具有时间延迟积分（TDI）功能的288×4红外焦平面读出电路

提出了一种具有TDI功能的288×4扫描型红外焦平面读出电路。分析了TDI的工作原理及电路实现,给出了本类电路TDI功能的测试方法。实现了支持积分同时读出（IWR）的相关双采样（CDS）及其可测性设计。提出了一种大规模扫描型焦平面读出电路的低功耗设计方案。本文的设计结果经过了流片验证。     

具有时间延迟积分(TDI)功能的288×4红外焦平面读出电路

提出了一种具有TDI功能的288×4扫描型红外焦平面读出电路.分析了TDI的工作原理及电路实现,给出了本类电路TDI功能的测试方法.实现了支持积分同时读出(IWR)的相关双采样(CDS)及其可测性设计.提出了一种大规模扫描型焦平面读出电路的低功耗设计方案.本文的设计结果经过了流片验证.     

64×64元InSb阵列CMOS读出电路

根据64×64元InSb红外探测器对读出电路的要求,运用电路模拟和CAD技术,设计并研制了以X-Y寻址方式的64×64元InSb红外探测器用信号读出电路。文章重点介绍了64×64元InSb阵列CMOS读出电路的工作原理和设计考虑。     

具有时间延迟和积分功能的HgCdTe扫描焦平面线列阵

俄罗斯RD&P Center ORION发展了一种基于平面HgCdTe光电二极管列阵和定制硅集成读出电路的焦平面列阵技术.做在碲镉汞液相外延层上的光伏探测器列阵以及硅读出电路是通过铟丘连接在蓝宝石互连衬底上的.冷却的硅读出电路是用n-MOS工艺制作的.本文描述了一些3μm～5μm和8μm～12μm时间延迟和积分(TDI)扫描红外焦平面线列的一般结构和发展结果,这些焦平面线列的规格分别为4×48、2×96、4×128和2×256.介绍了基于碲镉汞外延层的光伏型列阵的性能.描述了以TDI模式工作的混成焦平面列阵的测试方法及典型的调查结果.在8μm～12μm波长范围内,带四个TDI元件的4×48和4×128焦平面列阵的探测率高于(1～2)×1011cmW-1Hz1/2,带两个TDI元件的2×96和2×256焦平面列阵的探测率高于(7～10)× 1010cmW-1Hz1/2.     

高性能低噪声数字读出电路

红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150 μV,互连中波探测器测试NETD为13 mK。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 mK,动态范围超过90 dB,帧频达到1 000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。     

64×64元InSb红外焦平面读出电路研制进展

研制了用于 6 4× 6 4元InSb红外焦平面的几种读出电路。ISM 6 4× 6 4- 2型电路是采用直接注入模式 ,行积分工作的读出电路。ISM 6 4× 6 4- 3型电路仍然采用直接注入读出模式 ,行积分工作 ,但是增加了一级采样保持电路。ISM 6 4× 6 4- 4型电路采用直接注入模式 ,帧积分工作 ,因而可大大提高信噪比。描述了 2、3和 4型电路的结构 ,工作原理及版图设计特点 ,电路的制造工艺、测试方法及其主要性能。     

HgCdTe红外焦平面用1×288 CCD读出电路

设计和研制了一种采用多晶硅交叠栅结构的1×288红外信号处理器读出电路.制作中采用了多重吸杂技术和大剂量离子注入技术,提高了电路的信号处理能力,降低了信号噪声.该电路具有分割、抗晕、背景撇出功能.其功耗小于等于50 mW,动态范围大于等于60 dB,转移效率大于等于99.99%.详细介绍了这种1×288红外读出电路的理论设计和研制方法,给出了工艺流程及器件的测试方法.     

