高動態(tài)范圍低功耗數(shù)字式紅外讀出電路的設(shè)計(jì).pdf

1、紅外焦平面陣列能夠探測到自然界微弱的紅外輻射能量，并對其進(jìn)行積分等處理產(chǎn)生圖像信息，被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。讀出電路是紅外焦平面的核心模塊，其性能更是決定著紅外焦平面陣列應(yīng)用的關(guān)鍵。由于第三代紅外探測器的發(fā)展，像素達(dá)到百萬級、熱靈敏度的噪聲等效溫差達(dá)到1mK量級的基本特征對傳統(tǒng)模擬讀出電路的性能提出了巨大的挑戰(zhàn)。而數(shù)字式讀出電路將ADC集成在芯片內(nèi)，為第三代紅外探測器的實(shí)現(xiàn)提供了巨大的可能，因而發(fā)展數(shù)字式紅外讀出電路顯得尤其重要。<

2、br>　　本文基于SMIC0.18μm CMOS工藝，采用像素級ADC型數(shù)字式焦平面結(jié)構(gòu)，完成了128×128陣列，像素單元面積35μm×35μm的高動態(tài)范圍低功耗數(shù)字式紅外讀出電路的設(shè)計(jì)。讀出電路的像素輸入級采用DI型電路結(jié)構(gòu)，對輸入信號進(jìn)行積分。為了實(shí)現(xiàn)像素單元內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換，放棄了常用的ADC結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種脈沖調(diào)制電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)讀出電路的高動態(tài)范圍，創(chuàng)新地采用兩段計(jì)數(shù)（數(shù)字域和時間域）的方式對積分信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并設(shè)計(jì)