[发明专利]具有盲元记忆和抑制功能的读出电路和红外探测器

说明书

本发明涉及一种具有盲元记忆和抑制功能的读出电路和红外探测器，在读出电路像元阵列的每个像元电路内通过忆阻器对像元的状态进行存储，当探测器的像元为盲元时，将该像元电路内的忆阻器写为高阻态，通过恒流偏置电路和反相器将忆阻器的高阻态转换为数字高电平，再写入到静态随机存储器中，然后关断忆阻器的恒流偏置电路节省功耗，利用静态随机存储器控制读出电路像元的复位管，关断盲元所在的读出电路的积分电路，从而抑制了盲元的负面影响。

技术领域

本发明涉及CMOS中的读出电路，尤其是涉及一种具有盲元记忆和抑制功能的读出电路和红外探测器。

背景技术

红外探测器是对红外辐射进行感应探测的器件，当红外探测器发展到二维阵列后，需要专用的读出电路芯片对红外光敏芯片的输出信号进行处理。红外光敏芯片阵列的每个像元将红外辐射转换为微弱的电流信号，读出电路与之匹配的每个像元电路将电流信号积分转换为电压信号，再通过行选电路和列选电路依次选通阵列中的每个像元串行输出到红外探测器外。在每一帧工作开始时，每个像元电路会对积分电路进行全局复位，对积分电压清零，重新开始下一帧电流信号的积分。

当红外探测器发展到大规模以后，阵列中不可避免的会存在一些坏的光敏像元，称之为盲元。当这些盲元为过热像元时，暗电流远远大于正常的工作电流，积分电荷超出了积分电路的满阱容量范围，这些电荷可能会溢出到临近像元，或者让该区域的电路工作点偏离正常，产生“光晕”等负面现象。

抑制红外探测器中盲元有多种方法，其中一种是在像元内通过比较器等分析输出电压，当偏离正常范围时将判断结果反馈到积分电路的复位端，将该像元进行复位或者切换增益，另一种思路是在像元内设计静态随机存储器，先通过常规测试记录每个盲元的位置，每次上电时，将正常像元和盲元以0/1的码值写入到静态随机存储器中，由静态随机存储器根据存储信息判断是将该像元的积分电路设置为正常工作还是复位。

上述第一种思路，它的缺点是应用适应性差，当积分时间、辐照条件变化后，需要重新去设置阈值判断条件，阈值条件设置偏严格，容易将正常像元设置为盲元，阈值条件设置偏宽松，会漏掉部分盲元，这种方法在实际应用中难以发挥出理想的效果。第二种思路，通过每个像元内设计静态随机存储器来存储盲元的信息，但是由于静态随机存储器在断电后会丢失信息，因此需要每次上电时将盲元信息写入到静态随机存储器中，这增加了系统设计的复杂度和硬件开支成本。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种具有盲元记忆和抑制功能的读出电路和红外探测器，利用忆阻器的非易失性、兼容集成电路工艺的优点，将忆阻器集成到读出电路像元电路内，在第一次将盲元信息写入到像元的忆阻器内后，可以长期存储记忆盲元信息，无需再次重复写入盲元信息。正常上电后通过静态随机存储器读取忆阻器的盲元信息，然后关断忆阻器的工作支路从而大幅度减小忆阻器的静态读取功耗，再根据静态随机存储器的存储信息选择性对盲元所在的像元进行复位，从而实现了盲元抑制功能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有盲元记忆和抑制功能的读出电路，包括像元阵列、列选电路和行选电路，所述像元阵列由M行N列的像元电路排列而成，所述读出电路还包括N个分别与各列像元电路对应的列选通开关MOS管，所有列选通开关MOS管的栅极均连接至列选电路，源极连接至相同电压的电源，所述像元电路包括忆阻器、恒流偏置电路、比较器、静态随机存储器单元、反相器、数据选择器、积分电路、复位MOS管、采样保持电路和像元输出电路，所述忆阻器的一端接地，另一端连接恒流偏置电路的输出端和比较器的正相输入端，所述恒流偏置电路的第一输入端连接至对应的列选通开关MOS管的漏极，第二输入端连接至行选电路，所述比较器的输出端连接静态随机存储器单元的第一输入端和反相器的输入端，所述反相器的输出端连接至静态随机存储器单元的第二输入端，所述静态随机存储器单元的输出端依次通过数据选择器、复位MOS管和采样保持电路连接像元输出电路。