[发明专利]一种高动态红外图像传感器读出电路及其信号采集方法

说明书

本发明公开了一种高动态红外图像传感器读出电路及其信号采集方法，所述红外图像传感器读出电路包括感光电流发生模块以及电流‑电压转换模块，感光电流发生模块用于将红外感光元件的阻抗变化转换为电流变化，电流‑电压转换模块用于将光生电流转换为输出电压。本发明提供的一种高动态红外图像传感器读出电路及其信号采集方法，使得读出电路的输出电压与光生电流成对数关系，从而提高输出电压的动态范围。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种高动态红外图像传感器读出电路及其信号采集方法，

背景技术

红外图像传感器由于其可夜视、测温的特殊性能，在军事，工业，监控领域应用广泛。目前，非制冷红外图像传感器随着工艺的进步，产业获得了极大地发展。

红外图像传感器的读出电路将光生电流转换为电压变化输出，但是现有技术中的读出电路最终输出的电压与光生电流为线性关系，其动态范围不高。这种线性关系的读出电路在应用时需要根据场景调整其感光范围，在环境变化较大的场景输出图像效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高动态红外图像传感器读出电路及其信号采集方法，使得读出电路的输出电压与光生电流成对数关系，从而提高输出电压的动态范围。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高动态红外图像传感器读出电路，包括感光电流发生模块以及电流-电压转换模块，所述感光电流发生模块包括红外感光元件、运算放大器、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管，所述电流-电压转换模块包括第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第三PMOS管和电容，其中，所述红外感光元件一端与电源负极相连，另一端与所述第一NMOS管的源极相连；所述第一NMOS管的漏极与所述运算放大器的正极及第一PMOS管的漏极共同连接于第一节点，所述第一NMOS管的栅极与第一控制信号相连；所述运算放大器的负极与参考电压相连，所述运算放大器的输出端与第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的栅极相连；所述第二PMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极、第二NMOS管的栅极以及第三NMOS管的栅极共同连接于第二节点；所述第四NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极相连，所述第四NMOS管的漏极与所述电容的一端、第五NMOS管的源极、第六NMOS管的栅极共同连接于第三节点；所述电容的另一端与所述第五NMOS管的栅极、第五NMOS管的漏极、第三PMOS管的漏极、第六NMOS管的漏极共同连接，并作为读出电路的输出端；所述第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极和第三PMOS管的源极均与电源正极相连，所述第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极和第六NMOS管的源极均与电源负极相连；所述第三PMOS管的栅极与第一偏置电压相连，所述第四NMOS管的栅极与第二控制信号相连。

进一步地，所述第五NMOS管工作在亚阈值区域。

进一步地，所述读出电路中NMOS管和PMOS管可以互换。

进一步地，所述读出电路中NMOS管和PMOS管中的源极和漏极可以互换。

进一步地，所述红外感光元件为二端口器件，其在所述读出电路中作为等效电阻。

进一步地，所述高动态红外图像传感器读出电路的输出电压与所述红外感光元件的等效电阻呈对数关系。

本发明提供的一种采用高动态红外图像传感器读出电路进行信号采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：第一控制信号变为高电平，使得第一NMOS管打开；

S02：第二控制信号变为高电平，使得第四NMOS管打开，读出电路的输出端输出红外感光元件对应的电压值；

S03：第二控制信号变为低电平，使得第四NMOS管关闭；

S04：第一控制信号变为低电平，使得第一NMOS管关闭，读出电路恢复初始状态。