紅外焦平面陣列讀出電路的分行復(fù)用的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了一種紅外焦平面陣列讀出電路。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
一種紅外焦平面陣列讀出電路，包括:
將紅外焦平面陣列探測(cè)器的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為積分信號(hào)的信號(hào)采集單元，
將積分信號(hào)按照幅值范圍分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端接所述信號(hào)采集單元，
將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出給寄存器組，
其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:第一、第二斜坡信號(hào)發(fā)生器，第一、第二比較器，選擇電路， 第一比較器:正輸入端接第一斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)，
第二比較器:正輸入端接第二斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)、
選擇電路:第一輸入端接第一比較器輸出端，第二輸入端接第二比較器輸出端，輸出端輸出數(shù)字信號(hào)。
[0008]作為所述紅外焦平面陣列讀出電路的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述選擇電路包括:觸發(fā)電路、第一傳輸門器件、第二傳輸門器件，觸發(fā)電路:時(shí)鐘信號(hào)端接第一比較器輸出端，輸入端接第二比較器輸出端，
第一傳輸門器件:輸入端接第一比較器輸出端，第一、第二控制端與觸發(fā)電路的一對(duì)互補(bǔ)輸出端連接，輸出端；
第二傳輸門器件:輸入端接第二比較器輸出端，第一控制端與第一傳輸門器件的第二控制端連接，第二控制端與第一傳輸門器件的第一控制端連接。
[0009]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:在主時(shí)鐘不變的情況下，提高了讀出電路的幀頻，提高了工作效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是紅外焦平面陣列讀出電路的示意圖。
[0011]圖2是紅外焦平面陣列讀出電路的時(shí)序示意圖。
[0012]圖3是選擇電路的電路圖。
[0013]圖4是紅外焦平面陣列讀出電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程示意圖。
[0014]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:TG1、TG2為第一、第二傳輸門器件。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā) 明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
圖1所示的紅外焦平面陣列讀出電路中新型的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括:兩組斜波發(fā)生器，分別輸出(T0.5Vref和0.5Vref~Vref兩組斜波(Vref為模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入范圍；兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的比較器compare 1、compare2 ;—個(gè)2選I的MUX電路；轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出模塊；寄存器組。積分器輸出信號(hào)Vint同時(shí)輸入到比較器comparel和compare2中，并分別與0-θ.5Vref的斜波發(fā)生器和0.5Vref~Vref的斜波發(fā)生器進(jìn)行比較。如果comparel的輸出由O變?yōu)镮,則選擇comparel的結(jié)果,如果compare2的輸出由O變?yōu)镮,則選擇compare2的結(jié)果。在轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出模塊完成最終的模數(shù)轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出模塊完成最終的模數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果送到寄存器等待輸出。
[0016]信號(hào)采集單元將紅外焦平面陣列探測(cè)器的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為積分信號(hào)的；模數(shù) 轉(zhuǎn)換器將積分信號(hào)按照幅值范圍分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端接所述信號(hào)
采集單元；將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出給寄存器組。
[0017]模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:第一、第二斜坡信號(hào)發(fā)生器，第一、第二比較器，選擇電路。第一比較器:正輸入端接第一斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)。第二比較器:正輸入端接第二斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)。選擇電路:第一輸入端接第一比較器輸出端，第二輸入端接第二比較器輸出端，輸出端輸出數(shù)字信號(hào)。
