[实用新型]高灵敏度读出电路

说明书

技术领域

本实用新型属于红外探测器信号读出应用领域，具体涉及一种两行像元同时读出与两行像元同时积分的新型高灵敏度读出电路。

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。

目前所使用的红外探测器主要是制冷型与非制冷型焦平面探测器。制冷型焦平面探测器的积分方式是整个面阵同时积分，然后再输出，因此制冷型焦平面探测器的积分时间较长，灵敏度与信噪比较高；非制冷型焦平面探测器的积分方式是逐行积分，具体来说就是读出一行，积分一行，因此非制冷探测器的积分时间较短，通常只有几十个微妙，这是非制冷焦平面探测器的性能逊于制冷型焦平面探测器的原因之一。

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。

目前最常用的非制冷焦平面探测器的积分方式是逐行积分，此种读出方式使得单个像元的积分时间较短，读出效率较低，灵敏度不高，信噪比较低，进而导致非制冷探测器的噪声等效温差(NETD)值较大。

发明内容

本实用新型为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，进一步增加了非制冷红外焦平面探测器的积分时间，提高非制冷红外焦平面探测器的读出效率，探测灵敏度与信噪比等，而提供一种新型高灵敏度读出电路，实现焦平面探测器信号两行同时进行积分，两行同时进行信号读出。此种积分方式使得单个像元的积分时间为逐行读出方式的2倍，NETD为原来的倍，灵敏度为原来的倍，读出效率为原来的2倍。

本实用新型是这样实现的：高灵敏度读出电路，由N×M个行选通开关(R)、N×M个探测器敏感单元、一个行移位寄存器、一个列移位寄存器、2M个列选通开关(COL)、2M个参考探测器、2M个积分放大电路、2M个采样保持电路、2M个缓存器、一个多路选择器组成，其特征在于：每个参考探测器经一个MOS管依次与一个积分放大电路、一个采样保持电路、一个缓存器连接，每个缓存器与一个列选通开关相连，列移位寄存器分别与2M个列选通开关相连，列选通开关由列移位寄存器控制；每个探测器敏感单元分别连接1个行选通开关，行移位寄存器分别与N×M个行选通开关相连，控制探测器敏感单元的选通；每个行选通开关分别与依次与一个积分放大电路、一个采样保持电路、一个缓存器连接，2M个列选通开关与多路选择器连接，多路选择器输出模拟信号。列移位寄存器实现对列选通开关的控制，列移位寄存器信号输出至多路选择器，由多路选择器控制输出，行移位寄存器实现对行选通开关的控制，行移位寄存器信号输出至多路选择器，由多路选择器控制输出。

解码电路同时选中整个像素阵列中的2行，然后对这2行信号同时进行积分、采样和保持，两行像素信号同时进行积分、采样和保持，具有更长的积分时间、更高的灵敏度、更小的NETD以及更高的读出效率。

本实用新型是同时选中整个像素阵列中的2行，2行像素的信号同时输出，然后对2行像素的信号同时进行积分、采样和保持等。

2行像素的同时选通可以通过图1中的方式来实现，两行信号的同时积分、采样和保持可以通过增加积分放大电路、采样保持电路、参考探测器来实现。

本实用新型通过在读出电路上改进解码电路，增加积分放大电路、采样保持电路、参考探测器来实现红外信号的2行读出、2行积分、采样和保持等。这样可以将红外探测器的灵敏度及读出效率提高到更高的水平。

附图说明

图1为本实用新型的红外信号读出电路示意图；

图2为本实用新型各控制信号的波形图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型采用2行同时读出模式，对于M(列)×N(行)阵列，电路结构如图1所示。

如图1所示，图中R1...RN/2分别表示行选通开关；VGFID、GSK是开关电压；VDET为探测器偏置电压；A为放大器；B为缓存器，COL1...COL2M分别表示列选通开关。