128×128红外焦平面阵列驱动和信号后处理电路的设计

介绍了微测辐射热计的 12 8× 12 8凝视型非致冷红外热像仪的系统结构 ,着重论述了红外焦平面读出电路的驱动设计方案。该设计具有高集成度、高精度、低成本、布线简单等优点 ,符合第三代“灵巧”焦平面阵列的设计思想     

128×128红外焦平面阵列时序分析与温控电路设计

介绍了微测辐射热计的 12 8× 12 8凝视型非致冷红外热像仪的系统框图 ,论述了一种新型的红外焦平面阵列温控电路设计方案以及读出电路时序的FPGA实现方法 .该方案具有高集成度、高精度、低成本、布线简单等优点 ,为热像仪系统的研制开发提供了设计思想 .     

一个128×128CMOS快照模式焦平面读出电路设计

本文介绍了一个工作于快照模式的CMOS焦平面读出电路新结构——DCA(Direct-injection Charge Amplifier)结构.该结构像素电路仅用4个MOS管,采用特殊的版图设计并用PMOS管做复位管,既可保证像素内存储电容足够大,又可避免复位电压的阈值损失,从而提高了读出电路的电荷处理能力.由于像素电路非常简单,且该结构能有效消除列线寄生电容C_bus的影响,因此该结构非常适用于小像素、大规模的焦平面读出电路.采用DCA结构和1.2μm双硅双铝(DPDM-Double-Poly Double-Metal)标准CMOS工艺设计了一个128×128规模焦平面读出电路试验芯片,其像素尺寸为50×50μm²,电荷处理能力达11.2pC.本文详细介绍了该读出电路的体系结构、像素电路、探测器模型和工作时序,并给出了精确的HSPICE仿真结果和试验芯片测试结果.     

128×128元氮化镓紫外焦平面读出电路的设计与封装研究

随着GaN基紫外材料的成熟,GaN基紫外探测器迅速发展,半导体紫外探测技术成为继红外和激光探测技术后发展起来的又一新型光电探测技术.GaN基紫外探测器以其固有的量子效率高、可靠性高、使用方便等特点,将在紫外探测、预警、天际及地空通信和紫外弱光成像系统等领域发挥重要作用.读出电路作为紫外焦平面信号调理与输出部分对紫外焦平面组件性能起至关重要的作用.封装是通用传感器组件应用前的一道重要工序,合理的封装结构对组件及系统是必要的.描述了128×128元紫外焦平面读出电路与封装的设计过程,用Cadence与Hspice软件仿真分析了3×3元读出电路的工作点以及封装要考虑的热耗散问题,最后给出了读出电路的工作点与合理封装形式的建议.文中提到的128×128元50 μm×50μm紫外读出电路已设计完成并采用Charter线宽为0.35 μm的2P4MCMOS工艺流片.     

1×128热释电IRFPA CMOS读出电路的研究

热释电红外焦平面阵列是非致冷红外焦平面阵列的主要发展方向之一 ,其读出电路是关键部件 ,属数模混合集成电路。分析了热释电读出电路的特点 ,设计原则 ,并给出了一种读出电路设计方案以及仿真和实验结果     

新型低功耗128×128红外读出电路设计

文中介绍了一种新型的128×128红外读出电路中的低功耗设计,包括像素级和列读出级两部分.在像素级设计中,提出了一种新型四像素共用反馈放大器(Quad-Share Buffered Injection,QSBDI)的结构:每个像素的平均功耗为500nW,放大器引入的功耗降低了30%,同时使像素FPN只来源于局部失配.列读出级采用新型主从两级放大列读出结构,其中主放大器完成电荷到电压的转换,从放大器驱动输出总线来满足一定的读出速度.通过SPICE仿真发现,与传统列电荷放大器结构相比,新型结构可节省60%的功耗.     

新型低功耗128×128红外读出电路设计

文中介绍了一种新型的128×128红外读出电路中的低功耗设计，包括像素级和列读出级两部分。在像素级设计中，提出了一种新型四像素共用反馈放大器（ Quad-Share Buffered Injection, QSBDI）的结构：每个像素的平均功耗为500nW，放大器引入的功耗降低了30％，同时使像素FPN只来源于局部失配。列读出级采用新型主从两级放大列读出结构，其中主放大器完成电荷到电压的转换，从放大器驱动输出总线来满足一定的读出速度。通过SPICE仿真发现，与传统列电荷放大器结构相比，新型结构可节省60％的功耗。     

一种128×1的AlGaAs／GaAs多量子阱红外探测器线阵及其信号的读出

介绍了一种１２８×１多量子阱红外探测器线阵,并且与１２８×１读出电路相连接,成功地读出了相应的红外信号,均匀性良好。为以后的图像处理打下了基础,得出该读出电路可顺利的应用于这种探测器的结论。     

