[发明专利]用于对电流进行积分的高动态装置

说明书

一种电流积分装置(100a)，用于对在积分节点(E)上接收到的电流(I)进行积分，所述装置(100a)包括：运算放大器(62)；积分电容器(64)；修改电路(105a)，用于修改运算放大器的输出电压(V_OUT)，该修改电路(105a)由电荷转移电路形成，该电荷转移电路被配置成连接在积分节点上并将电荷转移到积分电容器中；比较电路(74)，其被配置为在积分持续时间(T_int)期间触发修改电路至少一次；以及存储电路，其被配置为存储在该积分持续时间期间已经发生的触发次数。所接收到的电流是根据输出电压以及与修改电路引起的该输出电压的修改相乘的触发次数而计算出的。

技术领域

本发明涉及电流积分，特别地涉及积分器，该积分器包括以反向反馈的方式连接在运算放大器上的电容器，并用于供给作为接收并存储在电容器中的电荷的函数的电流。

特别地但不排他地，本发明适用于电磁辐射、特别是红外辐射的检测。更具体地，本发明适用于利用由微辐射热测定计(microbolometer)的阵列形成的阵列检测器的热成像，而无论是旨在形成热图像的传统成像还是旨在获得温度测量的热成像皆可。

因此，本发明特别地旨在具有高读出动态范围的积分器，即能够测量与少量电荷相对应的电流以及测量与大量电荷相对应的电流的积分器。

特别地，在阵列检测的上下文中，本发明旨在形成包含从具有高流动态范围的场景获得的最大有用数据的图像，即，特征在于，场景的不同点之间所发射的能量存在大的差异，更具体地，关于热检测器，“冷”区域和“热”区域之间存在特别显著的温度差，其约为数百摄氏度。

背景技术

以下讨论的发展是基于微辐射热型热检测器的具体情况，因为其特别地受益于本发明所提供的优点。然而，应当指出，在该上下文中所表达的问题适用于产生待测量电荷的任何类型的装置。特别地，以下描述的内容适用于所有电磁辐射检测器，无论是例如在可见范围内操作的检测器还是在红外中或者额外地在所谓的“太赫兹”频带中操作的检测器皆可。

类似地，本发明有利于对电磁波敏感的检测器(诸如辐射热型和电容型的热检测器等)，或有利于用于热范围和太赫兹范围的耦合天线，以及有利于对电磁能微粒敏感的所谓的量子检测器，其中可以认识到，检测器在X、UV、可见和红外频带中操作。

在本发明的上下文中，术语“检测器”可被理解为指的是旨在产生与任何现象的单位、线性或二维分布有关的电信号的任何系统。

在所谓的“热”红外检测器的领域中，已知使用对红外辐射敏感的元件的一维或二维阵列，这些元件与需要在极低温度(通常是液氮的极低温度)下操作的被称为“量子检测器”的检测装置相反，能够在环境温度下操作，即，无需在极低温度下进行致冷。

热红外检测器通常使用所谓的“测温”或“测辐射热”材料的物理量随温度的变化。目前，该物理量是材料的电阻率，它具有很强的温度依赖性。检测器的单位敏感元件或“辐射热测定计”通常采用膜的形式，其各自包括测温材料层并经由具有高热阻的支撑臂而悬置在通常由硅制成的基板上，悬置膜的阵列通常称为“视网膜”。这种膜特别地实现了吸收入射辐射的功能、将吸收辐射的功率转换为热功率的功能、以及将产生的热功率转换为测温材料的电阻率变化的测温功能，这些功能可由一个或多个不同元件实现。此外，膜的支撑臂也是导电的，并连接到其测温层。用于按顺序对膜的测温元件进行寻址和偏置的部件以及用于形成可用于视频格式的电信号的部件通常形成与具有悬置于其上的膜的基板中。基板和积分部件通常称为“读出电路”。