一种红外图像传感器读出电路制造技术

本发明专利技术提供了一种红外图像传感器读出电路，包括：光生电流产生电路模块以及与之相连接的积分器电路模块和红外感应元件等效电阻模块；光生电流产生模块中，将红外感应元件等效电阻模块产生的电阻值转换为光生电流，并将光生电流传输给积分器模块，积分器模块将光生电流转换为电压并输出。通过暗像素单元和可调电阻消除了工艺偏差影响，并且提高了阵列输出一致性的读出电路，进而提高了红外图像传感器的图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种红外图像传感器读出电路。
技术介绍
随着科技的进步，社会的发展，人类对遥感探测，地球勘察，气象监测，医疗监测，军事安全探测的应用需求越来越高。现代红外图像传感器由于体积较小，应用方便等特点获得了广泛的应用。红外图像传感器利用红外感光阵列感受红外线的变化，之后通过读出电路对信号进行处理放大，最后利用ADC进行数模转换，获得红外图像信息。一般而言，红外感光阵列由于工艺原因，阵列一致性不高，为红外图像的后续处理带来了难度。红外图像传感器的读出电路有自积分，源跟随器，直接注入，电容反馈跨阻放大器等架构。而现行的几种架构均没有消除工艺偏差影响的功能，因此具有消除工艺偏差影响、提高阵列输出一致性的读出电路会大大提高红外图像传感器的图像质量。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种红外图像传感器读出电路。为了达到上述目的，本专利技术提供了红外图像传感器读出电路，包括：光生电流产生电路模块以及与之相连接的积分器电路模块和红外感应元件等效电阻模块；光生电流产生模块中，将红外感应元件等效电阻模块产生的电阻值转换为光生电流值，并将光生电流值传输给积分器模块，积分器模块将光生电流值转换为电压值。优选地，所述光生电流产生电路模块包括：电源正极、电源负极、偏压电源、暗像素单元等效电阻，PMOS管、可调电阻和译码器；其中，暗像素单元等效电阻的一端连接电源正极，另一端连接PMOS管的源极；该PMOS管的栅极连接偏压电源，该PMOS管的漏极与可调电阻的一端共同连接至一节点；该可调电阻具有多个开关，译码器控制该多个开关的启闭，从而实现可调电阻的阻值调整；该可调电阻的另一端与红外感应元件等效电阻模块的一端相连接，红外感应元件等效电阻模块的另一端与电源负极相连接；电流从电源正极流经暗像素单元等效电阻，进入PMOS管的源极，并从PMOS管的漏极从节点分流后的其中一支流流向可调电阻和红外感应元件等效电阻模块；另一个支流流向积分器模块。优选地，所述红外感应元件等效电阻模块中的红外感应元件等效电阻为多个，每个红外感应元件等效电阻对应一红外感应元件像素，且每个红外感应元件等效电阻均对应连接有一个NMOS管且与相应的NMOS管的源极相连接，每个NMOS管的漏极均与可调电阻的另一端相连接，这些NMOS管交替开启，使得红外感应元件等效电阻依次被连接于光生电流产生电路模块。优选地，所述偏压电源至少为两个。优选地，所述积分器模块包括运算放大器和积分电容；运算放大器的负向输入端连接于所述节点，正向输入端连接另一个偏压电源，运算放大器的输出端输出电压；积分电容的一端与运算放大器的负向输入端相连接，积分电容的另一端与运算放大器的输出端相连接。优选地，所述运算放大器为五管运算放大器。优选地，所述电源正极为VDD。优选地，所述电源负极为VSS。本专利技术通过采用暗像素单元及可调电阻消除了工艺偏差影响并且提高了阵列输出一致性的读出电路，进而提高了红外图像传感器的图像质量。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的红外图像传感器读出电路示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的可调电阻的电路示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合附图1-2和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。请参阅图1，本实施例中，红外图像传感器读出电路，包括：光生电流产生电路模块1以及与之相连接的积分器电路模块2和红外感应元件等效电阻模块3；光生电流产生模块1中，将红外感应元件等效电阻模块3产生的电阻值转换为光生电流，并将光生电流传输给积分器模块2，积分器模块2将光生电流转换为电压。请继续参阅图1，光生电流产生电路模块1包括：电源正极VDD、电源负极VSS、偏压电源V1、暗像素单元等效电阻Rdark，PMOS管、可调电阻Rt和译码器Y；其中，暗像素单元等效电阻Rdark的一端连接电源正极VDD，另一端连接PMOS管的源极M1；该PMOS管的栅极连接偏压电源V1，该PMOS管的漏极与可调电阻Rt的一端共同连接至一节点N1。请参阅图2，该可调电阻Rt具有多个开关S0～Sn，可调电阻Rt具有多个子电阻R0～Rn分别与多个开关S0～Sn一一对应，译码器Y控制该多个开关S0～Sn的启闭，从而实现可调电阻Rt的阻值调整；请参阅图1，该可调电阻Rt的另一端与红外感应元件等效电阻模块3的一端相连接，红外感应元件等效电阻模块3中的红外感应元件等效电阻Rdet的另一端与电源负极VSS相连接；电流从电源正极VDD流经暗像素单元等效电阻Rdark，进入PMOS管的源极M1，并从PMOS管的漏极从节点n1分流后的其中一支流流向可调电阻Rt和红外感应元件等效电阻模块3；另一个支流流向积分器模块2。本实施例中，红外感应元件等效电阻模块3中红外感应元件等效电阻Rdet为多个，每个红外感应元件等效电阻Rdet对应一红外感应元件像素，且每个红外感应元件等效电阻Rdet均对应连接有一个NMOS管且与相应的NMOS管的源极相连接，每个NMOS管的漏极均与可调电阻Rt的另一端相连接，这些NMOS管交替开启，使得红外感应元件等效电阻Rdet交替被连接于光生电流产生电路模块1。这里，积分器模块2包括运算放大器OPA1和积分电容C1；运算放大器OPA1的负向输入端连接于节点N1，正向输入端连接另一个偏压电源V2，运算放大器OPA1的输出端VOUT输出电压；积分电容C1的一端与运算放大器OPA1的负向输入端相连接，积分电容C1的另一端与运算放大器OPA1的输出端相连接。暗像素等效电阻Rdark流过的电流为I1，红外感光元件等效电电阻Rdet流过的电流为I2。则在节点N1流向积分器模块2的电流I3为：I3＝I1-I2当红外感光元件受到不同红外线照射时，红外感光元件等效电阻Rdet发生不同变化，相应的通过Rdet的电流I2不同，而暗像素单元由于未受红外线照射，暗像素单元等效电阻Rdark不变，因此，二者电流的差I3随红外线照射的变化而变化，从而导致积分器OPA1的输出端VOUT的电压随之发生变化。这里，运算放大器为五管运算放大器。暗像素单元采用的暗像素器件与红外感光元件为同种器件，区别在于暗像素器件未受红外线照射。当工艺发生变化时，暗像素器件和红外感光元件发生同种变化，二者的等效电阻会发生同向变化，通过将二者产生的电流相减，由此可以消除工艺偏差带来的影响。当红外感光元件等效电阻Rdet有偏差时，可以通过调整可调电阻Rt消除各个红外感光元件等效电阻Rdet的偏差，保证整个阵列的一致性。这里，积分器OPA1输出端VOUT的输出电压为： V O U T = I 3 C 1 ∫ d t ]]>从上式可以看出，电流I1和I2的差I3与VOUT成正比，当不同红外线照射下，输出不同电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外图像传感器读出电路，其特征在于，包括：光生电流产生电路模块以及与之相连接的积分器电路模块和红外感应元件等效电阻模块；光生电流产生模块中，将红外感应元件等效电阻模块产生的电阻值转换为光生电流值，并将光生电流值传输给积分器模块，积分器模块将光生电流值转换为电压值。

