[發明專利]一種調整動態范圍的輸出電路

在審

• 申請號: 201910491188.7
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110336553A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 康曉旭
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H01L23/64
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;馬盼

本發明公開了一種調整動態范圍的輸出電路，包括像元陣列、放大器、積分電容以及與積分電容并聯的X個調整電容，其中，所述放大器的輸入端Ⅰ連接所述像元陣列中的像素單元，所述放大器的輸入端Ⅱ連接參考電壓，所述放大器的輸出端輸出信號，所述積分電容和X個調整電容與所述放大器的輸入端Ⅰ和輸出端并聯。本發明提供的一種調整動態范圍的輸出電路，通過在積分電容上并聯調整電容，并根據輸出信號的大小，控制其是否接入輸出電路中，確保整個輸出電路的電容值隨著輸出信號的增加而增加，進而在確保靈敏度的情況下，實現動態范圍的自動調整。

技術領域

本發明涉及輸出電路，具體涉及一種調整動態范圍的輸出電路。

背景技術

紅外探測器是將入射的紅外輻射信號轉變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波，人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在并測量其強弱，必須把它轉變成可以察覺和測量的其他物理量。一般說來，紅外輻射照射物體所引起的任何效應，只要效果可以測量而且足夠靈敏，均可用來度量紅外輻射的強弱。紅外探測器已經廣泛用于各種領域如建筑、安全、家電和工業等領域，其功能多種多樣，包括運動檢測、溫度測量、計數以及火災/氣體檢測等，紅外探測器已從最初的僅具有基本運動檢測功能的單像素熱電探測器發展到可以應用于更復雜的系統、更多樣化的高端設備市場如溫度感測或者氣體/火災探測、光學檢測等。

傳統紅外探測器使用積分電容和放大器并聯的方式進行信號放大，當信號較強時，由于積分電容自身電容值的限制，放大器很容易飽和，為了能夠測量出更寬范圍的信號，需要增大積分電容的電容值。但是增加積分電容，雖然可以防止放大器過早飽和，但是在信號較小時，由于積分電容值過大，又使得探測器的靈敏度不高。因此如何兼顧動態范圍和小信號靈敏度是紅外探測器設計的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種調整動態范圍的輸出電路，通過在積分電容上并聯調整電容，并根據輸出信號的大小，控制其是否接入輸出電路中，確保整個輸出電路的電容值隨著輸出信號的增加而增加，進而在確保靈敏度的情況下，實現動態范圍的自動調整。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種調整動態范圍的輸出電路，包括像元陣列、放大器、積分電容以及與積分電容并聯的X個調整電容，其中，所述放大器的輸入端Ⅰ連接所述像元陣列中的像素單元，所述放大器的輸入端Ⅱ連接參考電壓，所述放大器的輸出端輸出信號，所述積分電容和X個調整電容與所述放大器的輸入端Ⅰ和輸出端并聯，其中，X為大于等于1的整數。

進一步地，所述調整電容為MOS調整電容，且所述積分電容的一端連接MOS調整電容的柵極，另一端連接MOS調整電容的源漏。

進一步地，所述MOS調整電容為PMOS調整電容或者NMOS調整電容，且所述MOS調整電容的電容值隨著放大器輸入端Ⅰ的電壓值變化而單調變化。

進一步地，通過調整所述MOS調整電容的CV曲線中最小電容對應的電壓，使得該電壓值位于-0.1V～0.1V之間。

進一步地，通過降低MOS調整電容的電容值隨著放大器輸入端Ⅰ的電壓值變化而單調變化的速率，使得所述輸出電路對MOS調整電容的電容值變化控制準確。

進一步地，所述輸出電路還包括X個開關和X個比較器，其中，X個開關用于分別控制X個調整電容是否處于工作狀態；所述X個比較器的輸入端Ⅰ連接所述放大器的輸出端，所述X個比較器的輸入端Ⅱ連接對應的比較電壓，所述X個比較器的輸出端輸出對應開關的控制信號；

當比較器的輸入端Ⅰ的電壓信號大于等于比較器的輸入端Ⅱ的比較電壓時，該比較器輸出閉合信號，控制對應的開關閉合，使得對應的調整電容處于工作狀態；當比較器的輸入端Ⅰ的電壓信號小于比較器的輸入端Ⅱ的比較電壓時，該比較器輸出斷開信號，控制對應的開關斷開，使得對應的調整電容不工作。

進一步地，所述X個開關的一端連接所述放大器的輸入端Ⅰ，另一端連接其對應的調整電容靠近放大器輸入端Ⅰ的一側。