[發明專利]一種線列型紅外焦平面讀出電路及其設計方法

有效

• 申請號: 201710507931.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107314821B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 袁媛;劉澤巍;劉萬金;王成剛;喻松林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 于金平

本發明提供了一種線列型紅外焦平面讀出電路及其設計方法，其中讀出電路包括：偏置電壓產生模塊、數字邏輯控制模塊、信號接收及處理模塊、及輸入輸出管腳；多個信號接收及處理模塊集成在同一塊芯片上，通過偏置電壓產生模塊和數字邏輯控制模塊與多個輸入輸出管腳連接，多個輸入輸出管腳位于芯片的同一端；偏置電壓產生模塊和數字邏輯控制模塊分別為多個信號接收及處理模塊提供偏置電壓和數字邏輯脈沖信號。本發明能夠在同一塊紅外焦平面探測器同時完成多個譜段信號處理工作而相互沒有影響，并且單邊輸入輸出管腳的排布方式為紅外焦平面探測器片外進行多片拼接提供了可行性。

技術領域

本發明涉及紅外焦平面探測器領域，特別涉及一種線列型紅外焦平面讀出電路及其設計方法。

背景技術

紅外焦平面探測器是熱成像系統的核心部件，是探測、識別分析物體紅外信息的關鍵，在軍事、工業、交通、安全防控、氣象、醫學等各行業具有廣泛應用。

隨著各領域應用對高性能、低成本紅外技術的需求，紅外焦平面探測器需要向擴展波長范圍、增加陣列規模、提高集成密度、高速信號處理能力、小型化以及智能化等方向發展。這不僅促進了紅外焦平面探測器制造工藝的提升，更是對紅外探測器的核心部分——讀出電路提出了更高的要求。

目前，紅外焦平面讀出電路的設計方法多是采用輸入輸出PAD分別排列在芯片兩側的單譜段單芯片設計。這樣一來，對于更多譜段的應用則需要多片讀出電路，同時需要多個外圍電路和設備來形成紅外焦平面探測器系統，而且輸入輸出PAD排布在芯片兩側的雙邊輸出結構想要實現片外拼接十分困難，這就大大降低了紅外系統的集成度和可靠性。主流的讀出電路設計方法無法滿足探測器應用設備智能小型化、高集成度的應用要求，因此，有必要在現有的讀出電路設計基礎上采取優化和改進措施，以滿足紅外焦平面探測器的發展需求。這種優化和改進依托于紅外材料設計的靈活性，紅外材料生長和焦平面器件技術的成熟性。在紅外材料和長線列大規模器件的均勻性和穩定性均有一定保證的前提下，不斷進步日趨成熟的CMOS集成電路制造工藝及不斷縮小的工藝特征尺寸也為讀出電路的高速、高集成度提供了實現的可能。

發明內容

為了應對超大陣列規模、高集成度、低成本的紅外焦平面成像系統的發展要求，解決現有紅外焦平面讀出陣列應用譜段單一、片外拼接困難的問題，本發明提出了一種線列型紅外焦平面讀出電路及其設計方法。

本發明提供的線列型紅外焦平面讀出電路，包括：偏置電壓產生模塊、數字邏輯控制模塊、信號接收及處理模塊、及輸入輸出管腳；多個所述信號接收及處理模塊集成在同一塊芯片上，通過所述偏置電壓產生模塊和所述數字邏輯控制模塊與多個輸入輸出管腳連接，所述多個輸入輸出管腳位于所述芯片的同一端；所述多個信號接收及處理模塊，用于接收和處理不同譜段的信號；所述多個輸入輸出管腳，用于為所述不同譜段的信號提供輸入輸出接口；所述偏置電壓產生模塊，用于為所述多個信號接收及處理模塊提供偏置電壓；所述數字邏輯控制模塊，用于為所述多個信號接收及處理模塊提供數字邏輯脈沖信號。

進一步的，本發明所述的線列型紅外焦平面讀出電路，還包括去耦電容陣列：所述去耦電容陣列的一端與所述輸入輸出管腳連接，另一端與所述偏置電壓產生模塊連接，用于提高供電電源及外接偏置電壓的供電穩定性，同時降低元件耦合到電源端的噪聲。

具體的，在本發明所述的線列型紅外焦平面讀出電路中，具有相同線列規模的信號接收及處理模塊緊鄰放置，以共用所述數字邏輯控制模塊；和/或需要相同偏壓電壓的信號接收及處理模塊緊鄰放置，以共用所述偏置電壓產生模塊。

具體的，在本發明所述的線列型紅外焦平面讀出電路中，在每個信號接收及處理模塊的周圍設有隔離環，以抑制各個信號接收及處理模塊的相互串擾。

具體的，在本發明所述的線列型紅外焦平面讀出電路中，所述信號接收及處理模塊的電源-地線采用網格式布線。