[发明专利]带有失调消除功能的红外焦平面读出电路

权利要求书

1.带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，包括依次连接的：跨导放大器单元（3）、跨导输出失调电流消除单元（4）、积分放大单元（5）、缓冲隔离单元（7）、采样保持单元（8）和缓冲输出级单元（9），所述积分放大单元（5）还连接积分电容选择单元（6）；

所述跨导放大器单元（3）将二极管阵列输出的电压信号转换成电流信号，以供积分放大单元（5）积分放大；

所述跨导输出失调电流消除单元（4）包括串联的四个晶体管：第一PMOS管（M1）、第二PMOS管（M2）、第一NMOS管（M3）、第二NMOS管（M4），通过控制这四个晶体管的栅极电压控制流过晶体管的灌电流或漏电流而消除跨导放大器单元（3）输出的失调电流；

所述积分放大单元（5）包括第一开关（S1）、第二开关（S2）、第三开关（S3）、第一电容（Cs）、第一运算放大器（AMP1），第一开关（S1）一端接第二PMOS管（M2）漏极与第一NMOS管（M3）漏极的连接第一节点（A4），第一开关（S1）另一端接第一运算放大器（AMP1）同相输入端以及基准电压（Vref），第一节点（A4）经过第一电容（Cs）接第一运算放大器（AMP1）反相输入端，在第一运算放大器（AMP1）反相输入端和输出端之间接入第三开关（S3），在第一运算放大器（AMP1）输出端和第一节点（A4）之间接入串联的第二开关（S2）和积分电容选择单元（6），第一运算放大器（AMP1）输出端连接到缓冲隔离单元（7）的输入端；通过控制第一开关（S1）、第二开关（S2）和第三开关（S3）的导通或断开选择使积分放大单元（5）处于复位状态或者积分状态；

所述采样保持单元（8）包括第四开关（S4）、第五开关（S5）、第六开关（S6）、第二电容（Cint）、第三运算放大器（AMP3），缓冲隔离单元（7）输出端依次经过第四开关（S4）、第二电容（Cint）连接第三运算放大器（AMP3）反相输入端，第三运算放大器（AMP3）同相输入端接基准电压（Vref），在第三运算放大器（AMP3）输出端和反相输入端之间接入第五开关（S5），在第四开关（S4）和第二电容（Cint）的连接第二节点（A10）与第三运算放大器（AMP3）输出端之间接入第六开关（S6），第三运算放大器（AMP3）输出端连接到缓冲输出级单元（9）的输入端；采样保持单元（8）通过控制第四开关（S4）、第五开关（S5）和第六开关（S6）对缓冲隔离单元（7）输出的信号进行采样和保持；

所述缓冲隔离单元（7）、缓冲输出级单元（9）均为运算放大器构成的电压跟随器；缓冲隔离单元（7）隔离采样保持单元（8）的第四开关（S4）对积分放大单元（5）的噪声影响；缓冲输出级单元（9）提高输出端带负载的能力。

2.如权利要求1所述的带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，所述积分放大单元（5）中，第一开关（S1）和第三开关（S3）接第二时钟信号（Ф2），第二开关（S2）接第一时钟信号（Ф1），和第二时钟信号（Ф2）为两相非交叠时钟。

3.如权利要求1所述的带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，所述采样保持单元（8）中，第四开关（S4）和第五开关（S5）接第一时钟信号（Ф1），第六开关（S6）接第二时钟信号（Ф2），第一时钟信号（Ф1）和第二时钟信号（Ф2）为两相非交叠时钟。

4.如权利要求1所述的带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，所述积分电容选择单元（6）包括多个并联的支路，每个支路为一个电容选择开关和一个积分电容的串联，通过控制电容选择开关而选择合适的电容。

5.如权利要求1所述的带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，当第一开关（S1）和第三开关（S3）导通，第二开关（S2）断开时，积分放大单元（5）处于复位状态，此时第一运算放大器（AMP1）的失调电压对第一电容（Cs）进行充电，其左右极板的电压差为负的失调电压；当第一开关（S1）和第三开关（S3）断开，第二开关（S2）导通时，积分放大单元（5）处于积分状态，此时焦平面阵列的输出信号通过跨导放大器单元（3）产生的电流开始对选择电容积分，此时由于第一运算放大器（AMP1）输入端电流的虚断特性，第一电容（Cs）左极板电压始终为第一运算放大器（AMP1）的偏置电压，消除了第一运算放大器（AMP1）的失调电压对积分信号精度的影响。

6.如权利要求1所述的带有失调消除功能的红外焦平面读出电路，其特征是，所采用的运算放大器均为折叠式共源共栅运算放大器。