紅外焦平面讀出電路中的噪聲研究.pdf

1、紅外成像技術是利用任何絕對零度以上的物體都發(fā)射紅外線這一特性，將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見圖像的技術，在軍事領域有著重要用途。然而由于紅外探測器產(chǎn)生的電信號十分微弱，如果噪聲過大，原本微弱的電信號可能被噪聲所覆蓋，從而掩蓋了探測到的有效信號，嚴重影響了紅外焦平面陣列的工作性能。因此，減小或削弱噪聲以提高信噪比已成為紅外成像技術中的一個關鍵技術。而讀出電路作為紅外焦平面陣列的重要組成部分，它的噪聲對成像質(zhì)量有著至關重要的影響，因此找出讀出

2、電路的主要噪聲來源，并研究如何抑制和減小噪聲對提高紅外成像系統(tǒng)的性能有著重要的意義，也是讀出電路進一步發(fā)展的方向。
　　 本論文首先對噪聲進行了理論研究，總結(jié)了噪聲的統(tǒng)計特性和表征方法。接著，針對直接注入(DI，Direct Injection)型紅外焦平面讀出電路，按照電路工作的時序，對電路中的工作單元進行了噪聲分析和計算，并通過HSPICE的噪聲仿真得到驗證。結(jié)果表明積分單元是主要的噪聲來源，進而設計了兩種帶有相關雙采樣(C

3、DS，Correlated Double Sample)噪聲抑制結(jié)構(gòu)的積分單元電路，并對其進行了分析和噪聲仿真。分析結(jié)果表明，這兩種帶有CDS結(jié)構(gòu)的單元電路對噪聲具有改善作用。
　　 通過HSPICE仿真，得到原DI積分單元電路結(jié)構(gòu)的輸出總噪聲約為350μV，而兩種帶有CDS結(jié)構(gòu)的積分單元電路的噪聲分別為315μV和150μV。芯片采用0.5μm、P襯底、N阱、雙層多晶、三層金屬的CMOS工藝制造，通過流水測試，兩種CDS單元電