[实用新型]基于像素级模数转换的紫外焦平面读出电路

摘要

本专利公开一种基于像素级模数转换的紫外焦平面读出电路。紫外焦平面读出电路包括：前端电荷积分模块，用于对紫外探测器的微弱光生电流进行积分，实现电流到电压的转换；像素级模数转换模块，实现在像素内量化模拟电压，并锁存量化结果；行/列选择控制电路实现对焦平面上每一个单元的选择；感应放大器感应像素内量化结果，进行放大并送到输出总线；输出级缓冲器用于增大电路的输出驱动能力，把输出信号依次串行输出。本专利的读出电路，将紫外探测器信号直接转换成数字信号，通过减小模拟信号传输路径来降低噪声对信号的干扰，实现片上模数转换，有效提高了紫外焦平面芯片的信噪比，可以应用于微弱紫外信号的检测与成像。

主权项

一种基于像素级模数转换的紫外焦平面读出电路，包括：集成在M行×N列像素阵列中的M行×N列像素单元电路模块、行选择控制电路模块、列选择控制电路模块、驱动信号模块、感应放大器和输出级缓冲器模块，其特征在于：所述的M行×N列像素单元电路模块中，每个单元电路由前端电荷积分模块和模数转换模块构成；同一列像素单元数字信号输出由行选择控制电路模块控制，连接在同一条列总线上，并与列共享感应放大器相连，感应放大器的输出经过控制晶体管连接到输出总线，然后通过输出级缓冲器连接输出端口，列选择控制电路模块的输出与控制晶体管相连，控制各列感应放大器的输出；所述的前端电荷积分模块包括复位晶体管、积分电容、运算放大器A1、传输门和采样电容，复位晶体管与积分电容并联，并跨接在运放A1的输出端和“‑”输入端，紫外焦平面器件光敏元的阳极与运放A1的“‑”输入端相连，阴极与运放A1的“+”输入端相连，采样电容正极通过传输门与运放A1的输出相连，同时也与比较器A2的“+”输入端相连；所述的模数转换模块包括比较器A2和锁存器，比较器A2的“+”输入端与前端电荷积分模块中的采样电容正极相连，“‑”输入端与驱动信号模块中的比较信号端相连，输出端与锁存器输入控制端相连，锁存器输出控制端连接行选择控制电路中的行选通信号端，输出端连接读出电路的列总线，锁存器的写信号端连接驱动信号模块的写输入输出端；所述的锁存器由输入控制电路、输出控制电路和锁存电路构成，其中输入控制电路由4个晶体管串联堆叠而成，4个晶体管的栅极相连，作为锁存器输入控制端，串联堆叠晶体管的漏级作为锁存器写信号端；锁存电路由1个电容和1个晶体管构成，电容的正极与晶体管栅极连接，并与堆叠晶体管的源极相连，电容的负极与晶体管源极连接，并与地相连；输出控制电路由1个晶体管构成，晶体管的栅极作为锁存器输出控制端，晶体管的源极与锁存电路中晶体管的漏级相连，晶体管的漏级作为锁存器输出端。