背景暗电流抑制的红外探测器读出电路输入级设计

主要研究红外探测器读出电路的输入级设计,针对短波红外信号,电容反馈互导放大器型(CTIA)读出电路具有高注入效率的特点.本文设计了一种带有背景暗电流抑制的CTIA型读出电路输入级结构,该结构在77 K低温环境,大于300μs的长积分时间工作.探测器接收短波小信号,注入电流0～800 pA,与传统的CTIA型读出电路输入...     

太赫兹量子阱探测器的暗电流抑制电路研究

主要研究了太赫兹量子阱探测器读出电路中的暗电流抑制模块。首先从理论上分析了太赫兹量子阱探测器产生暗电流和光电流的原理。由于太赫兹量子阱探测器中电子输运行为非常复杂,难以通过理论推导建立精确等效电路模型的解析表达式。通过对太赫兹量子阱探测器的电流电压实验数据进行拟合,提出压控电流源等效电路模型。利用此模型设计读出电路信号源及暗电流抑制模块,结合读出电路进行仿真验证电路模型的准确性。发现与传统暗电流抑制电路相比,压控电流源电路模型能够在器件工作偏压变化时对其暗电流进行精确抑制,提高读出电路性能,因此更适合作为太赫兹量子阱探测器读出电路的暗电流抑制模块。     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比.通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度.本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围.     

改进型电流镜积分红外探测器读出电路设计

介绍了一种基于电流镜积分（CMI）的红外探测器的读出电路,运用宽摆幅自偏置电流镜结构对CMI电路进行了改进,该结构由宽摆幅自偏置P型折叠共源共栅电流镜与N型电流镜反馈结构组成,在提高电流镜工作稳定性的同时,基本读出单元功耗降低了3.3μW。详细分析了电路的结构、工作原理和设计过程,并采用Chartered 0.35μm工艺进行了功能仿真和版图设计。结果表明,该改进型电路结构可以实现从30pA到4.5nA的积分,精度达到9位。     

红外探测器高性能读出电路的研究

设计了一种高性能电容反馈跨阻放大器(CTIA)与相关双采样电路(CDS)相结合的红外探测器读出电路。该电路采用CTIA电路实现对微弱电流信号的高精度读出,并通过CDS电路抑制CTIA引入的固定模式噪声(FPN),最后采用失调校正技术减小CDS引入的失调,从而减小了噪声对电路的影响,提高了读出电路的精度。采用特许半导体(Chartered)0.35μm标准CMOS工艺对电路进行流片,测试结果表明:在20pA～10nA范围内该电路功能良好,读出精度可达10bit以上,线性度达97%,达到了设计要求。该读出电路可用于长线列及面阵结构红外探测系统。     

大面阵CMOS快照模式焦平面读出电路设计分析

针对一款大面阵(640×512元)快照模式制冷型红外焦平面用的读出电路进行了初步分析验证.该读出电路采用改进DI结构,先积分后读出的积分控制模式,像素尺寸为25μm×25μm,芯片已在0.5μm双硅双铝(DPDM)标准CMOS工艺下试制.首先对该电路结构及工作原理进行分析,并对输入级等电路的传输特性进行仿真验证,最后给出探测器阵列与读出电路芯片互连后的测试结果.结果表明该读出电路适用于小像素、大规模的红外焦平面阵列.     

非制冷红外焦平面阵列读出电路设计

针对SOI二极管型非制冷红外探测器,设计了一种新型读出电路(ROIC)。该电路采用栅调制积分(GMI)结构,将探测器输出电压信号转化为电流信号进行积分。设计了虚拟电流源结构,消除线上压降(IR drop)对信号造成的影响。电路采用0.35μm 2P4M CMOS工艺进行设计,5V电源电压供电。当探测器输出信号变化范围为0~5mV时,读出电路仿真结果表明:动态输出范围2V,线性度99.68%,信号输出频率5MHz,功耗116mW。     

基于自偏置电流镜的CMOS红外焦平面读出电路

针对高精度红外焦平面阵列应用设计了一种具有高注入效率、大动态范围、稳定的探测器偏压、小面积和低功耗的自偏置电流镜注入CMOS读出电路.所设计的电路结构包括一种由自偏置的宽摆幅PMOS共源共栅电流镜和NMOS电流镜构成的反馈结构读出单元电路和相关双采样电路.对所设计电路采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺进行了流片.测试结果显示:电路线性度达到了99%,探测器两端偏压小于1mV.电路输入阻抗近似为0,单元电路面积为10μm×15μm,功耗小于0.4μW.电量存储能力3108电子.测试结果表明:电路功能和性能都达到了设计要求.     

提高读出电路输入电流动态范围的新方法

设计了一个由CMOS差分放大器构成的电容反馈跨阻型紫外焦平面单元读出电路。该电路在传统的读出电路基础上进行改进,大幅度的提高了输入电流的动态范围。该单元读出电路可应用于工作在快照模式下的128×128FPA读出电路,像素输出速率达10MHz,为探测器提供0．3V～2V的稳定偏置电压,输入电流的动态范围达52dB。     

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下.由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出.采用将电压 电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路.该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围.电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2V,输出电压的非均匀性下降了70％,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义.     

