基于CPLD的红外焦平面阵列驱动电路的设计

红外焦平面阵列是新型的红外探测器,为了使其达到理想的工作状态,需要提供时钟驱动脉冲和偏置电压.传统的方法是通过重写EEPROM等方式来改写驱动脉冲信号.设计了一种使用CPLD的红外焦平面探测器时钟驱动电路,其电路结构简单,具有较强的器件驱动能力,可实现CMOS TDI 288×4红外焦平面阵列和其他超长线列焦平面阵列的驱动,提供可调偏置电压,为红外焦平面阵列的性能调试提供方便.     

一种高精度非致冷红外焦平面偏置电压系统的设计

非致冷红外焦平面偏置电压的稳定性直接决定了其应用系统的性能.分析了偏置电压控制原理,在此理论基础上,设计了针对非致冷红外焦平面的高精度微型偏置电压控制系统,该系统利用单片机AT89c2051,可调电位器ADN2850,运放AD8606,A/D转化器TLV2544一起组成一个系统完成对电压进行闭环自动控制,实现了电压高稳定度的性能指标.该系统还具备高精度、小型化、低噪声、快速稳定等优点,为提高红外焦平面系统电压稳定性、迅速达到稳定工作状态提供了有益的参考.     

一种红外焦平面数控偏置电压电路的实现

提出了用级联权电容网络电荷定标产生偏置电压的方法,采用EDA软件Cadence设计了一个10 bit 串行数字输入、四通道稳定模拟电压输出的数模转换电路,并流片验证.测试结果表明电路实现了数模转换功能,各项参数基本达到设计要求.以上研究证实了这种可集成在红外焦平面读出电路上的偏置电压产生电路是可行的,为下一步直接设计并制造包含偏置电压产生电路的焦平面读出电路芯片打下了坚实的基础.     

低噪声非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

针对非制冷红外焦平面驱动电路在噪声和可靠性方面的高要求,分析了降低直流偏置电压噪声以降低红外焦平面阵列噪声的可行性,提出了一种新型低噪声的非制冷红外焦平面驱动电路.该驱动电路采用ADI公司的AD8606系列高精度低噪声运算放大器构成一个直流缓冲器,其具有强大的直流驱动能力和低噪声性能,实现了直流偏置电路.采用Altera公司的Cyclone Ⅱ系列可编程逻辑器件,设计红外焦平面的时序驱动电路.测试结果表明:焦平面探测器均方根噪声降低至397.83μV,为后续非制冷红外热像仪的研制奠定了基础.     

数字化红外焦平面噪声分析研究

基于自行设计的TDI线列红外焦平面数字化读出电路,设计一款带有驱动IRFPA器件和数字化数据采集功能的红外焦平面测试系统,分别进行数字化线列读出电路电注入方式、中波红外焦平面和长波红外焦平面的噪声分析以及红外探测器比较关心的NETD的分析,并对积分时间、焦平面阵列注入区和偏置电压对红外探测性能的影响做了区分论证。     

闭环控制高精度红外探测器偏压控制系统

偏置电压对于非制冷红外成像系统起着关键作用,新一代红外焦平面阵列读出电路结构要求精度更高、可调范围更大、更加稳定的偏置电压.从电压的产生原理入手,设计了单片机控制数字电位器、运算放大器产生偏压及引入ADC器件TLV2544的闭环反馈自动控制系统结构,结合开发的电脑界面控制窗口更加方便控制偏压的输出.通过实际测试,该系统...     

一种640×480红外焦平面器件采集电路的设计

提出了640×480非制冷红外探测器UL04171驱动电路和焦平面器件模拟输出信号数字化的设计方法。针对UL04171探测器的工作条件,提出了偏置电压方案及满足该焦平面的双通道输出模拟信号数字化的AD模块设计。     

一种用FPGA实现的IRFPA数据采集电路设计

介绍了非致冷红外焦平面阵列数据采集电路的关键技术,实现了基于FPGA的非致冷红外焦平面的时序驱动.在用AD9240将焦平面(FPA)输出的模拟信号转换成数字信号后进行了信号采样,并实现了FPA偏置电压的调节.最后,利用PCI Express总线实时采集了红外图像.结果表明,本采集电路具有损耗低、性能稳定、采集速度快等特点.     

