[發明專利]一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器

在審

• 申請號: 201810737710.0
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN109067396A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 王耕耘;孫啟揚;徐圣亞;戴立群;卜洪波;樊奔;王棟;程甘霖;翟國芳;吳淞波;姚瑤;張旭;陳瑞明;潘衛軍;周滕;王磊;冀翼;董方
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: H03M1/08
• 分類號: H03M1/08;H03M1/52
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于包括：傳輸晶體管M1、復位晶體管M2、開關晶體管M3、光電二極管D、比較器Comp以及計數器counter；

光電二極管D作為感光單元，其輸出信號送至傳輸晶體管M1的源端，傳輸晶體管M1的柵極連接外部輸入的直流偏置電壓Vbias，傳輸晶體管M1的漏端節點、復位晶體管M2的源端節點和開關晶體管M3的漏端節點共用一個反向偏置節點P，所述反向偏置節點P對地形成節點電容Cp，節點電容Cp靠近反向偏置節點P的一端和比較器Comp的負極輸入端連接，比較器Comp正極輸入端、開關晶體管M3的源端節點以及參考電壓源Vref連接在一起，開關晶體管M3的柵極連接輸入開關信號RST，控制比較器Comp的開閉，復位晶體管M2的漏端連接電源信號VDD，同時復位晶體管M2的柵極和比較器Comp的輸出端連接，比較器Comp輸出端與計數器counter的輸入端相連。

2.根據權利要求1所述的一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于：開關信號RST為模數轉換器的周期性的初始觸發信號。

3.根據權利要求2所述的一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于：開關信號RST的頻率數值等于模數轉換器的轉換速率數值。

4.根據權利要求2或3所述的一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于：當開關信號RST為高電平時，控制比較器Comp的關閉，當開關信號RST為低電平時，控制比較器Comp的打開。

5.根據權利要求1所述的一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于：光電二極管D采用n-on-p連接結構，負極連接至地信號，正極連接至傳輸晶體管M1的源端。

6.根據權利要求1所述的一種紅外焦平面像元級電壓分段計數型模數轉換器，其特征在于：反向偏置節點P對地形成的節點電容Cp，其電容量通過增加有源區寬度進行調整。

7.一種紅外焦平面器件，其特征在于包括多個相同的標準像元，每個像元的電路結構均為模數轉換器，所述模數轉換器包括：傳輸晶體管M1、復位晶體管M2、開關晶體管M3、光電二極管D、比較器Comp以及計數器counter；

光電二極管D作為感光單元，其輸出信號送至傳輸晶體管M1的源端，傳輸晶體管M1的柵極連接外部輸入的直流偏置電壓Vbias，傳輸晶體管M1的漏端節點、復位晶體管M2的源端節點和開關晶體管M3的漏端節點共用一個反向偏置節點P，所述反向偏置節點P對地形成節點電容Cp，節點電容Cp靠近反向偏置節點P的一端和比較器Comp的負極輸入端連接，比較器Comp正極輸入端、開關晶體管M3的源端節點以及參考電壓源Vref連接在一起，開關晶體管M3的柵極連接輸入開關信號RST，控制比較器Comp的開閉，復位晶體管M2的漏端連接電源信號VDD，同時復位晶體管M2的柵極和比較器Comp的輸出端連接，比較器Comp輸出端與計數器counter的輸入端相連。

8.根據權利要求7所述的一種紅外焦平面器件，其特征在于：開關信號RST為模數轉換器的周期性的初始觸發信號，開關信號RST的頻率數值等于模數轉換器的轉換速率數值，當開關信號RST為高電平時，控制比較器Comp的關閉，當開關信號RST為低電平時，控制比較器Comp的打開。

9.根據權利要求7所述的一種紅外焦平面器件，其特征在于：光電二極管D采用n-on-p連接結構，負極連接至地信號，正極連接至傳輸晶體管M1的源端。

10.根據權利要求7所述的一種紅外焦平面器件，其特征在于：反向偏置節點P對地形成的節點電容Cp，其電容量通過增加有源區寬度進行調整。