二维微测辐射热计CMOS读出电路及计算机仿真

详细描述了二维微测辐射热计焦平面阵列CMOS读出电路的工作原理和电路结构设计,并通过计算机仿真验证了电路设计的正确性.     

CTIA型读出电路的噪声抑制

分析和讨论了红外焦平面阵列CMOS读出电路中几种常见的噪声及其抑制技术,对电容反馈互导放大器(CTIA)型红外焦平面读出电路,给出了噪声抑制的仿真结果。     

红外焦平面阵列读出电路的比较与解析

红外焦平面阵列是获取景物红外光辐射信息的重要光电器件。读出电路是其关键部件,良好的读出电路性能在红外焦平面阵列中发挥着重要的作用。本文重点列举了一些最新的CMOS读出电路单元结构,并对它们各自的特点作了简要的比较,同时给出了一些结构对应芯片上的主要参数,最后简单介绍了读出电路的未来发展方向。     

红外探测器与读出电路耦合方法研究

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件，不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列，都需用读出电路来多路传输信号并减少阵列输出信号的数目。该文综述了红外焦平面阵列的发展现状；分析了焦平面输入电路在红外探测器和读出电路之间耦合的重要性；初步探讨了在红外探测器与读出电路之耦合方法；讨论了在器件优化设计中，如何合理选择焦平面输入电路方式。     

带衬底温度补偿的微测辐射热计读出电路

非致冷微测辐射热计具有较大不均匀性,并且输出响应受衬底温度影响很大.提出的读出电路在读出信号的同时能够扩大探测阵列的允许衬底温度.电路采用多列像素共享容式跨阻放大器(CTIA)和DAC,用补偿暗像元扣除静态电流,校正数据经DAC转换送至MOS管的栅极以控制偏置电流达到温度补偿目的.该电路灵敏度高、动态范围大,对于128×128面阵可以达到30Hz以上的帧频,通过PSPICE仿真验证了该读出电路的可行性.     

320×256红外焦平面阵列读出电路的设计

提出了一种320×256红外焦平面阵列读出电路的原理及电路设计,采用直接注入的单元电路,在给定的单元面积内可以获得较大的积分电容。相关的320×256阵列读出电路已经在0.5μm双层多晶三层铝N阱CMOS工艺线上实现,整体芯片的面积为9.0 mm×11.2 mm。实测结果表明芯片在常温和低温77 K时都工作正常,工作频率大于5 MHz,整电路的功耗为48 mW左右,动态范围是75 dB,噪声电压为0.5 mV。     

红外探测器的读出电路设计

为减少电路功耗和噪声,基于0.35μm n-well CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺,设计了320×240焦平面探测阵列的读出电路。该电路给出了一种新型单级电容跨导放大器,采样保持电路为相关双采样电路。电容跨导放大器采用稳定的偏置电路。该电路每帧图像的输出时间为10 ms,输出图像为100帧/s。     

非致冷微测辐射热计阵列热像仪测温研究

根据热辐射理论与非致冷微测辐射热计阵列热像仪的成像原理,从理论上推导了其测温计算公式,研究了非致冷微测辐射热计阵列热像仪的测温标定方法,进行了测温实验,结果表明所提出公式的正确性及方法的可行性．     

非致冷微测辐射热计阵列热像仪测温研究

根据热辐射理论与非致冷微测辐射热计阵列热像仪的成像原理,从理论上推导了其测温计算公式,研究了非致冷微测辐射热计阵列热像仪的测温标定方法,进行了测温实验,结果表明所提出公式的正确性及方法的可行性．     

用于288×4读出电路中的高效率模拟电荷延迟线(英文)

提出了一种带时间延迟积分功能的高性能CMOS读出电路芯片适用的高效率电荷延迟线结构。基于该结构,设计了一款288×4规格焦平面阵列组件适用的CMOS读出电路芯片,并已完成流片、测试。该芯片包括4个视频输出端,每个端口的像元输出频率为4~5MHz(如用于实现384×288规模的成像,帧频可达160Hz)。测试结果表明这款芯片具有高动态范围(大于78dB)、高线性度(大于99.5%)、高均匀性(大于96.8%)等特征。     