【技术特征摘要】
1.一种红外图像传感器读出电路，其特征在于，包括：光生电流产生电路模块以及与之相连接的积分器电路模块和红外感应元件等效电阻模块；光生电流产生模块中，将红外感应元件等效电阻模块产生的电阻值转换为光生电流值，并将光生电流值传输给积分器模块，积分器模块将光生电流值转换为电压值。2.根据权利要求1所述的红外图像传感器读出电路，其特征在于，所述光生电流产生电路模块包括：电源正极、电源负极、偏压电源、暗像素单元等效电阻，PMOS管、可调电阻和译码器；其中，暗像素单元等效电阻的一端连接电源正极，另一端连接PMOS管的源极；该PMOS管的栅极连接偏压电源，该PMOS管的漏极与可调电阻的一端共同连接至一节点；该可调电阻具有多个开关，译码器控制该多个开关的启闭，从而实现可调电阻的阻值调整；该可调电阻的另一端与红外感应元件等效电阻模块的一端相连接，红外感应元件等效电阻模块的另一端与电源负极相连接；电流从电源正极流经暗像素单元等效电阻，进入PMOS管的源极，并从PMOS管的漏极从节点分流后的其中一支流流向可调电阻和红外感应元件等效电阻模块；另一个支流流向积分器模块。3.根据权利要求2所述的红...

【专利技术属性】
技术研发人员：段杰斌，皮常明，温建新，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31