高集成度多光谱TDI CCD焦平面系统

提出了一种高集成度TDI CCD焦平面系统,成功应用TDI CCD驱动单元厚膜集成模块完成了具有16路CCD信号输出、像元读出频率20 MHz的高集成度高速多光谱TDI CCD焦平面系统的研制。通过采用双通道CCD信号处理模拟前端、厚膜集成驱动单元模块、高速LVDS图像数据传输接口以及机、电、热一体化仿真设计方法,极大提高了TDI CCD焦平面系统的集成度,降低了系统互连的复杂程度。系统共有4路图像数据传输接口,单路传输能力达到1.6~2.5 Gbps,最高可实现10 Gbps的图像数据带宽,在保证高数据率的同时,提高了数据传输的抗干扰能力。阐述了系统设计方案及多光谱TDI CCD探测器工作原理,并对其中的机电集成设计、驱动单元厚膜集成技术以及高速串行传输总线等关键技术进行了分析描述。通过采用TDI CCD传函测试片对系统进行了测试,焦平面全系统调制传函平均为0.511。     

一种降低寄生电容影响的64×4红外焦平面读出电路

本文提出了一种64×4扫描型红外焦平面读出电路。电路采用0．5μm标准CMOS工艺。工作电压为5V。本设计在列读出级采用了降低寄生电容影响的设计,以降低电路输出相对无寄生电容设计输出值的偏差,提高各通道的一致性。在对具有4级TDI、微扫描步长为探测器中心间距1/3的读出电路列暂存级进行的仿真中,相对于改进前的普通电路结构,本文提出的新型电路结构与设计理想值之间的偏差降为原来的10%。     

甚高灵敏度红外探测器读出电路研究进展

在读出电路有限的像元面积内获得尽可能大的电荷存储量是实现甚高灵敏度红外探测器的关键。基于脉冲频率调制的像元级模数转换（ADC）是实现甚高灵敏度红外探测器读出电路的主要方法,阐述了像元级脉冲频率调制ADC的原理,介绍了美国麻省理工学院林肯实验室、法国CEA-LETI在像元级数字读出电路的研究进展。作为从立体空间拓展电路密度的新技术,介绍了三维读出电路的研究进展。最后介绍了昆明物理研究所甚高灵敏度红外探测器读出电路的研究进展。利用像元级ADC技术和数字域时间延迟积分（TDI）技术,昆明物理研究所研制的长波512×8数字化TDI红外探测器组件,峰值灵敏度达到1.5 mK。     

面向QWIP焦平面阵列的快照模式低温读出电路

介绍了应用于GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面阵列的快照模式的低温读出电路的设计方法与测试结果。读出电路采用CTIA作为输入电路,提出在单元输入电路中引入内建电注入器件进行读出电路封装前测试。对读出电路的低温和低功耗进行了优化设计。基于该方法采用0.35um CMOS工艺设计制造了阵列尺寸为128×128的读出电路实验芯片。测试结果表明,读出电路能够在77K的温度下正常工作,功耗为35mW。该读出电路象元级的电荷容量为2.57×106电子,跨导系数为1.4×107Ω。分析表明,在3.3V电源电压下,当输出速率为10MHz时,实验芯片的非均匀性小于5%。     

非致冷红外焦平面阵列读出电路的设计和SPICE模拟

读出电路是非致冷红外焦平面阵列的核心部件之一,对电路进行SPICE模拟是验证电路的重要手段。针对近年来得到迅猛发展的微测辐射热计(VOx)非致冷红外焦平面阵列的特点,提出了相应CMOS读出电路的设计方案,并用PSpice9.2给出了4×4CMOS读出电路的实现和精确的模拟结果。模拟结果表明,该方案是适合微测辐射热计非致冷红外焦平面阵列读出电路一种较为理想的形式,同样也适合于大阵列(如160×120和320×240)的CMOS读出电路。     

双2×46 CCD红外信号处理器

双2×46 CCD 红外信号处理器主要用于8×2元 HgCdTe 红外探测器的信号预处理,理论上它能使系统的信噪比提高21/2倍.详细介绍了双2×46 CCD红外信号处理器的理论设计及制作,给出了工艺流程及器件的测试结果.     

