專利名稱：高線性、高注入效率ctia單元電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單元電路放大器，尤其涉及一種高線性、高注入效率CTIA單元電路。
背景技術(shù)：
讀出電路(ROIC)是紅外焦平面陣列(IRFPA)的關(guān)鍵部分之一，其功能是對探測器感應(yīng)的微弱紅外輻射進(jìn)行前置處理(如積分、采樣/保持、放大等)及信號的串并行轉(zhuǎn)換。 讀出電路與探測器一樣，它的性能好壞直接影響焦平面的性能。常用的讀出電路有源級跟隨結(jié)構(gòu)(SFD)、直接注入結(jié)構(gòu)(DI)和電容跨阻抗放大器結(jié)構(gòu)(CTIA)。這幾種結(jié)構(gòu)相比，除了面積和功耗相對大的缺點(diǎn)外，CTIA型讀出電路在低噪聲、恒定的探測器偏壓控制、積分電容可根據(jù)應(yīng)用情況靈活設(shè)計(jì)、動態(tài)范圍大、均勻性和線性度好等方面具有優(yōu)勢。對于一個高線性的CTIA型讀出電路，探測器偏壓的穩(wěn)定性是非常重要的。探測器偏壓的穩(wěn)定性有兩層含義，一是指在積分期間探測器的偏置不隨積分電壓的改變而變化；二是指盡管焦平面陣列中不同探測器對應(yīng)著不同強(qiáng)弱的目標(biāo)輻射，但應(yīng)該有相同的偏置，否則會因探測器的漏電流不同而引入噪聲。探測器偏壓不僅能夠影響暗電流、注入效率、探測器Ι/f噪聲，還影響著讀出電路的靈敏度和線性度。傳統(tǒng)CTIA單元電路共源共柵放大器的電源抑制能力很差，當(dāng)電源電壓波動時，由于尾電流不變而引起探測器偏壓跟隨電源電壓變化，從而積分輸出引入了非線性，導(dǎo)致讀出電路的線性度降低。偏壓的不穩(wěn)定還引起了探測器暗電流的改變，對CTIA單元電路的注入效率有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種單元電路結(jié)構(gòu)簡單，性能受工藝偏差的影響小的高線性、高注入效率CTIA單元電路。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括探測器電容、積分電容、 積分復(fù)位管采樣保持管，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于M1、M2對管做輸入管，M3、M4、M6和M7管構(gòu)成共源共柵電流鏡負(fù)載，Cl為探測器電容，Cint為積分電容，Iint為積分電流，Mrst為復(fù)位積分管，Mshl、Msh2和負(fù)載電容構(gòu)成相關(guān)雙采樣結(jié)構(gòu)。發(fā)明的有益效果提出了一種改進(jìn)型CTIA單元電路，利用0. 5 μ m CMOS工藝模型參數(shù)對該結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了模擬對比，結(jié)果表明本文提出的改進(jìn)型結(jié)構(gòu)對探測器偏置的穩(wěn)定是最好的，線性度高達(dá)99. 6%，注入效率高。該結(jié)構(gòu)采用相關(guān)雙采樣技術(shù)，可抵消KTC噪聲，同時放大器增益的提高和小的積分電容也減小了電路的噪聲。采用倒寬長比設(shè)計(jì)，該電路功耗可達(dá)到0.76 μ W。這種改進(jìn)型的CTIA單元電路結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，偏壓穩(wěn)定，適用于大陣列紅外焦平面讀出電路中。


圖1是改進(jìn)型CTIA單元電路圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括探測器電容、積分電容、積分復(fù)位管采樣保持管，M1、M2對管做輸入管， M3、M4、M6和M7管構(gòu)成共源共柵電流鏡負(fù)載，Cl為探測器電容，Cint為積分電容，Iint為積分電流，Mrst為復(fù)位積分管，MshUMsh2和負(fù)載電容構(gòu)成相關(guān)雙采樣結(jié)構(gòu)。M1、M3、M6串聯(lián)，M2、M4、M7串聯(lián)，兩個串聯(lián)電路并聯(lián)，M5—端接VDD，另一端接并聯(lián)電路，并聯(lián)電路另一端接地，M2 —端連接積分電容。改進(jìn)型CTIA單元電路可以穩(wěn)定探測器偏壓，當(dāng)積分輸出時，共源共柵結(jié)構(gòu)的屏蔽效應(yīng)，M7管漏端電壓不受M4管漏端電壓變化的影響，支路電流12不變，支路電流Il也保持不變，M5管的漏端電壓恒改進(jìn)型電路M2管支路電流不變，VDS2的變化小，柵極電壓變化小，改進(jìn)型CTIA單元電路對探測器偏壓的穩(wěn)定要比傳統(tǒng)的好，提高了輸出信號線性度。
權(quán)利要求
1.高線性、高注入效率CTIA單元電路，包括探測器電容、積分電容、積分復(fù)位管采樣保持管，其特征在于M1、M2對管做輸入管，M3、M4、M6和M7管構(gòu)成共源共柵電流鏡負(fù)載，Cl為探測器電容，Cint為積分電容，Iint為積分電流，Mrst為復(fù)位積分管，Mshl、Msh2和負(fù)載電容構(gòu)成相關(guān)雙采樣結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高線性、高注入效率CTIA單元電路，其特征在于Ml、M3、M6串聯(lián)，M2、M4、M7串聯(lián)，兩個串聯(lián)電路并聯(lián)，M5 —端接VDD，另一端接并聯(lián)電路，并聯(lián)電路另一端接地，M2 —端連接積分電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高線性、高注入效率CTIA單元電路，其特征在于改進(jìn)型CTIA單元電路可以穩(wěn)定探測器偏壓，M7管漏端電壓不受M4管漏端電壓變化的影響，提高了輸出信號線性度。
全文摘要
高線性、高注入效率CTIA單元電路，本發(fā)明涉及一種單元電路放大器，本發(fā)明提供一種單元電路結(jié)構(gòu)簡單，性能受工藝偏差的影響小的高線性、高注入效率CTIA單元電路。發(fā)明包括探測器電容、積分電容、積分復(fù)位管采樣保持管，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于M1、M2對管做輸入管，M3、M4、M6和M7管構(gòu)成共源共柵電流鏡負(fù)載，C1為探測器電容，Cint為積分電容，Iint為積分電流，Mrst為復(fù)位積分管，Msh1、Msh2和負(fù)載電容構(gòu)成相關(guān)雙采樣結(jié)構(gòu)。
文檔編號H03F1/26GK102457232SQ201010515730
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者宋以丹 申請人:宋以丹