一種用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路的制作方法
【專利摘要】一種用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，其特征是：紅外面陣型探測(cè)器讀出電路包括高性能電容反饋跨阻放大器，并帶有相關(guān)雙采樣功能，可以通過(guò)調(diào)整信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)換工作模式，實(shí)現(xiàn)在不同工作環(huán)境下對(duì)電路性能的最優(yōu)化應(yīng)用；其優(yōu)越性在于：該紅外面陣型探測(cè)器讀出電路具有光生電流的注入效率高，能夠提供穩(wěn)定的偏置電壓以及輸出信號(hào)的線性度好等優(yōu)點(diǎn)，而且明顯降低紅外面陣型探測(cè)器讀出電路輸出功耗，能夠有效的消除直流失調(diào)和抑制低頻噪聲成分。
【專利說(shuō)明】一種用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及半導(dǎo)體集成電路與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容的 高性能紅外面陣型探測(cè)器讀出電路。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，紅外探測(cè)系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源探測(cè)、 軍事偵察和航空航天等領(lǐng)域，集成化、微型化紅外探測(cè)系統(tǒng)正成為發(fā)展趨勢(shì)。由于紅外探測(cè) 器輸出信號(hào)十分微弱，讀出電路的性能優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍，因此，寬探 測(cè)范圍下微弱信號(hào)的高精度讀出是紅外探測(cè)系統(tǒng)讀出電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
[0003]目前，比較常用的讀出電路結(jié)構(gòu)分別為直接注入型（DI)、電流鏡積分型（CMI)以 及電容反饋跨阻放大器（CTIA)等。然而，在微弱信號(hào)的探測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，DI電路的積分線性 度顯著降低且注入效率低；CMI電路工作于亞閾值區(qū)，會(huì)導(dǎo)致模擬信號(hào)丟失等。而 CTIA電 路可以提供很低的探測(cè)器輸入阻抗和恒定的探測(cè)器偏置電壓，在從很低到很高的背景范圍 內(nèi)，都具有非常低的噪聲，其輸出信號(hào)的線性度和均勻性也很好，且注入效率很高，適合微 弱信號(hào)的讀出。雖說(shuō)CTIA電路的功耗和芯片面積較一般的電路大，復(fù)位開(kāi)關(guān)也會(huì)帶來(lái) KTC 噪聲，但是考慮到其相對(duì)較寬的探測(cè)范圍、很高的注入效率以及良好的積分線性度，在各種 場(chǎng)合仍然得到了廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)中采用CTIA結(jié)構(gòu)，并在該結(jié)構(gòu)后引入相關(guān)雙采樣（CDS)電 路，有效地消除了其引入的噪聲，提高了電路性能。該電路結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于長(zhǎng)線列和面陣紅外 探測(cè)器系統(tǒng)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 為了克服現(xiàn)有實(shí)用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)CTIA紅外讀出電路性能的不足，本實(shí)用新型的目的 在于提供一種與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容的紅外面陣型探測(cè)器新型讀出電路，該讀出電路性能 高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，版圖面積小。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所涉及的用于紅外面陣型探測(cè)器的讀出電路，包 括一個(gè)增益可調(diào)差分放大器，一個(gè)可調(diào)電容模塊，一個(gè)采樣電路模塊，四個(gè)開(kāi)關(guān)，其中輸入 信號(hào)lint連接開(kāi)關(guān)EN -端，EN另一端共同連接至放大器的差分輸入端負(fù)極、電容模塊輸 入端及開(kāi)關(guān)RST -端，開(kāi)關(guān)RST的另一端連接到采樣電路模塊的輸入端，電容模塊的輸出同 時(shí)連接開(kāi)關(guān)的INT與開(kāi)關(guān)RS的一端，開(kāi)關(guān)INT的另一端也連接到采樣電路模塊的輸入端， 開(kāi)關(guān)RS的另一端連接到放大器的差分輸入端正極及輸入信號(hào)VBUS，輸入信號(hào)ADJ連接到放 大器的內(nèi)部，采樣電路模塊的輸出連接到輸出信號(hào)V0UT。
[0006] 上述所說(shuō)的增益可調(diào)的差分放大器，其結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)PM0S管與五個(gè)NM0S管，其中 兩個(gè)PM0S管Ml和M2的源極分別連接到VCC，其柵極互相連接，Ml的漏極連接到NM0S管 M3的漏極，M3的柵極連接輸入信號(hào)VBUS，源極連接到NM0S管M5的漏極和柵極，M5的源極 連接到GND，M 2的漏極連接到NM0S管M4的漏極，并連接到輸出端V0UT1，M4的柵極連接輸 入信號(hào)VIN_amp，源極連接到NM0S管M6的漏極，M6的柵極連接到M5的漏極和柵極以及M3 的源極，M6的源極連接到NMOS管M7的漏極，M7的柵極連接輸入信號(hào)ADJ，M7的源極連接 到 GND。
[0007] 上述所說(shuō)的可調(diào)電容模塊作為放大器反饋電路，其結(jié)構(gòu)包括四個(gè)積分電容，八個(gè) 電容選擇開(kāi)關(guān)，其中四個(gè)開(kāi)關(guān)S1 一N，S2_N，S3一N，S4_N的一端共同連接到輸入信號(hào)Iint，其 另一端分別對(duì)應(yīng)連接到電容Cl，C2, C3, C4的輸入端，電容Cl，C2, C3, C4的輸出端分別對(duì) 應(yīng)連接到開(kāi)關(guān)Sl，S2, S3, S4開(kāi)關(guān)的一端，開(kāi)關(guān)Sl，S2, S3, S4的另一端共同連接到輸出端 V0UT2。
[0008] 上述所說(shuō)的采樣電路模塊，其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)采樣電容，一個(gè)采樣開(kāi)關(guān)，其中開(kāi)關(guān)SH 的一端連接輸入信號(hào)VIN_sh，另一端同時(shí)連接電容C的輸入端及輸出信號(hào)V0UT3,電容C的 另一端接GND。
