[发明专利]基于积分量化的红外读出电路及积分器动态输出范围的扩大方法

说明书

为了使ROIC读出电路总的信号积分电压远大于积分器运放本身的有限输出范围，使得ROIC读出电路的动态范围大大提高，本发明提供了一种基于积分量化的红外读出电路及积分器动态输出范围的扩大方法。其中电路包括红外感应单元、积分器和量化器；所述积分器包括运算放大器和积分电容C_int1；所述红外感应单元的输出端接积分器的输入端，所述积分器的输出端接量化器的输入端；其特殊之处在于：所述运算放大器的同向输入端接电压V_ref。

技术领域

本发明属于红外探测技术领域，具体涉及一种基于积分量化的红外读出电路及积分器动态输出范围的扩大方法。

背景技术

目前红外成像技术在军事、空间技术、医学以及国民经济相关领域得到日益广泛的应用。红外焦平面阵列组件是红外成像技术中获取红外图像信号的核心光电器件，该组件是由红外探测器和红外焦平面读出电路组成。

ROIC读出电路(红外读出电路)是采用标准CMOS硅工艺制作的集成电路，它是把红外焦平面的各种功能集成在单一的半导体芯片中的高集成度电路，其基本功能是进行红外探测器信号的转换、放大以及传输。现有技术中信号传输通道一般是由一个带有加减法功能的积分器和量化器构成，而ROIC读出电路总的信号积分电压往往远大于积分器运放本身的有限输出范围，因此，如何增大积分器的动态输出范围是至关重要的。

发明内容

为了使ROIC读出电路总的信号积分电压远大于积分器运放本身的有限输出范围，使得ROIC读出电路的动态范围大大提高，本发明提供了一种基于积分量化的红外读出电路及积分器动态输出范围的扩大方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于积分量化的红外读出电路,包括红外感应单元、积分器和量化器；所述积分器包括运算放大器和积分电容C_int1；所述红外感应单元的输出端接积分器的输入端，所述积分器的输出端接量化器的输入端；

其特殊之处在于：

所述运算放大器的同向输入端接电压V_ref。

进一步地，上述电压V_ref为可调电压或者固定电压。

进一步地，上述红外读出电路还包括加减法器；所述加减法器包括驱动电容C_int2；驱动电容C_int2的负极接数模转换电压V_dac，驱动电容C_int2的正极分别与开关P1和P2的一端连接，开关P1的另一端接所述电压V_ref，开关P2的另一端接所述积分电容C_int1的正极以及所述运算放大器的反向输入端；所述量化器的输出信号D_M和D_L控制所述数模转换电压V_dac的变化值。

进一步地，上述开关P1和P2的状态根据时序控制：积分时，P2开；量化时，P1关、P2开；作加减法运算时，P1开、P2关；P1、P2不能同时关。

进一步地，上述量化器为1.5bit量化器。

进一步地，上述红外感应单元包括依次连接的虚拟电阻Rd、N-MOS场效应管、P-MOS场效应管和感应电阻Rs；所述N-MOS场效应管和P-MOS场效应管的漏极相连且与所述运算放大器的反向输入端。

本发明同时提供了一种上述红外读出电路中积分器动态输出范围的扩大方法，包括以下步骤：

1)设定运算放大器同向输入端的电压V_ref的值，根据电压V_ref将积分器总的有效积分时间T分割为m个相等的子积分时间段t，t＝T/m；m为大于1的自然数；