高動態(tài)范圍低功耗數(shù)字式紅外讀出電路的設計.pdf

1、紅外焦平面陣列能夠探測到自然界微弱的紅外輻射能量，并對其進行積分等處理產生圖像信息，被廣泛應用于軍事和民用領域。讀出電路是紅外焦平面的核心模塊，其性能更是決定著紅外焦平面陣列應用的關鍵。由于第三代紅外探測器的發(fā)展，像素達到百萬級、熱靈敏度的噪聲等效溫差達到1mK量級的基本特征對傳統(tǒng)模擬讀出電路的性能提出了巨大的挑戰(zhàn)。而數(shù)字式讀出電路將ADC集成在芯片內，為第三代紅外探測器的實現(xiàn)提供了巨大的可能，因而發(fā)展數(shù)字式紅外讀出電路顯得尤其重要。<

2、br>　　本文基于SMIC0.18μm CMOS工藝，采用像素級ADC型數(shù)字式焦平面結構，完成了128×128陣列，像素單元面積35μm×35μm的高動態(tài)范圍低功耗數(shù)字式紅外讀出電路的設計。讀出電路的像素輸入級采用DI型電路結構，對輸入信號進行積分。為了實現(xiàn)像素單元內A/D轉換，放棄了常用的ADC結構，設計了一種脈沖調制電路進行A/D轉換。為了實現(xiàn)讀出電路的高動態(tài)范圍，創(chuàng)新地采用兩段計數(shù)（數(shù)字域和時間域）的方式對積分信號進行計數(shù)，并設計