[0009] 上述所說(shuō)的用于紅外面陣型探測(cè)器的讀出電路，其特征是具有四個(gè)開(kāi)關(guān)，其結(jié)構(gòu) 包括一個(gè)積分使能開(kāi)關(guān)EN，一個(gè)積分復(fù)位開(kāi)關(guān)RST，一個(gè)積分開(kāi)關(guān)INT，一個(gè)基準(zhǔn)電壓開(kāi)關(guān) RS。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本實(shí)用新型所涉一種用于紅外面陣型探測(cè)器的讀出電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0011] 圖2是本實(shí)用新型所涉一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的增益可調(diào)差分放 大器電路圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型所涉一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的可調(diào)電容模塊電 路圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型所涉一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的采樣電路模塊電 路圖；
[0014]圖5是本實(shí)用新型所涉一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的信號(hào)時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明
[0016] -種用于紅外面陣型探測(cè)器的讀出電路（見(jiàn)圖1)，包括一個(gè)增益可調(diào)差分放大 器，一個(gè)可調(diào)電容模塊，一個(gè)采樣電路模塊，四個(gè)開(kāi)關(guān)，其中輸入信號(hào)lint連接開(kāi)關(guān)EN - 端，EN另一端共同連接至放大器的差分輸入端負(fù)極、電容模塊輸入端及開(kāi)關(guān)RST 一端，開(kāi)關(guān) RST的另一端連接到采樣電路模塊的輸入端，電容模塊的輸出同時(shí)連接開(kāi)關(guān)的INT與開(kāi)關(guān) RS的一端，開(kāi)關(guān)INT的另一端也連接到采樣電路模塊的輸入端，開(kāi)關(guān)RS的另一端連接到放 大器的差分輸入端正極及輸入信號(hào)VBUS，輸入信號(hào)ADJ連接到放大器的內(nèi)部，采樣電路模 塊的輸出連接到輸出信號(hào)V0UT。本實(shí)用新型所涉及的用于紅外面陣型探測(cè)器的讀出電路， 其具體號(hào)說(shuō)明如表1所示。
[0017] 表1信號(hào)說(shuō)明
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，包括一個(gè)增益可調(diào)差分放大器，一個(gè) 可調(diào)電容模塊，一個(gè)米樣電路模塊，四個(gè)開(kāi)關(guān)，其中輸入信號(hào)lint連接開(kāi)關(guān)EN-端，EN另一 端共同連接至放大器的差分輸入端負(fù)極、電容模塊輸入端及開(kāi)關(guān)RST-端，開(kāi)關(guān)RST的另一 端連接到采樣電路模塊的輸入端，電容模塊的輸出同時(shí)連接開(kāi)關(guān)的INT與開(kāi)關(guān)RS的一端， 開(kāi)關(guān)INT的另一端也連接到采樣電路模塊的輸入端，開(kāi)關(guān)RS的另一端連接到放大器的差分 輸入端正極及輸入信號(hào)VBUS，輸入信號(hào)ADJ連接到放大器的內(nèi)部，米樣電路模塊的輸出連 接到輸出信號(hào)VOUT。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，其特征是具有一個(gè) 增益可調(diào)的差分放大器，其結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)PMOS管與五個(gè)NMOS管，其中兩個(gè)PMOS管Ml和M2 的源極分別連接到VCC，其柵極互相連接，Ml的漏極連接到NMOS管M3的漏極，M3的柵極連 接輸入信號(hào)VBUS，源極連接到NMOS管M5的漏極和柵極，M5的源極連接到GND，M2的漏極連 接到NMOS管M4的漏極，并連接到輸出端V0UT1，M4的柵極連接輸入信號(hào)VIN_amp，源極連 接到NMOS管M6的漏極，M6的柵極連接到M5的漏極和柵極以及M3的源極，M6的源極連接 到NMOS管M7的漏極，M7的柵極連接輸入信號(hào)ADJ，M7的源極連接到GND。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，其特征是具有一個(gè) 可調(diào)電容模塊作為放大器反饋電路，其結(jié)構(gòu)包括四個(gè)積分電容，八個(gè)電容選擇開(kāi)關(guān)，其中四 個(gè)開(kāi)關(guān)S1_N，S2_N，S3_N，S4_N的一端共同連接到輸入信號(hào)lint，其另一端分別對(duì)應(yīng)連接到 電容Cl，C2, C3, C4的輸入端，電容Cl，C2, C3, C4的輸出端分別對(duì)應(yīng)連接到開(kāi)關(guān)Sl，S2, S3， S4的一端，開(kāi)關(guān)Sl，S2, S3, S4的另一端共同連接到輸出端V0UT2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，其特征是具有一個(gè) 采樣電路模塊，其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)采樣電容，一個(gè)采樣開(kāi)關(guān)，其中開(kāi)關(guān)SH的一端連接輸入信 號(hào)VIN_sh，另一端同時(shí)連接電容C的輸入端及輸出信號(hào)V0UT3,電容C的另一端接GND。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外面陣型探測(cè)器的新型讀出電路，其特征是具有四個(gè) 開(kāi)關(guān)，其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)積分使能開(kāi)關(guān)EN，一個(gè)積分復(fù)位開(kāi)關(guān)RST，一個(gè)積分開(kāi)關(guān)INT，一個(gè)基 準(zhǔn)電壓開(kāi)關(guān)RS。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK204085704SQ201420574942
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】陳力穎, 楊亞楠, 王健, 戴山彪, 楊曉龍, 秦戰(zhàn)明 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)