[發(fā)明專(zhuān)利]用于對(duì)電流進(jìn)行積分的高動(dòng)態(tài)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980010353.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111656681A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·皮提妮;帕特里克·羅伯特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 麗瑞德公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03F3/00
• 分類(lèi)號(hào): H03F3/00;H03F1/08;H03F3/185;H03F3/70;H03F3/45;G01J5/20;H03M1/52;H03M1/18
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

一種電流積分裝置(100a)，用于對(duì)在積分節(jié)點(diǎn)(E)上接收到的電流(I)進(jìn)行積分，所述裝置(100a)包括：運(yùn)算放大器(62)；積分電容器(64)；修改電路(105a)，用于修改運(yùn)算放大器的輸出電壓(V_OUT)，該修改電路(105a)由電荷轉(zhuǎn)移電路形成，該電荷轉(zhuǎn)移電路被配置成連接在積分節(jié)點(diǎn)上并將電荷轉(zhuǎn)移到積分電容器中；比較電路(74)，其被配置為在積分持續(xù)時(shí)間(T_int)期間觸發(fā)修改電路至少一次；以及存儲(chǔ)電路，其被配置為存儲(chǔ)在該積分持續(xù)時(shí)間期間已經(jīng)發(fā)生的觸發(fā)次數(shù)。所接收到的電流是根據(jù)輸出電壓以及與修改電路引起的該輸出電壓的修改相乘的觸發(fā)次數(shù)而計(jì)算出的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流積分，特別地涉及積分器，該積分器包括以反向反饋的方式連接在運(yùn)算放大器上的電容器，并用于供給作為接收并存儲(chǔ)在電容器中的電荷的函數(shù)的電流。

特別地但不排他地，本發(fā)明適用于電磁輻射、特別是紅外輻射的檢測(cè)。更具體地，本發(fā)明適用于利用由微輻射熱測(cè)定計(jì)(microbolometer)的陣列形成的陣列檢測(cè)器的熱成像，而無(wú)論是旨在形成熱圖像的傳統(tǒng)成像還是旨在獲得溫度測(cè)量的熱成像皆可。

因此，本發(fā)明特別地旨在具有高讀出動(dòng)態(tài)范圍的積分器，即能夠測(cè)量與少量電荷相對(duì)應(yīng)的電流以及測(cè)量與大量電荷相對(duì)應(yīng)的電流的積分器。

特別地，在陣列檢測(cè)的上下文中，本發(fā)明旨在形成包含從具有高流動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景獲得的最大有用數(shù)據(jù)的圖像，即，特征在于，場(chǎng)景的不同點(diǎn)之間所發(fā)射的能量存在大的差異，更具體地，關(guān)于熱檢測(cè)器，“冷”區(qū)域和“熱”區(qū)域之間存在特別顯著的溫度差，其約為數(shù)百攝氏度。

背景技術(shù)

以下討論的發(fā)展是基于微輻射熱型熱檢測(cè)器的具體情況，因?yàn)槠涮貏e地受益于本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)當(dāng)指出，在該上下文中所表達(dá)的問(wèn)題適用于產(chǎn)生待測(cè)量電荷的任何類(lèi)型的裝置。特別地，以下描述的內(nèi)容適用于所有電磁輻射檢測(cè)器，無(wú)論是例如在可見(jiàn)范圍內(nèi)操作的檢測(cè)器還是在紅外中或者額外地在所謂的“太赫茲”頻帶中操作的檢測(cè)器皆可。

類(lèi)似地，本發(fā)明有利于對(duì)電磁波敏感的檢測(cè)器(諸如輻射熱型和電容型的熱檢測(cè)器等)，或有利于用于熱范圍和太赫茲范圍的耦合天線(xiàn)，以及有利于對(duì)電磁能微粒敏感的所謂的量子檢測(cè)器，其中可以認(rèn)識(shí)到，檢測(cè)器在X、UV、可見(jiàn)和紅外頻帶中操作。

在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)器”可被理解為指的是旨在產(chǎn)生與任何現(xiàn)象的單位、線(xiàn)性或二維分布有關(guān)的電信號(hào)的任何系統(tǒng)。

在所謂的“熱”紅外檢測(cè)器的領(lǐng)域中，已知使用對(duì)紅外輻射敏感的元件的一維或二維陣列，這些元件與需要在極低溫度(通常是液氮的極低溫度)下操作的被稱(chēng)為“量子檢測(cè)器”的檢測(cè)裝置相反，能夠在環(huán)境溫度下操作，即，無(wú)需在極低溫度下進(jìn)行致冷。

熱紅外檢測(cè)器通常使用所謂的“測(cè)溫”或“測(cè)輻射熱”材料的物理量隨溫度的變化。目前，該物理量是材料的電阻率，它具有很強(qiáng)的溫度依賴(lài)性。檢測(cè)器的單位敏感元件或“輻射熱測(cè)定計(jì)”通常采用膜的形式，其各自包括測(cè)溫材料層并經(jīng)由具有高熱阻的支撐臂而懸置在通常由硅制成的基板上，懸置膜的陣列通常稱(chēng)為“視網(wǎng)膜”。這種膜特別地實(shí)現(xiàn)了吸收入射輻射的功能、將吸收輻射的功率轉(zhuǎn)換為熱功率的功能、以及將產(chǎn)生的熱功率轉(zhuǎn)換為測(cè)溫材料的電阻率變化的測(cè)溫功能，這些功能可由一個(gè)或多個(gè)不同元件實(shí)現(xiàn)。此外，膜的支撐臂也是導(dǎo)電的，并連接到其測(cè)溫層。用于按順序?qū)δさ臏y(cè)溫元件進(jìn)行尋址和偏置的部件以及用于形成可用于視頻格式的電信號(hào)的部件通常形成與具有懸置于其上的膜的基板中。基板和積分部件通常稱(chēng)為“讀出電路”。