非制冷红外焦平面阵列器件驱动电路的研究

分析了电路噪声、电压波动和温度变化等对红外焦平面阵列探测器的工作状态和器件成像品质的影响,论述了设计驱动电路的必要性。在此基础上,设计了非制冷红外焦平面阵列器件的驱动电路,该电路由三个功能模块构成,分别是直流偏置电压电路、单芯片焦平面温度控制电路和基于现场可编程门阵列器件的时序逻辑驱动电路。实验表明,该驱动电路的控温精度优于0.05℃,直流偏压电源精度高,噪声低,时序驱动合理。     

基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法

提出了一种新的消除红外图像中条纹噪声的方法。由于红外焦平面阵列中每列读出电路的偏置电压不同,导致红外图像中有明显的条纹状噪声。分析了读出电路偏置电压不均匀对红外成像的影响,提出了利用双边滤波器估计读出电路偏置电压的方法,并使用估计的偏置电压校正红外图像。基于实际红外图像的实验结果表明,提出的算法能够显著地消除红外图像中的条纹噪声。     

太赫兹肖特基二极管噪声电压的理论研究

在太赫兹焦平面成像等系统中,GaAs肖特基二极管作为太赫兹检测的核心器件,其噪声特性直接影响太赫兹探测系统的灵敏度。讨论了GaAs肖特基二极管在不同直流偏压下加载给负载的热噪声电压、散粒噪声电压、总噪声电压,并给出了相应的解析解。同时,建模模拟了太赫兹混频前端,并利用谐波平衡法对理论公式进行了对比验证。对太赫兹像元与阵列芯片的噪声机理以及提高芯片的噪声性能研究,改善芯片噪声特性,从而提高太赫兹焦平面成像系统灵敏度具有重要意义和作用。     

Characterization and optimization of infrared poly SiGe bolometers

In this paper, we present a complete characterization of poly SiGe bolometers. Devices having different dimensions and different geometry have been fabricated. The dependence of the low-frequency noise and of the temperature coefficient of resistance (TCR) on resistivity in poly SiGe has been measured and modeled. The impact of resistivity, bias voltage, thermal conductance, thickness, and dimensions of the active element on the device performance has been investigated. It has been demonstrated that, by using the appropriate absorber and by optimizing the device parameters, poly SiGe bolometers are suitable for realizing high-performance focal plane arrays (FPA's)     

HgCdTe红外探测器性能分析

根据碲镉汞材料的性能、碲镉汞红外探测器物理机理和基本器件模型,对截止波长为3 m、5 m、10.5 m的碲镉汞探测器,在不同工作温度下的探测率性能进行了理论计算。计算结果表明:碲镉汞探测器在短波、中波和长波三个主要红外波段均能满足第三代红外焦平面器件对灵敏度和工作温度的要求。     

A New Bias Method for Microbolometer Array

In this paper, we describe the effect on the performance of focal plane arrays (FPAs) acted by the non-uniformity of microbolometer array resistance under conventional bias methods, put forward a new bias method for the first time, which provides a unique bias to each of microbolometer array detector elements and can be called constant power bias method, deduce the theoretically algorithmic base of this bias method, and verify its advantages. Theoretical analysis and experimentally measuring results indicate that the bias method can effectively improve the performance of microbolometric FPAs.     

LWIR HgCdTe on Si detector performance and analysis

We have fabricated a series of 256 pixel×256 pixel, 40 μm pitch LWIR focal plane arrays (FPAs) with HgCdTe grown on (211) silicon substrates using MBE grown CdTe and CdSeTe buffer layers. The detector arrays were fabricated using Rockwell Scientific’s double layer planar heterostructure (DLPH) diode architecture. The 78 K detector and focal plane array (FPA) performance are discussed in terms of quantum efficiency (QE), diode dark current and dark current operability. The FPA dark current and the tail in the FPA dark current operability histograms are discussed in terms of the HgCdTe epitaxial layer defect density and the dislocation density of the individual diode junctions. Individual diode zero bias impedance and reverse bias current-voltage (I-V) characteristics vs. temperature are discussed in terms of the dislocation density of the epitaxial layer, and the misfit stress in the epitaxial multilayer structure, and the thermal expansion mismatch in the composite substrate. The fundamental FPA performance limitations and possible FPA performance improvements are discussed in terms of basic device physics and material properties.     

红外探测器测试系统噪声分析与抑制方法研究

随着红外焦平面技术的发展,探测器规模变得越来越大,像元噪声水平越来越低,因此对红外探测器测试系统噪声水平提出了更高的要求。本文从线缆、采集电路、电源和偏压以及ADC四个部分分析其对系统的影响,较为完整地分析了系统的噪声,并对相应部分噪声抑制方法进行研究。测试结果表明红外探测器测试系统动态范围优于100 dB。