一种X线探测器信号采集电路的设计

该文利用a-Si PIN结构X线平板探测器设计对应的信号采集电路,读出经由探测器阵列感测到的模拟信号并转化为数字信号供后续处理。用德州仪器成熟的商用芯片,经过电路设计、PCB制作实现硬件部分。控制代码使用VerilogHDL硬件描述语言编写,通过Modelsim软件仿真,最后利用Quartus II软件综合、布局布线,使用AlteraCycloneIV系列现场可编程门阵列(FPGA)实现信号输出从而控制信号采集电路的运行。最终实验与测试验证了电路的功能,成功获取X光的模拟和数字信号。验证了电路的功能,并为低剂量X光探测器信号的采集提供了一种设计参考。     

基于电流镜积分的红外探测器读出电路设计

详细分析了电流镜积分(CMI)读出电路的工作原理、设计过程和CMI结构的噪声,并用CSMC 0.5μm CMOS工艺对所设计的电路进行仿真和版图设计,仿真结果表明CMI结构在电源电压为5 V,积分电容为2 pF时能提供一个较大的电荷存储能力(6.25x107个电子);在光生电流为50 pA时,探测器偏压稳定在3.615...     

A CMOS two-path tree search detector

Two-path tree search (TPTS) is a detection algorithm combining a decision-feedback equalizer and a two-path tree search estimator. This sub-optimal tree search overcomes the exponential increase in hardware complexity with tree length in a fixed-delay tree search structure. An adaptive mixed-signal CMOS TPTS detector is presented in this paper. The integrated circuit occupies 2.77 mm by 2.44 mm (including the bonding pads) in a 0.6 μm CMOS process. It performs about 0.8 dB better than a conventional decision-feedback equalization for a disk drive read channel     

Silicon X-Ray Detector With Integrated Thin-Film Transistor for Biomedical Applications

A novel silicon X-ray detector with an integrated thin-film-transistor (TFT) readout circuit is presented. The device consists of a bulk-silicon photodiode and a TFT atop the photodiode. X-ray photons are absorbed and converted to electronic charges by the bulk-silicon photodiode and then read out via the modulation of the TFT drain–source current through an internal gate. Such a device is promising for low-energy X-ray or gamma-ray applications including protein crystallography and X-ray spectroscopy.      

微测辐射热计焦平面阵列CMOS读出技术研究

非致冷微测辐射热计探测器以其低价格，高可靠性和高性能能成为热像仪的首选。制作在硅衬底中的读出电路的设计直接影响到整个系统的性能。按读出方式来分，测辐射热计集成读出电路（ROIC）可分为顺序存取读出电路和随机存取读出电路，本文介绍了测辐射热计读出电路的设计原理。分别对两种读出方式作了分析，重点研究了顺序存取读出电路中的移位寄存器，提出了解决延迟的切实可行的方案。     

一种新型低电压极限电流检测电路

为磁滞电流控制的DC-DC开关稳压器设计了一种新型的极限电流检测器。该电路不借助于专门的电流检测电路,只使用一个检测MOSFET和一个电压比较器来实现极限电流检测,减小了电路的复杂度。针对电流检测器的要求,设计了一种低电源电压、高共模电压的比较器。使用TSMC 0.18μm CMOS混合信号工艺,对电路进行设计。结果表明,电路具有很好的容差特性,并且电路可工作在1.2 V的低电源电压下。     

数字化红外焦平面探测器光谱响应测试系统研究

针对目前没有设备可对数字化红外探测器的光谱响应进行测试,利用可测模拟电平输出型红外探测器光谱的傅里叶光谱仪,研制了一块电路板装置,实现了将数字化红外探测器转换为与模拟红外探测器一样的输出形式,解决了数字化红外探测器光谱无法测试的问题,且具有结构简单、一板多用等特点,可在不同型号的傅里叶光谱仪上使用。该方式成本低且易实现,不仅操作简单,而且测试性能稳定,适应于各种形式的数字化探测器,使得数字化红外光谱响应测试系统具有更高的兼容性和灵活性。首先对红外光谱响应测试系统进行了介绍,然后对所研制的模数电路板装置进行了原理分析,最后对此电路板进行了硬件实现,并编写了内部测试程序,进而完成了功能验证。理论分析和硬件功能验证表明,带有新研制模数电路板装置后的红外光谱测试系统不仅可以实现不同位宽输出的数字化面阵探测器或线列探测器光谱测试,而且光谱测试结果准确可靠。     

降低误报的三鉴智能探测器的硬件和软件设计

针对红外探测误报的问题,引入微波探测技术和单片机构成三鉴智能探测器。首先介绍三鉴智能探测器的基本原理结构,紧接着又给出被动红外信号调理电路和微波信号调理电路,然后介绍使用单片机实现探测器智能化的流程图。通过硬件电路设计和软件流程的实现并实施实验,验证了利用单片机实现智能化的可行性,并进一步降低了探测器的误报。     

一种支持OLED亮度补偿的电流型PWM像素驱动电路

OLED(organic light-emitting diode,OLED)微显示器长时间工作在高对比度、高亮度的状态下,OLED像素衰退不一致,发光亮度衰退也不一致,会产生残影现象。因此,提出了一种改进的电流型PWM像素驱动电路,保持了对OLED像素衰退补偿效果,同时可以读出OLED阳极电压,计算得到OLED衰退信息,以便于对OLED亮度衰退进行有效的补偿。文章中分析了改进的电流型PWM驱动电路结构,及其对OLED衰退补偿和亮度补偿的原理。通过模拟仿真,得到几个影响OLED衰退补偿效果的关键参数。当OLED像素衰退电阻R_oled小于40 MΩ时,该电流型PWM驱动电路电流衰退度与传统2T1C驱动电路相比,只为其衰退度的50%。