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甚长波红外焦平面超大电荷容量数字读出电路技术
1
作者 毛文彪 陈楠 +6 位作者 张济清 钟昇佑 姚立斌 王向前 丛树仁 师奕峰 李正芬 《红外技术》 北大核心 2025年第8期929-936,共8页
甚长波红外探测器在红外成像系统、光谱探测和深空探测等中有着重要应用。相比于中波和长波探测器,甚长波红外探测器的光电流和暗电流明显增加,探测器的偏置电压更加离散和敏感,本文采用数字积分技术和多电源域技术,解决了甚长波探测器... 甚长波红外探测器在红外成像系统、光谱探测和深空探测等中有着重要应用。相比于中波和长波探测器,甚长波红外探测器的光电流和暗电流明显增加,探测器的偏置电压更加离散和敏感,本文采用数字积分技术和多电源域技术,解决了甚长波探测器的温度灵敏度受到积分时间限制和宽偏置电压范围要求等问题。采用0.13μm的CMOS工艺,设计并流片加工了面阵规格分别为320×256(像元中心间距为30μm)和640×512(像元中心间距为25μm)的两款数字读出电路,ADC位数为16bit,电荷容量达到11.8 Ge^(-),探测器偏置电压范围扩展到2.2 V,经测试,两款电路的功耗分别为53.1m W和149.6 m W(@100 Hz帧频)。耦合了320×256和640×512甚长波碲镉汞红外探测器,半阱条件下,NETD分别达到8.01 mK和9.29 mK,积分时间10 ms时,动态范围达到90 dB以上。本文的数字积分读出电路与传统模拟积分读出电路相比,显著地扩展了电荷容量,延长了甚长波探测器的积分时间,有效提升了温度灵敏度和动态范围。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 数字读出电路 甚长波红外探测器 数字像元 超大电荷容量
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数字红外焦平面探测器(特邀) 被引量：2
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作者 姚立斌 陈楠 +4 位作者 胡窦明 王英 毛文彪 钟昇佑 张济清 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期90-100,共11页
相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦... 相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦平面探测器的区别与特点;然后,又详细介绍了列级ADC数字读出集成电路以及数字像元读出集成电路的架构及具体电路模块,分析了数字读出集成电路的各模块电路及与性能的关系,并展望了数字读出集成电路的技术发展趋势。随着红外焦平面探测器向大面阵、小像元及高性能发展,对数字读出集成电路也提出更高的技术要求。通过读出集成电路架构以及模块电路的技术提升,列级ADC数字读出集成电路将普遍应用于大面阵、小像元红外焦平面探测器,而数字像元读出集成电路将普遍应用于长波红外焦平面探测器。 展开更多
关键词 数字红外焦平面探测器 数字读出集成电路 列级ADC数字读出集成电路 数字像元读出集成电路
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基于15位像素级模数转换器的640×512规格中波红外成像用48 mW数字读出电路 被引量：3
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作者 于善哲 张雅聪 +6 位作者 牛育泽 周晔 卓毅 马丁 鲁文高 陈中建 李向阳 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期785-791,共7页
提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低... 提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构,仅占约54μm^(2)面积,以满足15μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512规格的数字读出电路。测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me^(-)。在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116μV,峰值信噪比为84 dB。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 数字读出电路 像素级单斜率模数转换器 功耗自适应比较器
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