[实用新型]逐元暗电流抑制的CMOS红外探测器读出电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及红外探测器读出电路领域，尤其是涉及一种线列中长波红外探测器CMOS读出电路设计。

背景技术

中长波红外探测器在低温目标探测、超视距探测和抗干扰目标识别等领域具有极其重要的用途，因此一直是红外探测器技术发展的一个重要方向。目前，中波探测器(波长在3.5～4μm)仍以HgCdTe探测器为主，其一般工作在高背景下，会产生很大的背景电流。同时，HgCdTe中长波红外器件本身的暗电流也比较大，且存在比较大的非均匀性，信号读出时极易出现各元的信号高低不平，部分信号无法读出，这种现象大大降低了系统的动态范围。

通过探测器工艺的改进是减小暗电流和非均匀性的一条途径，但许多关键性的技术还有待进一步的研究，探测器的暗电流和非均匀性还达不到理想情况。通过改进探测器读出电路的设计，是另外一个解决暗电流以及背景电流问题的途径。比如，缓冲栅极调制输入(BGMI)电路通过非平衡电流镜技术，获得高电荷敏感度；通过电流模式背景抑制结构，来增大电路的动态范围的。输入失调电压补偿电路则是通过开关电容补偿，使输入端电压偏置趋于零，通过结合相关双采样技术和自归零技术，有效降低失调电压引起的固定图像噪声和1/f噪声。但对于暗电流较大且非均匀性比较严重的线列中波红外探测器而言，这些方法都存在不同程度的局限性，信号读出达不到理想的效果。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种逐元暗电流抑制的CMOS红外探测器读出电路，解决由于探测器非均匀性而带来的电路输出摆幅过小的问题，从而提高中长波红外探测器读出电路的设计水平。

本实用新型的一种逐元暗电流抑制的CMOS红外探测器读出电路包括输入电路、积分电路、输出电路，其中：

所述的输入电路采用电流存储单元和电流镜相结合的结构，电流存储单元分布在线列电路每个象元中，设有用于实现暗电流定制化调制的外部电压调节端口；电流镜布局在线列电路的左右两端，电流镜调节端有用于实现暗电流整体抑制的粗调和微调两个外部调节端口；

所述的电流存储单元由控制开关、传输门对、虚拟开关对、电容耦合回路以及电流存储管组成，其中，控制开关为一个NMOS管，其栅极设有外部电压调节端口；传输门对由两个CMOS传输门组成，每个CMOS传输门由一个PMOS管和一个NMOS管并联而成；虚拟开关对由两组虚拟开关组成，每组虚拟开关由两个NMOS管组成，其中一个NMOS管源漏短接，并且宽长比是另外一个NMOS管的1/2；电容耦合回路由三个电容组成；电流存储管为NMOS管；控制开关一端连接探测器输入端，一端连接传输门对；传输门对另一端连接两组虚拟开关对；虚拟开关对另一端连接电容耦合回路；而电容耦合回路另一端连接电流存储管栅极，用于存储电流存储管栅极电压；

所述的电流镜单元由两组电流镜组成，分别负责粗调和微调；两组电流镜并联连接，每组电流镜由一个NMOS管、两个PMOS管组成；粗调电流镜NMOS管宽长比大于细调电流镜，同时，细调电流镜的两个PMOS管宽长比比值大于粗调电流镜；粗调和细调端口分别加于两个NMOS管栅极上，电流镜输出端连接放大器输入端。