非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非制冷型紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非制冷型紅外探測器由于體積和功耗較小，已逐漸得到廣泛應(yīng)用。非制冷型紅外探測器工作電路主要包括溫度控制器、時序驅(qū)動和偏置電壓，其中，非制冷型紅外探測器的偏置電壓包括冗余像元偏置電壓和有效像元偏置電壓，偏置電壓范圍通常為幾伏左右，偏置電壓直接決定了非制冷型紅外探測器的成像對比度和動態(tài)范圍，為了獲取最佳的成像效果，需要確定最佳偏置電壓，同時，為了使非制冷型紅外探測器能夠獲取高信噪比紅外圖像，偏置電壓還需要具有低噪聲、寬電壓、高精度等特性。
[0003]非制冷型紅外探測器在使用前需要進(jìn)行輻射定標(biāo)，輻射定標(biāo)的過程需要測試不同偏置電壓下的紅外圖像性能(噪聲等效溫差、最小可分辨溫差等)，通過測試結(jié)果對比，最終確定不同應(yīng)用中使用的最佳偏置電壓值。在實(shí)際應(yīng)用中，需要把偏置電壓調(diào)節(jié)到當(dāng)前條件下適用的電壓值，這就需要一種偏置電壓調(diào)節(jié)裝置存儲電壓值。
[0004]目前，現(xiàn)有的偏置電壓調(diào)節(jié)裝置的實(shí)現(xiàn)方式:設(shè)置固定電壓源，使用固定放大倍數(shù)的運(yùn)算放大器產(chǎn)生非制冷型紅外探測器的固定偏置電壓，通過更改運(yùn)算放大器的反饋電阻改變輸入電壓的放大倍數(shù)。其可能存在的問題是:更改運(yùn)算放大器的反饋電阻需要對電路板進(jìn)行焊接操作，過程比較繁瑣，容易損傷焊盤；由于反饋電阻的阻值精度不高導(dǎo)致了運(yùn)算放大器輸出的電壓精度不高；同時，大大降低了非制冷型紅外探測器的輻射定標(biāo)實(shí)驗(yàn)的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是根據(jù)非制冷型紅外探測器偏置電壓對紅外成像性能的影響，提出一種非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，能夠?yàn)榉侵评湫图t外探測器提供低噪聲、寬電壓、高精度的偏置電壓。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，包括:
[0008]參考電壓基準(zhǔn)源，輸出的電壓值作為非制冷型紅外探測器偏置電壓的基準(zhǔn)；
[0009]輸入端與參考電壓基準(zhǔn)源的輸出端相連的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，對參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值進(jìn)行分壓作用；
[0010]同相輸入端與電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連且其輸出端與非制冷型紅外探測器偏置電壓端相連的運(yùn)算放大器，對經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓作用后的電壓值進(jìn)行放大作用并將放大后的電壓值輸出給非制冷型紅外探測器偏置電壓端；
[0011]跨接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端的電阻調(diào)節(jié)器，通過改變電阻調(diào)節(jié)器的電阻值改變運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)；
[0012]集成在電阻調(diào)節(jié)器內(nèi)部的非易失性存儲器和控制器，通過控制器的注入命令將電阻調(diào)節(jié)器的電阻值儲存到非易失性存儲器中。
[0013]進(jìn)一步的，所述參考電壓基準(zhǔn)源選用ADR440。
[0014]進(jìn)一步的，所述參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值小于非制冷型紅外探測器偏置電壓的最小值。
[0015]進(jìn)一步的，所述電阻調(diào)節(jié)器選用ADN2850。
[0016]進(jìn)一步的，所述運(yùn)算放大器選用AD8605。
[0017]本發(fā)明的有效益效果是:
[0018]1、本發(fā)明采用具有低噪聲、高精度、低溫度漂移等特點(diǎn)的參考電壓基準(zhǔn)源，為非制冷型紅外探測器偏置電壓提供低噪聲、寬電壓、高精度基準(zhǔn)。
[0019]2、本發(fā)明采用具有寬范圍、高精度等特點(diǎn)的電阻調(diào)節(jié)器，精確調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)。
[0020]3、本發(fā)明中，在電阻調(diào)節(jié)器內(nèi)部集成非易失性存儲器和控制器，控制器能夠?qū)⒎侵评湫图t外探測器偏置電壓對應(yīng)的電阻設(shè)置值儲存到非易失性存儲器中，實(shí)現(xiàn)保存偏置電壓的功能。