用于288×4读出电路中的高效率模拟电荷延迟线

提出了一种带时间延迟积分功能的高性能CMOS读出电路芯片适用的高效率电荷延迟线结构。基于该结构,设计了一款288×4规格焦平面阵列组件适用的CMOS读出电路芯片,并已完成流片、测试。该芯片包括4个视频输出端,每个端口的像元输出频率为4～5MHz（如用于实现384×288规模的成像,帧频可达160Hz）。测试结果表明这款芯片具有高动态范围（大于78dB）、高线性度（大于995%）、高均匀性（大于968%）等特征。     

自积分型CMOS读出电路硅光二极管阵列的性能分析

给出了自积分型（SI）读出电路（ROIC）构成的光电二极管阵列的电路结构,对该电路的工作原理进行了分析,讨论了电路工作时的电荷转移过程、传输效率、噪声等特性。该读出电路结构简单,适合大规模焦平面阵列。针对电路的具体性能参数测试,还进行了理论分析、推导和计算,最后提供了样品的测试参数。     

具备时间延迟积分的高性能线阵288×4 CMOS读出电路

描述了一种高性能CMOS线阵288×4读出电路的设计.该读出电路是一个大规模混合信号电路,集成了时间延迟积分以提高信噪比,实现了缺陷像素剔除以提高阵列的可靠性.其他特征包括积分时间可调,多级增益,双向扫描,超采样,以及内建电测试.该芯片采用1.2μm双层多晶硅双层金属CMOS工艺.测量得到的总功耗约为24mW,工作电压5V.     

一种适用于ISFET阵列集成检测系统的读出电路设计

ISFET(Ion Sensitive Field Effect Transistors)是1种可与CMOS工艺兼容的离子敏感场效应晶体管.随着传感器阵列集成度的不断增加,鉴于响应速度、功耗和成本的局限性,单个ISFET的检测电路不适于大规模集成化的检测系统.从集成化的角度出发,在分析多个读出电路的基础上,比较各自的性能特点,得出1种脉冲宽度调节读出电路,在功耗、转换速度和结构方面都有优势,适合于大规模ISFET传感器阵列的数据读取.并应用分立元件对电路性能进行了验证,通过FPGA采集读出电路输出数据,验证其具有良好的稳定性和可行性.     

快照模式焦平面最高读出速度的研究

随着焦平面探测器像素规模的逐渐增大,对焦平面读出电路的移位寄存器提出了更高的要求。同时焦平面的片外A/D转换器采样速度的选取又受焦平面的读出速度决定。本文阐述了快照模式焦平面探测器中移位寄存器的设计方法,提出了其最高读出速度的量化定义及测试方法,并通过计算机仿真和实验加以验证。     

电压偏置下考虑了自热效应的非致冷红外测辐射热计响应率的推导

非致冷红外测辐射热计是一种有源器件,工作时器件的自热效应不容忽略。从理论上推导出在电压偏置下考虑了自热效应的非致冷红外测辐射热计响应率的计算公式。     

微测辐射热计阵列结构的制备

为了研究和优化二氧化钒(VO2)微测辐射热计的制备工艺,采用微电子机械系统(MEMS)体硅工艺制备了VO2微测辐射热计,经过研究和改进制备工艺,制得的微测辐射热计结构稳定,成品率高;经测试及计算,其响应率可达34.3 kV/W,探测率为1.2×10~8 cm·Hz~(1/2)/W,响应时间约为65.3 ms.此器件性能达到国内外同类器件水平.     

用于红外焦平面读出电路的增量/循环混合型模数转换器

为红外焦平面阵列读出电路设计了一个列并行的混合型模数转换器, 转换过程分为两级: 增量型转换器和循环型转换器, 兼顾精度和转换速度的要求。电路在0.35 μm XFAB工艺下设计, 模拟电源为5 V, 数字电源为3.3 V。此转换器可以转换0~3.2 V的电压, 输出数字信号为14 bit, 时钟频率5 MHz时转换周期为27.6 μs。     

用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上ADC设计

设计了一种用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上 ADC。该 ADC 采用流水线结构实现, 采用带溢出检测的多位第一级和后级功耗逐级缩减的方案优化系统功耗, 提高线性度。该设计采用 0.35 μm 的 CMOS 工艺流片验证。测试结果表明: 5V 电源电压、10M 采样率时电路总功耗为98 mW, 微分非线性和积分非线性分别为 -0.8/0. 836 LSB 和 - 0. 9 / 1. 6 LSB; 输入频率为 1 MHz 时, SFDR 和 SNDR 分别为82 和 67 dB。