[發(fā)明專利]一種順序積分型雙色紅外焦平面讀出電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310089181.5
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103175614A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏曉娟;劉鎮(zhèn)碩;蘇軍;朱長峰;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

1.一種順序積分型雙色紅外焦平面讀出電路，包括紅外探測器、像素單元電路、列讀出級電路和輸出緩沖器，其特征是：像素單元電路為包含中、短波兩路積分電路及積分電容可選電路的M*N雙色像素單元陣列，將列讀出級電路和輸出緩沖器分設(shè)為中波列讀出級電路、短波列讀出級電路、中波輸出緩沖器和短波輸出緩沖器，雙色像素單元陣列的輸入端設(shè)有積分信號產(chǎn)生電路，積分信號產(chǎn)生電路的輸入信號為積分控制信號INT和復(fù)位信號RST，積分信號產(chǎn)生電路的輸出信號為中波積分控制信號INT1和短波積分控制信號INT2均輸入至雙色像素單元陣列，雙色像素單元陣列的輸出分別連接到中波列讀出級電路和短波列讀出級電路的輸入端，中波列讀出級電路的輸出信號連接中波輸出緩沖器的輸入端，短波列讀出級電路的輸出信號連接短波輸出緩沖器的輸入端，中波輸出緩沖器輸出系統(tǒng)串行輸出中波信號Vout1作為系統(tǒng)的中波探測信息顯示，短波輸出緩沖器輸出系統(tǒng)串行輸出短波信號Vout2作為系統(tǒng)的短波探測信息顯示；其中：

積分信號產(chǎn)生電路包括三個計數(shù)器，分別記為計數(shù)器A、計數(shù)器B、計數(shù)器C，積分控制信號INT、復(fù)位信號RST分別連接計數(shù)器A的輸入端，計數(shù)器A輸出的復(fù)位信號CLR分別連接計數(shù)器B及計數(shù)器C的一個輸入端，復(fù)位信號RST、積分控制信號INT均分別連接計數(shù)器B、計數(shù)器C的另兩個輸入端，計數(shù)器B輸出中波積分控制信號INT1，計數(shù)器C輸出短波積分控制信號INT2；

計數(shù)器A為一個2位的異步計數(shù)器，包括低、高位兩個D觸發(fā)器、兩個反相器和一個兩輸入與門，積分控制信號INT經(jīng)過一個反相器連接低位D觸發(fā)器的時鐘端，復(fù)位信號RST分別連接低、高位兩個D觸發(fā)器的復(fù)位端，低位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連并連接到高位D觸發(fā)器的時鐘端，低位D觸發(fā)器的正向輸出端經(jīng)過另一個反相器后連接兩輸入與門的一個輸入端，高位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連，高位D觸發(fā)器的正向輸出端連接兩輸入與門的另一個輸入端，兩輸入與門的輸出為復(fù)位信號CLR；

計數(shù)器B也是一個2位的異步計數(shù)器，包括低、高位兩個D觸發(fā)器、三個反相器、一個兩輸入與門和一個三輸入與門，復(fù)位信號RST和計數(shù)器A輸出的復(fù)位信號CLR同時輸入至兩輸入與門，兩輸入與門的輸出經(jīng)過一個反相器后分別連接低、高位兩個D觸發(fā)器的復(fù)位端，積分控制信號INT連接低位D觸發(fā)器的時鐘端，低位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連并連接到高位D觸發(fā)器的時鐘端，低位D觸發(fā)器的正向輸出端連接三輸入與門的一個輸入端，三輸入與門的另一個輸入端連接積分控制信號INT，高位D觸發(fā)器的正向輸出端經(jīng)過另一個反相器后連接三輸入與門的第三個輸入端，高位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連，三輸入與門的輸出經(jīng)過第三個個反相器后輸出中波積分控制信號INT1；

計數(shù)器C也是一個2位的異步計數(shù)器，包括低、高位兩個D觸發(fā)器、三個反相器、一個兩輸入與門和一個三輸入與門，復(fù)位信號RST和計數(shù)器A輸出的復(fù)位信號CLR同時輸入至兩輸入與門，兩輸入與門的輸出經(jīng)過一個反相器后分別連接低、高位兩個D觸發(fā)器的復(fù)位端，積分控制信號INT連接低位D觸發(fā)器的時鐘端，低位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連并連接到高位D觸發(fā)器的時鐘端，低位D觸發(fā)器的正向輸出端經(jīng)過另一個反相器后連接三輸入與門的一個輸入端，三輸入與門的另一個輸入端連接積分控制信號INT，三輸入與門的第三個輸入端連接高位D觸發(fā)器的正向輸出端，高位D觸發(fā)器的反向輸出端與數(shù)據(jù)輸入端互連，三輸入與門的輸出經(jīng)過第三個個反相器后輸出短波積分控制信號INT2；