电流模技术在CMOS读出电路中的应用

给出了一种 1× 12 8热释电红外焦平面阵列CMOS读出电路的设计方案和焦平面的仿真及实验结果。并提出一种读出电路新方案。在此方案中 ,用电流模模拟信号处理技术由硬件实现片内CMOS电压差分器的功能 ,以提高系统的信噪比和响应速度     

AlGaN紫外探测器读出电路研究

设计了一款AlGaN 320×256规模紫外探测器专用读出电路.该款读出电路属于数模混合电路,其中模拟信号处理电路包含积分放大电路、采样保持电路、缓冲器及输出驱动电路,数字逻辑控制电路实现了多种用户可配置的功能.给出了理论分析和电路模拟仿真的结果数据及波形.采用标准0.35μm 2P3M CMOS工艺设计了电路版图,最终版图面积为ll.8mm×11.1mm,并对流片后的读出电路进行了主要参数的测试和数据分析,验证了该读出电路的功能.     

微测辐射热计阵列读出电路的单片集成设计

微测辐射热计阵列读出电路的单芯片集成,有利于红外焦平面阵列的智能化和红外成像系统的便携化发展.提出了一种非致冷红外焦平面阵列读出电路,基于SMIC 0.18 μmCMOS工艺,采用CTIA型单元读出电路结构,实现了偏置模块、驱动信号源模块、电流积分模块、相关双采样模块(CDS)和缓冲输出模块的单芯片集成,成功制造了1×8读出电路原型.仿真结果表明,设计的读出电路的线性度大于99％,功耗小于5 mW,适合于大面阵移植.     

CZT探测器低噪声读出电路设计

采用TSMC 0.35 μm CMOS工艺,设计了CZT探测器低噪声读出电路链和一款多通道能量读出ASIC,该电路将应用于8×8 CZT像素探测器的能量读出.给出了系统框图及低噪声能量读出电路链,分析了低噪声技术策略.实验结果表明,能量分辨范围为20 keV～4 MeV,等效噪声电荷(ENC)小于150个电子,电荷转电压增益为9.2 V/pC,非线性度小于3％,多通道串扰小于10个电子,满足设计需求.     

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。     

三维成像用128×2线性模式APD焦平面探测器设计

设计了一种用于激光三维成像的128×2线性模式APD焦平面探测器,器件包括硅基APD焦平面阵列和读出电路。硅基APD焦平面阵列采用拉通型n⁺-p-π-p⁺结构,像元中心距为150μm,工作在线性倍增模式。读出电路采用单片集成技术,将前置放大电路、TDC计时电路和ADC等功能模块集成在单一硅片上。整个线性模式APD焦平面探测器可实现128×2阵列规模的激光信号并行检测,并采用LVDS串口输出激光脉冲信号的飞行时间信息和峰值强度信息。测试结果显示,该线性模式APD三维成像探测器可同时获取时间信息和强度信息,成像功能正常。     

一种高灵敏度大动态范围读出电路

为读出光电探测器微弱的响应电流,设计了一种增益自动可调列放大器,提高了读出电路的灵敏度和动态范围,读出电路的动态范围提高了24dB,读出电路功耗为230μW,满足探测器读出要求。读出电路的输出信号可以根据应用要求分别采用线性法和非线性法重建。     

红外焦平面读出电路技术及发展趋势

从红外焦平面技术的发展背景出发,论述了读出电路在红外焦平面信号传输中的作用并介绍其基本框图,讨论了CCD读出电路和CMOS读出电路各自的特点,并分析了国内外红外焦平面读出电路的现状,最后提出了红外焦平面阵列读出电路今后的研究方向.     

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响。随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能。以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术。CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能。     

单片式128×1氧化钒微测辐射热计非致冷焦平面的研制

采用氧化钒薄膜、低应力介质膜和CMOS读出电路技术,研制了单片式128×1非致冷焦平面.氧化钒薄膜的制备采用了一种新的方法,焦平面的信号读出采用了CTIA积分方式.应用一种双频PECVD技术制备了低应力氮化硅薄膜,有效改善了微桥的平整度.通过氮化硅和氧化钒薄膜自身的红外吸收,焦平面在8～14μm波段的平均响应率达到8.2×104V/W,平均D*达到2.3×108cmHz1/2/w.焦平面的均匀性需要进一步改善.     

128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面探测器

报道了128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb),器件采用PIN结构,焦平面阵列光敏元大小为40 μm×40μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长,以及与读出电路互连等工艺,得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K时测试,器件的100％截止波长为8μm,峰值探测率6.0×109 cmHz1/2 W-1.经红外焦平面成像测试,探测器可得到较为清晰的成像.     

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。