[发明专利]一种红外焦平面的具有衬底温度补偿的模数转换装置及方法

说明书

本发明公开的红外焦平面的具有衬底温度补偿的模数转换装置包括：衬底温度获取校正模块和具有衬底温度补偿的比较器模块；具有衬底温度补偿的比较器模块包括比较器和电流型DAC；衬底温度获取校正模块获取红外焦平面阵列的衬底温度数据并基于衬底温度数据提取对应的相关校正参数；衬底温度获取校正模块将相关校正参数信号施加在电流型DAC上，电流型DAC基于相关校正参数信号调控比较器的尾电流进行衬底温度补偿；本方案基于比较器增设衬底温度获取校正模块，配合电流型DAC来实现比较器衬底温度的补偿，有效消除不同温度造成比较器翻转延迟不一致的问题，减小模数转换器的失调误差，提高装换装置的精度及信噪比，从而提高输出图像的均匀性。

技术领域

本发明涉及红外焦平面技术领域，具体涉及一种红外焦平面的具有衬底温度补偿的模数转换装置及方法。

背景技术

非制冷红外焦平面探测器相对制冷型红外探测器，有无需制冷、体积小、操作简单、高性能和低价位等诸多优点，在军事、工业、医药、科研等领域有着广泛的应用。非制冷红外焦平面阵列系统正处于从多功能的模块向单片化集成方向发展的关键阶段，特别是模数转换器(ADC)的片上集成。焦平面技术的进步，其性能主要受制于信号通道中引入的串扰、电源噪声和一些其他机制的干扰，片上集成模数转换器的读出电路没有片外的模拟信号通路，具有更好的噪声性能；利用数字信号输出可提高输出信号的抗干扰能力，提高系统的响应速率，提高系统可靠性，有效的改善红外探测器组件的性能。

单斜ADC是最常用的列级ADC结构之一，由于非制冷红外焦平面探测器不具有制冷装置(TEC)，探测器会随着环境温度的改变以及工作时会发热产生温度漂移现象，温度漂移现象会造成模数转换器出现非均匀性问题，从而影响ADC的精度及信噪比，导致探测质量下降，图像失真。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种红外焦平面的具有衬底温度补偿的模数转换器，其能够消除衬底温度的影响以提高其模数转换器的的精度和信噪比，从而提高输出图像的均匀性。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供的一种红外焦平面的具有衬底温度补偿的模数转换装置，包括：衬底温度获取校正模块和具有衬底温度补偿的比较器模块；

所述具有衬底温度补偿的比较器模块包括比较器和电流型DAC；

所述衬底温度获取校正模块获取红外焦平面阵列的衬底温度数据并基于衬底温度数据提取对应的相关校正参数；

衬底温度获取校正模块将相关校正参数信号施加在电流型DAC上，电流型DAC基于相关校正参数信号调控比较器的尾电流进行衬底温度补偿。

本方案工作原理：单斜ADC是最常用的列级ADC结构之一，由于非制冷红外焦平面探测器不具有制冷装置(TEC)，探测器会随着环境温度的改变以及工作时会发热产生温度漂移现象，温度漂移现象会造成模数转换器出现非均匀性问题，从而影响ADC的精度及信噪比，导致探测质量下降，图像失真；本方案基于普通的模数转换装置，对其中的比较器进行改进，增加了衬底温度获取校正模块，配合使用具有衬底温度补偿的比较器模块来完成衬底温度的电流补偿，通过衬底温度获取校正模块对红外焦平面先进行温度探测，基于衬底得到相关校正参数，电流型DAC基于相关校正参数信号调控比较器的尾电流进行衬底温度补偿，有效消除由不同温度所导致的比较器翻转延迟不一致问题，消除衬底温度的影响以减小模数转换器的失调误差同时提高其信噪比，从而提高输出图像的均匀性。

进一步优化方案为，所述衬底温度获取校正模块包括：温度传感器电路、校正参数提取电路和数据传输电路。

进一步优化方案为，所述温度传感器电路在红外焦平面阵列的每一行像元的首列和尾列各安装一组。

进一步优化方案为，还包括：斜坡发生器、计数器和寄存器；所述斜坡发生器连接在比较器的反向输入端；寄存器的数据输入端连接在计数器的输出端，寄存器的输入使能端连接在比较器的输出端。