红外焦平面阵列读出电路的关键模拟电路研究与设计

• 作 者: 高唱
• 出 处: 重庆邮电大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 红外成像技术 红外焦平面阵列读出电路 多路输出 关键模拟电路

红外成像技术在现代生活中应用范围变得越来越广,作为其重要组成部分的红外焦平面阵列读出电路也在向着小型化、高集成度的方向发展。因此,对高性能的红外焦平面阵列读出电路的研究变得十分重要。然而,读出电路中模拟电路的性能直接决定着读出电路的性能。基于此,本文开展红外焦平面阵列读出电路的关键模拟电路的研究设计,主要内容如下:首先,在分析红外焦平面阵列读出电路的基本工作原理基础上,讨论了读出电路的结构类型、工作方式以及性能参数,并给出了本文读出电路的工作时序方案。其次,在分析带隙基准基本原理的基础上,讨论了两种传统的带隙基准电路,并采用低温线性补偿技术和高温曲率补偿技术设计了一种高阶温度补偿带隙基准电路。仿真结果表明,在–40℃～125℃的温度范围内,高阶温度补偿带隙基准电路的温度系数为1.602ppm/℃,在1k Hz处的电源抑制约为–68d B。再次,在分析单元通道读出电路工作原理的基础上,完成了积分放大电路、采样保持电路、输出缓冲电路等电路的设计。其中,用于积分放大电路和采样保持电路的运算放大器采用折叠式共源共栅运算放大器;在讨论开关结构和误差源的基础上,设计了一种栅压自举采样开关;输出缓冲电路的输入输出级分别采用PMOS管输入级以及共源AB类输出级。最后,基于所设计的读出电路的关键模拟集成子电路和逻辑控制电路,采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计一种红外焦平面阵列读出整体电路。仿真结果表明,其帧频能够满足60Hz,读出速率为10MHz,输出摆幅为0.4V～1.2V。