[發明專利]一種單電容相關雙采樣非制冷紅外讀出電路

有效

• 申請號: 201310260041.X
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104251739B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 蘇巖;董濤;何勇;周同;楊朝初;王開鷹
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;G01J5/02;H04N5/378
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種單電容相關雙采樣非制冷紅外讀出電路，其特征在于，包括M×N像素探測單元陣列、CTIA型積分電路、單電容相關雙采樣電路、行列邏輯控制信號產生模塊和輸出緩沖電路：

M×N像素探測單元陣列包括M行N列敏感單元，每列敏感單元分別連接1個CTIA型積分電路，M×N像素探測單元陣列對采集到的信號進行光電轉換并輸入CTIA型積分電路進行電流積分；

單電容相關雙采樣電路包括N個采樣電容和N個電壓跟隨器電路，其中N個采樣電容分別通過采樣控制開關與對應各列CTIA型積分電路的輸出端連接，用于采樣保持CTIA型積分電路的輸出端電壓；N個電壓跟隨器電路的輸入端與對應各列的采樣電容連接，輸出端通過列選控制開關接入輸出緩沖電路，電壓跟隨器電路用于匹配采樣電容和輸出緩沖電路的阻抗；電壓跟隨器電路的輸入端與輸出端分別設置一個NMOS管形成采樣電容復位開關；

行列邏輯控制信號產生模塊為M×N像素探測單元陣列、CTIA型積分電路、單電容相關雙采樣電路產生邏輯控制信號；輸出緩沖電路用于每行信號的串行輸出；

M×N像素探測單元陣列對采集到的信號進行光電轉換，并輸入至CTIA型積分電路進行電流積分；單電容相關雙采樣電路對CTIA型積分電路的輸出端電壓進行采樣保持，產生信號電壓，信號電壓通過輸出緩沖電路串行輸出。

2.根據權利要求1所述的單電容相關雙采樣非制冷紅外讀出電路，其特征在于，所述的M×N像素探測單元陣列包括M行N列相同的敏感單元，每個敏感單元均包括1個熱敏電阻、1個第一偏置電壓MOS管(M-1)和1個對應的行選控制開關，且每列敏感單元分別連接1個盲元電阻、1個第二偏置電壓MOS管(M-2)和1個CTIA型積分電路，其中每個CTIA型積分電路包括運算放大器、積分電容和復位開關：

第一偏置電壓MOS管(M-1)的源極連接熱敏電阻的非地端電極、漏極連接對應行選控制開關、柵極電壓由片外偏置電壓控制，第一偏置電壓MOS管(M-1)用于產生流向熱敏電阻的偏置電流；

行選控制開關由兩個NMOS管串聯構成，行選控制開關一端連接第一偏置電壓MOS管(M-1)的漏極,另一端通過積分控制開關連接運算放大器的負反饋端，用于控制敏感單元進行按行積分；

盲元電阻一端由片外偏置電壓控制，另一端連接第二偏置電壓MOS管(M-2)的源極，用于抑制電路的背景噪聲，提高積分動態范圍；

第二偏置電壓MOS管(M-2)的漏極連接運算放大器的負反饋端、柵極電壓由片外偏置電壓控制，第二偏置電壓MOS管(M-2)用于產生流向盲元電阻的偏置電流；

CTIA型積分電路的復位開關由兩個互補的NMOS管構成，用于降低復位開關的電荷饋通效應。

3.根據權利要求1所述的單電容相關雙采樣非制冷紅外讀出電路，其特征在于，所述的電壓跟隨器電路由兩個PMOS管、三個NMOS管構成運放反饋端和輸出端短接的電壓跟隨器，由三個NMOS管構成柵極電壓偏置電路。

4.根據權利要求1所述的單電容相關雙采樣非制冷紅外讀出電路，其特征在于，輸出緩沖電路由兩個源極跟隨器組成：

兩個PMOS管即第十五PMOS管(M₁₅)和第十七PMOS管(M₁₇)串聯組成第一源極跟隨器，其中第十五PMOS管(M₁₅)的源極和襯底接片外模擬電源、漏極接第十七PMOS管(M₁₇)的源極和襯底、柵極由片外偏置電壓控制，第十七PMOS管(M₁₇)的漏極接片外模擬地，柵極作為輸入端與電壓跟隨器電路的輸出端連接；

兩個NMOS管即第十六NMOS管(M₁₆)和第十八NMOS管(M₁₈)串聯組成第二源極跟隨器，其中第十八NMOS管(M₁₈)的源極接片外模擬地，漏極接第十六NMOS管(M₁₆)的源極，柵極由片外偏置電壓控制，第十六NMOS管(M₁₆)的漏極接片外模擬電源，柵極接第十五PMOS管(M₁₅)的漏極，兩個NMOS管即第十六NMOS管(M₁₆)和第十八NMOS管(M₁₈)的襯底均接片外模擬地。