[0021]4、本發(fā)明的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置提高了非制冷型紅外探測器的成像穩(wěn)定性和可靠性，保證非制冷型紅外探測器能夠獲取最佳的成像對比度和動態(tài)范圍、高信噪比圖像，同時，也提高了非制冷型紅外探測器輻射定標(biāo)的工作效率，極大地提高了定標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的一種非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)非制冷型紅外探測器的偏置電壓，使非制冷型紅外探測器能夠獲取低噪聲、寬電壓、高精度的偏置電壓。主要包括:參考電壓基準(zhǔn)源、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、電阻調(diào)節(jié)器、非易失性存儲器和控制器。
[0025]參考電壓基準(zhǔn)源的輸出端連接到電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接到運(yùn)算放大器的同相輸入端，電阻調(diào)節(jié)器跨接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器的輸出端連接到非制冷型紅外探測器偏置電壓端，電阻調(diào)節(jié)器內(nèi)部集成控制器和非易失性存儲器。
[0026]參考電壓基準(zhǔn)源作為非制冷型紅外探測器偏置電壓的基準(zhǔn)，具有低噪聲、高精度、低溫度漂移等特點(diǎn)。參考電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓值要小于非制冷型紅外探測器偏置電壓的最小值。
[0027]電阻調(diào)節(jié)器作為運(yùn)算放大器電壓放大倍數(shù)的精確調(diào)節(jié)器，具有寬范圍、高精度等特點(diǎn)。通過改變電阻調(diào)節(jié)器的電阻值就可以改變運(yùn)算放大器的輸出電壓值，即通過設(shè)置電阻調(diào)節(jié)器的最大值和最小值來調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的最大輸出電壓值和最小輸出電壓值，分別對應(yīng)非制冷型紅外探測器偏置電壓的最大值和最小值。
[0028]通過控制器的注入命令將非制冷型紅外探測器偏置電壓對應(yīng)的電阻設(shè)置值儲存到非易失性存儲器中。
[0029]采用本發(fā)明的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置對非制冷型紅外探測器的偏置電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程如下:
[0030]電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對參考電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓值進(jìn)行分壓作用，將分壓后的電壓值輸出給運(yùn)算放大器，通過調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)器的輸出電阻值來改變運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)，將經(jīng)過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓作用后的電壓值再經(jīng)過運(yùn)算放大器的放大作用后的輸出電壓值輸出給非制冷型紅外探測器偏置電壓端；電阻調(diào)節(jié)器的內(nèi)部集成有非易失性存儲器和控制器，通過控制器的注入命令直接將選用的電阻調(diào)節(jié)器的輸出電阻值存儲到非易失性存儲器中，完成非制冷型紅外探測器偏置電壓的調(diào)節(jié)。
[0031]采用本發(fā)明的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)非制冷型紅外探測器的偏置電壓，使非制冷型紅外探測器獲取最佳的圖像對比度和最大的動態(tài)范圍，同時，可以提高非制冷型紅外探測器輻射定標(biāo)的工作效率，提高定標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0032]本實(shí)施方式中，非制冷型紅外探測器選用北京廣微積電公司的GWIR0302X1A，非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的像元偏置電壓包括VFID和VSK，VFID的電壓變化范圍是1.5V?5V，VSK的電壓變化范圍是2.5V?5.5V。參考電壓基準(zhǔn)源選用ADR440 ;電阻調(diào)節(jié)器選用ADN2850，內(nèi)部集成控制器和非易失性存儲器；運(yùn)算放大器選用AD8605。采用本發(fā)明的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)上述型號的非制冷型紅外探測器的偏置電壓，其具體過程如下:
[0033]參考電壓基準(zhǔn)源ADR440的輸出電壓值經(jīng)過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓作用后輸出1.024V電壓值，再經(jīng)過運(yùn)算放大器AD8605的電壓放大作用后放大到1.5V?5V電壓值，將此1.5V?5V電壓值輸出給非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的偏置電壓VFID。也就是說，非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的偏置電壓VFID的電壓變化范圍對應(yīng)的是運(yùn)算放大器AD8605將參考電壓基準(zhǔn)源ADR440的輸出電壓值經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓作用后輸出的1.024V 放大到 1.5V ?5V。