高分辨率4 096×96 TDI可见光CCD的研制

采用硅工艺,实现了高分辨率4 096×96 TDI 可见光CCD设计及制作.本文介绍了高分辨率4 096×96 TDI可见光CCD的结构设计及制作,给出了测试结果.     

一种用于天文望远镜的低噪声CCD读出电路

设计了一种用于天文望远镜的低噪声电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)读出电路.该读出电路主要包括电容增益电路、单端转差分电路、双斜率积分电路以及缓冲器电路.CCD读出电路采用SMIC 0.18μm1P6M CMOS工艺实现.后仿真结果表明,在电源电压3.3V,输入信号67kHz,输出信号80mV峰值时,输出信号动态范围86dB,等效输入噪声2.523nV/Hz1/2,整体功耗1.25mW.     

低功耗64×64CMOS快照模式焦平面读出电路新结构

介绍了一个工作于快照模式的 CMOS焦平面读出电路的低功耗新结构— OESCA (Odd- Even SnapshotCharge Am plifier)结构 .该结构像素电路非常简单 ,仅用三个 NMOS管 ;采用两个低功耗设计的电荷放大器做列读出电路 ,分别用于奇偶行的读出 ,不但可有效消除列线寄生电容的影响 ,而且列读出电路的功耗可降低 15 % ,因此 OESCA新结构特别适于要求低功耗设计的大规模、小像素阵列焦平面读出电路 .采用 OESCA结构和 1.2μm双硅双铝标准 CMOS工艺设计了一个 6 4× 6 4规模焦平面读出电路实验芯片 ,其像素尺寸为 5 0μm× 5 0μm ,读出电路的电荷处理能力达 10 .3     

双色大面阵量子阱红外探测器读出电路设计

以双色量子阱640×512读出电路的设计为例阐述大面阵读出电路的设计要点,分模块详细说明了设计思路和具体电路结构,给出了电路仿真结果和实测结果,最后从电路、版图的角度分析了双波段大规格读出电路的一些设计要点。     

32×32长波碲镉汞红外焦平面信号读出电路

３２×３２长波碲镉汞红外焦平面信号读出电路倪云芝，江美玲，曾萌，王新德，梁平治（上海技术物理研究所上海２０Ｏ０８３）采用ＣＭＯＳ技术，研制成功了一个适用于３２×３２长波碲镉汞光伏探测器列阵的信号读出电路。由于长波ＭＣＴ二极管的结阻抗较低，很难在自身的...     

自稳零低噪声CTIA读出电路研究

红外探测器在国防航天领域应用广泛,其低噪声读出电路是获得有用清晰红外图像的基础。当探测器工作在高背景微弱信号下时,常出现噪声扰动大,各元信号高低不平,部分信号无法读出的问题。针对国内航天工程应用需求,文章设计了一种低噪声的新型读出电路。该电路在传统CTIA的基础上,设计了自稳零技术和新型相关双采样电路,对噪声抑制表现出优良的作用。可应用于低温中波线列红外HgCdTe航天探测器的信号读出以及其他低温和常温探测器的信号读出,工作温度范围为77~300K。基于0.35μm,5V-CMOS工艺进行了10×1线列读出电路后仿真验证与流片,结果表明,与传统CTIA电路对比,输出噪声下降44.7%,总输出噪声仅为72.1μV。     

总剂量效应对CMOS读出电路影响及设计加固方法研究

总剂量效应会对CMOS读出电路的性能产生明显的影响,甚至使CMOS读出电路功能完全失效。本文主要分析了总剂量效应对NMOS器件阈值、漏电流和器件间漏电流的影响机理。随后,针对640×512 CMOS读出电路提出了可行的抗辐照版图设计方法。总剂量试验表明,采用环栅结构、环源结构的640×512读出电路芯片抗总剂量能力可以达到100 krad(Si)以上。