雙色像素單元陣列設(shè)有M行*N列個像素單元電路，中波第一行行選信號HSEL1(1)、第二行行選信號HSEL1（2）……第M行行選信號HSEL1（M）以及短波第一行行選信號HSEL2（1）、第二行行選信號HSEL2（2）……第M行行選信號HSEL2(M)分別連接M*N雙色像素單元陣列中對應(yīng)行的像素單元電路的中波以及短波行選管的柵極，中波測試信號TEST1、短波測試信號TEST2、由積分信號產(chǎn)生電路輸出的中波積分控制信號INT1、由積分信號產(chǎn)生電路輸出的短波積分控制信號INT2、中波第一復(fù)位信號RESET1、短波第一復(fù)位信號RESET2、中波積分電容可選信號ADDC1、短波積分電容可選信號ADDC2分別連接包含兩路積分電路及積分電容均可選的雙色像素單元陣列的每一個像素單元電路的中波測試端、短波測試端、中波積分控制端、短波積分控制端、中波復(fù)位端、短波復(fù)位端、中波積分可選電容控制端及短波積分可選電容控制端；

每個像素單元電路都包括中波測試管M11、中波注入管M12、中波復(fù)位管M13、中波積分電容可選管M14、中波行選管M15、中波積分電容C11、C12、短波測試管M21、短波注入管M22、短波復(fù)位管M23、短波積分電容可選管M24、短波行選管M25、短波積分電容C21、C22以及雙色紅外探測器，在每個像素單元電路中，電源VDD連接中波測試管M11的漏極，接地端GND連接短波測試管M21的源極，中波測試信號TEST1、中波積分控制信號INT1、中波第一復(fù)位信號RESET1、中波積分電容可選信號ADDC1分別連接中波測試管M11、中波注入管M12、中波復(fù)位管M13、中波積分電容可選管M14的柵極，短波測試信號TEST2、短波積分控制信號INT2、短波第一復(fù)位信號RESET2、短波積分電容可選信號ADDC2分別連接短波測試管M21、短波注入管M22、短波復(fù)位管M23、短波積分電容可選管M24的柵極，中波行選通信號HSEL1連接中波行選管M15的柵極，短波行選通信號HSEL2連接短波行選管M25的柵極，中波測試管M11的源極連接中波注入管M12的源極，短波測試管M21的漏極連接短波注入管M22的源極，中波注入管M12的源極和短波注入管M22的源極共同連接到雙色紅外探測器的一端，雙色紅外探測器的另一端連接公共電壓Vcom，中波注入管M12的漏極分別連接中波復(fù)位管M13、中波積分電容可選管M14、中波行選管M15的漏極以及積分電容C11的一端，積分電容C11的另一端接地，短波注入管M22的漏極分別連接短波復(fù)位管M23、短波積分電容選管M24，短波行選管M25的漏極以及積分電容C21的一端，中波復(fù)位管M13源極接地，短波復(fù)位管M23源極及電容C21的另一端均連接電源VDD，中波積分電容可選管M14的源極經(jīng)積分電容C12接地，短波積分電容可選管M24的源極經(jīng)積分電容C22接電源VDD，中波行選管M15的源極輸出中波積分信號，短波行選管M25的源極輸出短波積分信號；

中波列讀出級電路、短波列讀出級電路、中波輸出緩沖級和短波輸出緩沖級均為公知電路，中波列讀出級電路含有N個相同的中波列讀出單元，短波列讀出級電路含有N個相同的短波列讀出單元，將同一列的所有像素單元電路的中波行選管源極輸出的中波積分信號連接在一起并連接到中波列讀出級電路相應(yīng)的中波列讀出單元，將同一列的所有像素單元電路的短波行選管源極輸出的短波積分信號連接在一起并連接到短波列讀出級電路相應(yīng)的短波列讀出單元，所有中波列讀出單元的輸出端連接在一起并連接到中波輸出緩沖器的輸入端，中波輸出緩沖器輸出系統(tǒng)串行輸出中波信號Vout1，所有短波列讀出單元的輸出端連接在一起并連接到短波輸出緩沖器的輸入端，短波輸出緩沖器輸出系統(tǒng)串行輸出短波信號Vout2；中波第二復(fù)位信號RESET11、中波積分電容可選信號ADDC1連接中波列讀出級電路各中波讀出單元的的中波第二復(fù)位端、中波積分可選電容控制端，短波第二復(fù)位信號RESET22、短波積分電容可選信號ADDC1連接短波列讀出級電路各短波讀出單元的短波第二復(fù)位端、短波積分可選電容控制端。