紅外焦平面陣列讀出信號處理電路設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、紅外探測成像技術(shù)在軍事、醫(yī)療、天文以及民用等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用,紅外焦平面陣列成像是目前紅外探測成像技術(shù)中的主流技術(shù),讀出信號處理電路是紅外焦平面陣列成像系統(tǒng)中的主要組成部分。本論文主要研究讀出信號處理電路設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 論文首先對紅外成像系統(tǒng)的發(fā)展過程、焦平面陣列和紅外探測器以及讀出信號處理電路進(jìn)行了簡單分析介紹,然后對讀出信號處理電路進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計和性能指標(biāo)分析,重點(diǎn)研究前端讀出電路單元的性能指標(biāo)和電路結(jié)構(gòu)、背景

2、電流和暗電流抑制技術(shù),并分別進(jìn)行了關(guān)鍵模塊設(shè)計、分析和仿真驗(yàn)證。
　　 最后,采用Chartered0.35μm CMOS工藝對所設(shè)計的基于自偏置電流鏡讀出電路單元、讀出電路單元和用于固定模式噪聲消除的相關(guān)雙采樣電路組合模塊以及背景電流和暗電流抑制電路進(jìn)行了版圖設(shè)計和流片。測試結(jié)果表明所設(shè)計的各個電路模塊在功能和性能上均達(dá)到設(shè)計要求。對所設(shè)計的基于比較器編碼的數(shù)字化讀出信號處理電路架構(gòu)進(jìn)行了版圖設(shè)計和后仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明所設(shè)

3、計數(shù)字化讀出電路架構(gòu)在功能和性能上均滿足設(shè)計要求。
　　 本文的創(chuàng)新性工作主要包括:設(shè)計了基于比較器編碼的數(shù)字化讀出信號處理電路架構(gòu),在比較器的設(shè)計中采用遲滯技術(shù)、時鐘控制技術(shù)以及多級比較技術(shù),滿足所設(shè)計架構(gòu)高精度、低功耗和自適應(yīng)時間延遲積分的要求:設(shè)計了一種基于自偏置寬擺幅cascode電流鏡的讀出電路單元結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在保證其它性能指標(biāo)的前提下提高了讀出信噪比、減小了電路面積和功耗、簡化了電路設(shè)計;基于BJT對MOS管的溫度補(bǔ)