[发明专利]基于惠斯通电桥的新型红外读出电路

说明书

技术领域

本发明属于红外探测器信号读出应用领域，具体涉及一种基于惠斯通电桥的差分信号低噪声的新型红外读出电路。

背景技术

随着科学技术水平的不断进步，集成电路设计与制造技术都得到了较快的发展，这为红外读出电路技术的进一步发展提供了保障。随着红外探测器在军事与民用领域应用的不断深入，人们对红外探测器在性能上的要求也越来越高。主要表现在更低的噪声、更高的灵敏度、更快的响应速度以及更加丰富的功能等。

而其中最为关键的一个性能要求就是更低的噪声，噪声水平的高低直接影响着读出电路的其它性能，甚至决定了整个红外探测器的性能。红外探测器敏感结构产生的电流或电压信号本身非常微弱，而伴随的温度噪声、背景噪声等通常较大，因此，如何在较大的噪声环境中提取微弱的红外信号是红外读出电路中设计的关键所在。

国内外许多国家都在致力于红外探测器读出电路的研究，国际上如美国的Raytheon公司、DRS公司、Flir-Indigo系统公司、日本的NEC以及以色列的SCD公司、法国的ULIS公司等。国内如昆明211所、上海技术物理研究所、重庆大学、清华大学、电子科技大学等。

目前最常用的信号读出电路如图1所示。图中R_A为红外探测器敏感结构部分的电阻，它受到红外辐射的照射时阻值将发生变化；R_B的材料特性与R_A相同，区别在于R_B制作在读出电路上，且不会受到红外辐射的照射。这种电路设计能够消除一定的温度噪声，但是精度不高，不能够将噪声降低到最低水平。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，进一步降低读出电路部分放大器输入端的噪声水平，提供一种基于惠斯通电桥的差分信号低噪声的新型红外读出电路。本发明通过在读出电路上再多设计两个电阻R₁和R₂，与R_A和R_B构成惠斯通电桥来实现红外信号的读出，此种读出方式比常规电路或单端输入的放大电路具有更高的信噪比和信号变化率ΔV/V，这样可以将红外探测器的噪声降低到更低的水平。

本发明是这样实现的：基于惠斯通电桥的新型红外读出电路，由R_A、R_B、R₁、R₂四个电阻、放大电路、积分电路或读出电路组成，其特征在于：R_A与R₂串联，R_B与R₁串联，再并联构成一个惠斯通电桥，并联的两端(A，B)为惠斯通电桥的电压输入端，R_A与R₂串联处为D端，R_B与R₁串联串联处为C端，C、D两端为电桥输出端，分别与放大电路、积分电路或信号读出电路相连成回路。

所述R_A电阻为红外敏感电阻。R_B与R_A具有相同材料特性，当探测器本身的温度发生变化时，R_B与R_A将发生相同的变化，但R_B不受红外辐射的照射，R_B与R_A的阻值相等。所述R₁、R₂电阻为相同材质制作的电阻，阻值相等，且R₁和R₂不受红外辐射的影响。

本发明的R_A为红外探测器敏感结构的电阻，当红外探测器收到红外辐射照射时，R_A的阻值将发生变化；R_B与R_A具有相同材料特性，当探测器本身的温度发生变化时，R_A与R_B将发生相同的变化，但R_B不受红外辐射的照射；R₁和R₂为制作在读出电路上的两个相同的电阻，R₁和R₂不受红外辐射的影响。