帶背景抑制的紅外讀出電路設計.pdf

1、在許多紅外熱成像應用中，紅外系統(tǒng)需要探測大背景電流下的微弱信號電流，尤其在使用長波紅外焦平面陣列時，背景電流會比信號電流大幾個數(shù)量級。在這種情況下，與其它噪聲相比，大背景電流引起的散粒噪聲成為紅外焦平面陣列的主要噪聲。因此，在電路的積分過程中對背景電流進行抑制，只對信號電流積分，延長積分時間，能有效提高紅外焦平面陣列最大信噪比及探測微弱信號的能力。
　　 本文首先介紹了紅外焦平面陣列的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了紅外讀出電路背景抑制的目的和

2、意義。其次，分析比較了各種傳統(tǒng)背景抑制技術優(yōu)缺點，明確了背景抑制技術的改進方向。再次，基于CSMCDPTM（雙晶三鋁）0.5μm CMOS工藝設計了一種帶背景抑制的紅外讀出電路，包括單元電路陣列、列運放、輸出緩沖器、行選擇電路和列選擇電路五部分。該讀出電路采用新型背景抑制技術，背景抑制電流源由三個MOS管串聯(lián)組成，其中一個為開關管，另外兩個為背景抑制電流產(chǎn)生管，通過控制開關管的導通與關斷，可使背景抑制電流源在積分過程中間斷性地產(chǎn)生背景抑

3、制電流。開關管導通時，兩個背景抑制電流產(chǎn)生管工作在強反型區(qū)，減小了由工藝失配（尤其是閾值電壓變化）和噪聲所引起的單元電路間背景抑制電流的變化，降低了電路的背景抑制非均勻性；同時這兩個管子構成了自級聯(lián)結構，減小了溝道長度調制效應，背景抑制電流不隨積分電壓變化，提高了電路的線性度。最后，完成了整個讀出電路的版圖設計，并進行了流片測試。
　　 對測試芯片的測試結果表明：所設計帶背景抑制的紅外讀出電路的背景抑制非均勻性為1.23％；線性