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320×256阵列红外焦平面读出电路的设计

3.中国空空导弹研究院红外探测器技术航空科技重点实验室,河南洛阳471009;4.射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室,南京210023)0引言近年来,红外探测技术得到迅猛发展。在军事应用上,红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射,以捕获目标红外图像的制导技术,其图像质量与电视相近,但可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向。在民用领域里,如医疗卫生、消防安全、资源探测、工业监控、天气预报等公共生活领域[1-6],红外探测技术也扮演着极其重要的角色。红外读出电路是红外焦平面阵列的关键技术之一,红外焦平面技术的每一次提升都催动着红外读出电路技术的发展,红外读出电路性能的优劣直接影响红外成像系统的成像质量。1电路结构读出电路的组成结构按信号通路一般可分为像素单元级、列处理级、输出驱动器以及数字控制电路,其结构如图1所示。图1读出电路组成结构图Fig.1 Struc...  (本文共4页) 阅读全文>>

电子科技大学
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非制冷红外焦平面CMOS读出电路设计与实现研究

与制冷红外成像系统相比,非制冷红外成像系统可在室温工作,省掉了昂贵且笨重的制冷设备,从而大大减小了系统的体积、成本和功耗;此外,还可提供更宽的频谱响应和更长的工作时间。国外研制机构已经为军事用户提供了大量成本更低、可靠性更高的高灵敏非制冷红外成像仪。但我国的非制冷红外成像研究与生产起步较晚,且受到工业基础制约,技术远滞后于国外,而市场需求却日益增加,因此发展非制冷红外成像技术已刻不容缓。本文基于以上背景,针对非制冷红外成像系统的核心器件——CMOS焦平面读出电路(ROIC)展开了设计与实现研究。首先在充分了解国内外最新研究动态后,作者作为主研参与了国家973 XXX项目(编号:51313XXX),自主设计并流片验证了单片式320×240非制冷热释电红外焦平面阵列(IRFPA)读出电路,特别是自主设计并验证了单片式耐高温非制冷红外CMOS读出电路的工艺流程,解决了铁电探测材料高温退火与CMOS工艺不兼容的问题。之后作者作为主研又研...  (本文共148页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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红外焦平面阵列读出电路的研究与设计

随着现代科技的发展,红外探测技术已被广泛应用于军事领域,如红外夜视、红外制导、高科技军事作战装备等方面。同时也日益走进人们的生活,比如医疗、汽车应用、红外成像、电子防盗等领域。红外成像系统的成像质量取决于两个关键因素:1)作为光电转换装置的红外焦平面的性能;2)将探测器光生信号转移到处理单元的读出电路。本论文对红外焦平面阵列读出电路进行了研究与设计,并成功设计出一款高动态范围红外焦平面阵列读出电路。本论文主要内容及成果如下:1)本论文所设计的读出电路采用电容跨导放大器结构作为像元接口电路,为实现较大的动态范围而采用多个积分电容。另外,在像元电路中使用相关双采样电路,可以有效去除复位噪声,从而提高读出电路噪声性能。读出电路像元面积为25μm×25μm,阵列大小为320×256。2)为实现高动态范围,本设计在每列放置两条信号处理链路,分别用来处理和读出像元电路产生的高增益信号及低增益信号,可以达到每一帧输出两幅图像,并通过高动态合成...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

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320×256红外焦平面读出电路研究

红外焦平面阵列(IRFPA)成像技术是近30年才发展起来的,它由红外探测器和读出电路构成。对于成熟的红外焦平面阵列来说,主要是读出电路限制单元电路的性能,而不是探测器本身,因此高性能读出电路的设计非常关键。本课题在分析国内外红外焦平面读出电路现状的基础上,采用CSMC(华润上华)的0.5um2P3M工艺设计了一款320×256红外焦平面读出电路。该读出电路包含前置信号处理电路和数字控制逻辑,通过复杂数字控制逻辑的设计实现了多种用户可配置功能。最后,本课题通过全定制方式实现全局电路版图。本文主要内容如下:(1)第一、二章介绍了国内外红外焦平面阵列的发展现状和趋势,以及多种红外焦平面探测器的工作原理,并提出红外焦平面读出电路的总体设计方法。(2)第三章首先重点分析了光伏型红外探测器的工作原理并给出等效电路;然后根据读出电路项目的设计指标确定整体电路的设计思想和设计原理。(3)第四章根据项目指标要求,完成前置信号处理电路的设计。前置信...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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基于CTIA的快照式红外读出电路研究

红外焦平面阵列是获取景物红外辐射信息的重要光电器件,由红外探测器阵列和读出电路组成。读出电路的性能指标直接影响红外焦平面的性能,高性能的读出电路是确保红外焦平面阵列正常工作的关键。本课题在分析国内外红外焦平面读出电路现状的基础上,采用电容跨导放大器结构(CTIA),设计了一款320×256红外读出电路。该读出电路采用快照积分模式,能够灵活的控制积分时间,因此可以广泛的应用于多种场合。快照积分模式要求在单元电路内部包含更多的器件,传统的CTIA结构由于结构复杂,很难在30μm×30μm的象元面积内实现。本文提出了基于Cascode的CTIA结构,能够在规定的象元面积内实现包括可选积分电容、带宽限制电容以及反饱和保护功能的完整电路。通过设计复杂的数字控制逻辑电路,实现了多种用户可配置功能,包括能够实现自定义窗口读取,可变读出顺序,可选端口输出等功能。电路全局仿真的结果显示各项功能正常。在此基础上,进行了基于华虹NEC 0.35μm ...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

杭州电子科技大学
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高灵敏度低噪声短波红外铟镓砷焦平面用64×64元读出电路设计

随着红外技术的发展,短波红外铟镓砷(Indium Galium Arsenide,In Ga As)焦平面探测器越来越广泛地应用于航空航天、军事、民用检测等领域。近几年,随着红外铟镓砷焦平面阵列性能的不断提高,同时暗电流水平不断降低,铟镓砷焦平面探测器在微光夜视环境下成像领域展现出了巨大的潜力。提高铟镓砷焦平面探测器的灵敏度、抑制探测器读出电路的噪声对探测器在微光夜视条件下成像具有重要意义。本文首先介绍了短波红外铟镓砷焦平面探测器的应用背景和发展状况,然后对它的构成和工作原理进行了。重点分析了焦平面用64×64元读出电路的构成和工作原理、读出电路的噪声,并在此基础上设计了焦平面用64×64元读出电路。论文主要工作如下:1.输入级是64×64元读出电路噪声的主要来源,为抑制读出电路的输入级噪声,采用单端运算放大器做输入级的积分运放,减少了运放的MOS管个数,以抑制积分运放的热噪声。采用小电容来做读出电路输入级的积分电容,通过提高增...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>