制冷型红外探测器关键驱动与信号处理电路设计

驱动与信号处理电路是红外成像系统的重要组成部分,高质量的电路有利于系统获得高信噪比.针对制冷型红外探测器电学接口特点,成像电路架构采用焦面电路和信号处理电路,基于电路架构,设计出高集成度、低噪声的驱动与信号处理电路,给出部分仿真结果和电路噪声估算方法.介绍了一种软硬结合的降噪方法,最后给出了电路核心指标噪声的测试方法和具体噪声值.     

480×6制冷长波红外探测器的测试

480×6制冷长波红外探测器是新一代光电装备的核心器件,其测试结果能为新一代光电装备提供设计参考数据.480×6制冷长波红外探测器需要至少9路模拟偏压和3路数字信号,才能正常工作.其模拟视频信号输出为16路信号.偏压精度不高或者采集通道之间微小的噪声差异会大大影响测试的精度.88μV的系统电噪声会对D*值带来13.8%的误差.设计了低噪声的480×6长波制冷红外探测器的测试接口电路,编制探测器工作所需要的模拟偏压和数字时序信号,采用4路低噪声采集模块采集探测器4路输出的30×120的图像.编程读出SAS系统*.srs测试文件中的测试数据,对像元进行排序,得到120×120的图像.重复4次,得到480×120的图像.首次完成了480×6制冷长波红外探测器的测试,其D*测试结果为2.726×1011Jones,与3年前的测试结果只有13.8%的偏差.     

红外焦平面阵列用信号处理电路

介绍了红外焦平面阵列信号处理电路的发展概况。重点描述了CCD多路传感器（CCD－MUX）、时间延迟积分CCD（TDI－CCD）、MOSFET、CMOS多路传感器（CMOS－MUX）的基本结构、工作方式及应用领域。最后给出了多路传感器件的两种应用电路。     

32×32双色红外探测器同步读出电路设计

双色（中短波）同步工作模式的红外探测器,其输出光电流信号为中波信号和中短波混合信号。文中提出了一种电压信号相减的电路结构,可在中波和中短波信号同步积分后,将两个波段的积分电压信号进行相减,得到单独的短波信号,实现信号分离的过程,并对32×32规模的电路进行了仿真验证,电路在仿真中有良好的性能。     

基于空间应用的红外探测器驱动电路设计

以空间应用为目的,提出基于国产1024×6长波红外探测器的驱动电路设计方案。该方案利用LDO和电压跟随器产生探测器需要的驱动电压。通过对该方案进行论证及在某型号空间相机中应用,证明该方案切实有效,能够较好的满足空间应用需求。     

640×512InGaAs探测器驱动电路设计

在介绍了640×512 InGaAs探测器工作原理的基础上,详细分析了InGaAs探测器驱动电路的组成原理、设计方法,重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、探测器工作温度检测及控制电路的设计等关键技术.采用模拟PI温控电路保证了探测器内部制冷器在温控过程中对探测器无干扰,并能使探测器稳定地工作在合适的温度点,这样有利于提高仪器的信噪比.试验结果表明:该驱动电路满足系统要求,能用于工作温度比较宽的场合,并具有体积小、实用性好、可靠性高等特点.     

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...     

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤05mV,动态范围≥70dB,电功耗≤600mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。     

128?128元双色红外探测器成像电路设计

介绍了针对128×128元双色碲镉汞红外焦平面探测器而设计的一种探测成像系统。该探测成像系统包括探测器适配、视频模拟信号调理、模数转换、非均匀校正以及数字图像输出模块等功能模块。结合光学系统和上位机图像记录软件,对该探测成像系统进行了相关成像试验及性能测试。目前,该探测成像系统已成功应用于红外导引系统。     

4×128双色线列红外探测器成像电路设计

介绍了针对4×128双色线列探测器而设计的成像电路系统,其硬件电路主要包括探测器适配电路、视频模拟信号调理电路、模数转换电路、图像预处理电路、数字图像输出接口电路等.探测器驱动时序、一维扫描成像时序、AD 采样时序和接口时序由 FPGA 来实现,采用 VHDL 语言完成时序设计.     

核测井仪探测器输出信号特征分析及信号处理电路设计

伽马探测器是核测井仪的核心器件,起到将地层放射性物理信息转化为可量化的电信号的作用,是实现数字化测井的桥梁。其输出信号是微弱的负极性电流脉冲,不能直接被信号采集电路所接收,因此,需要设计专门的信号处理电路进行规范化调整。对伽马探测器输出信号进行特征分析并结合煤矿应用环境特点,设计并实现了可满足小体积、低功耗、高可靠性需求的信号处理电路。经测试验证表明,电路性能稳定,能有效将待处理的非标信号调整得到标准的方波信号,达到预期技术需求。     

高阻红外探测器信号的积分开关读出

介绍一种高阻红外探测器信号读出新方法——积分开关读出法;其噪声等效功率比通常的阻抗变换放大器(TIA)降低一半以上,并免除了与TIA高阻值反馈电阻有关的一系列问题.     

非均匀性校正的长波光导探测器读出电路设计

在航天遥感领域,波长在10m以上的长波探测器仍以HgCdTe光导型探测器为主,在红外探测成像方面发挥着重要作用。非均匀性是目前长波光导探测器突出的问题之一,设计了一种数模混合的非均匀性校正的长波光导探测器读出电路。该电路不仅可以有效地解决线列长波光导探测器电阻非均匀性问题,还可以增大ROIC输出信号的动态范围,几乎不增加读出电路功耗。经过仿真测试表明:非均匀性问题有了明显的改善,能够使其非均匀性降为0.5%以内,在常温和低温下都能正常工作。该校正电路不仅能解决当前工程中的关键问题,还对今后高性能大面阵长波光导探测器读出电路的设计具有重要的指导意义。     

红外探测器的低噪声前置放大电路设计

在红外探测器的工程应用中,前置放大电路是影响整个探测系统性能的重要组成部分。本文从制冷型碲镉汞光导红外探测器的工作特性出发,设计了一种恒流偏置的低噪声前置放大电路。对电路的工作原理以及噪声性能进行分析,并进行了电路仿真验证以及低噪声的性能测试。实验结果表明,基于窄带滤波法设计的前置放大电路信噪比达到80 dB,具有60~120 dB的可调增益,可以有效抑制噪声并检测到10-8A量级的微变交流信号,在信号检测方面达到了良好的检测效果。     

288×4长波红外探测器数据采集模块的设计

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点,设计了一个数据采集模块,以FPGA为核心,为探测器提供时序与控制信号,同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换,然后将红外数字图像信号向后端传送.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点.当探测器在293 K黑体的照射下,并且积分时间为19μs时,整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30mK左右.     

探测器及相关的信号处理（SPIE Vol．5251）

一、光探测器。1．红外光学探测器的回顾（Daniel Esteve等）。2．碲镉汞线列阵及其相关的硅读出（Fiodor F．Sizov等）。3．致冷型大规格红外凝视列阵：走向第三代（Elisabeth Brochier等）。4．高性能红外探测器模块（Joachim Wendler等）。5．SOFRADIR公司的长波红外探测器（Alain Manissadjian等）。6、负发光红外器件与工作温度较高的探测器（Geoff R．Nash等）