[0034]同理，參考電壓基準(zhǔn)源ADR440的輸出電壓值經(jīng)過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓作用后輸出的2.048V電壓值，再經(jīng)過運(yùn)算放大器AD8605的電壓放大作用后放大到2.5V?5.5V電壓值，將此2.5V?5.5V電壓值輸出給非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的偏置電壓VSK。也就是說，非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的偏置電壓VSK對應(yīng)的是運(yùn)算放大器AD8605將參將參考電壓基準(zhǔn)源ADR440的輸出電壓值經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓作用后輸出的2.048V放大到2.5V?5.5V。
[0035]電阻調(diào)節(jié)器ADN2850的電阻滿量程為25K Ω，作為運(yùn)算放大器AD8605的反饋電阻，通過改變電阻調(diào)節(jié)器ADN2850的電阻值來改變運(yùn)算放大器AD8605的輸出電壓值，對應(yīng)非制冷型紅外探測器GWIR0302X1A的像元偏置電壓。
[0036]電阻調(diào)節(jié)器ADN2850的內(nèi)部集成有非易失性存儲器和控制器，通過電阻調(diào)節(jié)器ADN2850的SPI接口設(shè)置輸出的電阻值，同時，通過控制器的注入命令直接將選用的電阻調(diào)節(jié)器ADN2850的電阻值存儲到非易失性存儲器中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括: 參考電壓基準(zhǔn)源，輸出的電壓值作為非制冷型紅外探測器偏置電壓的基準(zhǔn)； 輸入端與參考電壓基準(zhǔn)源的輸出端相連的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，對參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值進(jìn)行分壓作用； 同相輸入端與電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連且其輸出端與非制冷型紅外探測器偏置電壓端相連的運(yùn)算放大器，對經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓作用后的電壓值進(jìn)行放大作用并將放大后的電壓值輸出給非制冷型紅外探測器偏置電壓端； 跨接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端的電阻調(diào)節(jié)器，通過改變電阻調(diào)節(jié)器的電阻值改變運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)； 集成在電阻調(diào)節(jié)器內(nèi)部的非易失性存儲器和控制器，通過控制器的注入命令將電阻調(diào)節(jié)器的電阻值儲存到非易失性存儲器中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述參考電壓基準(zhǔn)源選用ADR440。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值小于非制冷型紅外探測器偏置電壓的最小值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述電阻調(diào)節(jié)器選用ADN2850。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述運(yùn)算放大器選用AD8605。
【專利摘要】非制冷型紅外探測器精密偏置電壓調(diào)節(jié)裝置，屬于非制冷型紅外成像領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明中參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值作為非制冷型紅外探測器偏置電壓的基準(zhǔn)；電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對參考電壓基準(zhǔn)源輸出的電壓值進(jìn)行分壓；運(yùn)算放大器對分壓后的電壓值放大并將放大的電壓值輸出給非制冷型紅外探測器偏置電壓端；改變電阻調(diào)節(jié)器的電阻值改變運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)；通過控制器的注入命令將電阻調(diào)節(jié)器的電阻值儲存到非易失性存儲器中。本發(fā)明為非制冷型紅外探測器提供低噪聲、寬電壓、高精度的偏置電壓，成像穩(wěn)定可靠，保證非制冷型紅外探測器獲取最佳成像對比度和動態(tài)范圍、高信噪比圖像，提高了輻射定標(biāo)的工作效率及定標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G05F1/56
【公開號】CN105320203
【申請?zhí)枴緾N201510782959
【發(fā)明人】李國寧, 王文華
【申請人】長春乙天科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月16日