[0018]圖2所示是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的新型的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的整體時(shí)序示意圖。
[0019]假設(shè)紅外焦平面陣列讀出電路按由上至下的模式工作，設(shè)第k行在第kT時(shí)刻完成積分(T為一行的時(shí)間)，并在該時(shí)刻將積分結(jié)果輸入到compl和comp2中，并分別與(T0.5Vref和0.5Vref~Vref兩組斜波進(jìn)行比較，并通過轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出模塊完成最終的模數(shù)轉(zhuǎn)換。在比較和轉(zhuǎn)換的過程中，第k+Ι行進(jìn)行積分，第K-1行數(shù)據(jù)已完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到寄存器組存儲(chǔ)、輸出。
[0020]圖3所示是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的2選IMUX電路,包括:一個(gè)上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器和兩個(gè)傳輸門。當(dāng)D觸發(fā)器觸發(fā)后，Vcompl被選中輸出，反之Vcomp2被選中輸出。
[0021]選擇電路包括:觸發(fā)電路DFFR、第一傳輸門器件TG1、第二傳輸門器件TG2，觸發(fā)電路:時(shí)鐘信號(hào)端CLK接第一比較器輸出端,輸入端接第二比較器輸出端。第一傳輸門器件TGl:輸入端接第一比較器輸出端,第一、第二控制端與觸發(fā)電路的一對(duì)互補(bǔ)輸出端(Q、QR)連接。
[0022]第二傳輸門器件TG2:輸入端接第二比較器輸出端,第一控制端與第一傳輸門器件的第二控制端連接，第二控制端與第一傳輸門器件的第一控制端連接。
[0023]圖4所示是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程示意圖，包括:斜波發(fā)生器、比較器、二輸入與門和輸出計(jì)數(shù)器。比較器正端接積分輸入分行選擇結(jié)構(gòu)的某一個(gè)輸出端，其負(fù)端接斜波發(fā)生器，其輸出作為二輸入與門其中一個(gè)輸入。所述二輸入與門的另一個(gè)輸入端接AD轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，其輸出控制輸出計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的結(jié)果即為模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
[0024]本發(fā)明所述寄存器組包括:n個(gè)寄存器，其中η為單斜率ADC比特?cái)?shù)。每個(gè)寄存器分別于相應(yīng)轉(zhuǎn)換結(jié)果分行輸出單元連接，η個(gè)寄存器存儲(chǔ)單斜率ADC的n bits轉(zhuǎn)換結(jié)果等待輸出。其結(jié)構(gòu)為常見電路不再贅述。
[0025]本發(fā)明公開的紅外焦平面陣列讀出電路，在主時(shí)鐘不變的情況下，提高了讀出電路的幀頻，提高了工作效率。以上通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對(duì)本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，以上多處所述的“一個(gè)實(shí)施例”表示不同的實(shí)施例，當(dāng)然也可以將其全部或部分結(jié)合在一個(gè)實(shí)施例中。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外焦平面陣列讀出電路，包括: 將紅外焦平面陣列探測(cè)器的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為積分信號(hào)的信號(hào)采集單元， 其特征在于:還包括， 將積分信號(hào)按照幅值范圍分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端接所述信號(hào)采集單元， 將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出給寄存器組， 其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:第一、第二斜坡信號(hào)發(fā)生器，第一、第二比較器，選擇電路， 第一比較器:正輸入端接第一斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)， 第二比較器:正輸入端接第二斜坡信號(hào)發(fā)生器輸出端，負(fù)輸入端接積分信號(hào)、 選擇電路:第一輸入端接第一比較器輸出端，第二輸入端接第二比較器輸出端，輸出端輸出數(shù)字信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外焦平面陣列讀出電路，其特征在于:所述選擇電路包括:觸發(fā)電路、第一傳輸門器件、第二傳輸門器件， 觸發(fā)電路:時(shí)鐘信號(hào)端接第一比較器輸出端，輸入端接第二比較器輸出端， 第一傳輸門器件:輸入端接第一比較器輸出端，第一、第二控制端與觸發(fā)電路的一對(duì)互補(bǔ)輸出端連接，輸出端； 第二傳輸門器件:輸入端接第二比較器輸出端，第一控制端與第一傳輸門器件的第二控制端連接，第二控制端與第一傳輸門器件的第一控制端連接。
【文檔編號(hào)】G01J5/02GK103795413SQ201410038328
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】劉燕, 韋良忠, 陳黎明, 連云川 申請(qǐng)人:無(wú)錫艾立德智能科技有限公司