【摘 要】
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非制冷红外探测技术广泛应用于国民经济的各个领域,一直是人们关注的焦点之一。本论文针对课题组所研制的基于二极管温度特性的红外探测器,研究设计其相应的读出电路。针对非
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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非制冷红外探测技术广泛应用于国民经济的各个领域,一直是人们关注的焦点之一。本论文针对课题组所研制的基于二极管温度特性的红外探测器,研究设计其相应的读出电路。针对非接触红外测温和非制冷红外成像两个应用方向,分别针对红外探测器单元和红外探测器阵列完成两种读出电路的研究。
论文简要回顾了红外探测系统的发展历史,介绍了红外探测器的分类和国内外发展现状,阐述了六种红外探测器的结构和原理。根据红外探测器的分类,对红外探测器的读出电路也进行了相应的分类,并对其发展现状和各种低噪声放大技术进行了说明。在此基础上,结合本课题的实际情况对二极管红外探测器的电学及热学特性进行了理论推导,得出了电路设计的指标。根据电路指标及系统需求选定了斩波调制的读出电路方案。随后对斩波技术进行了理论推导,得出了电路的系统框图。根据系统框图及两个应用方向的需求,分别设计了针对红外探测器单元的读出电路和针对红外探测器阵列的读出电路。根据非接触红外测温系统低成本的需求,设计了可与CMOS数字工艺兼容的红外探测器单元读出电路。
根据红外探测器阵列对读出电路速度的需求,设计了基于嵌套密勒补偿的三级斩波放大器。论文详细介绍了所研究的两款读出电路的设计过程,包括各个子电路模块的设计和前仿、针对斩波技术的版图设计技术及后仿、版图的验证等。所设计的电路采用上华CSMC0.5μ m DPTM CMOS工艺进行流片。并将流片所得芯片进行封装,设计制作测试用的PCB进行测试。测试结果显示,红外探测器单元读出电路能放大幅值为357μ V,频率为500Hz的微弱信号;红外探测器阵列电路能对电压差为0.6mV,速度为3kHz的阵列信号进行放大,满足课题组所设计的红外探测器的需求。
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