一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，属于红外焦平面阵列探测器的技术领域。红外焦平面阵列读出电路，包括：数据采集单元、信号处理单元、转换结果分行输出单元、寄存器，信号处理单元包括：积分信号分行单元，两个单斜率模数转换器。本发明专利技术降低了AD转换时钟频率，红外焦平面阵列读出电路规模不变时降低一半AD转换时钟频率或红外焦平面阵列读出电路规模扩大一倍时保持其AD转换时钟频率与原规模一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，属于红外焦平面阵列探测器的

技术介绍
随着CMOS超大规模集成电路技术、红外焦平面技术以及数字集成电路技术的不断发展，人们逐渐意识到将红外焦平面的模拟输出信号转变为数字信号输出，可以提高信号在传输过程中的抗干扰能力，提高信号的信噪比，同时这也是第三代红外焦平面技术不断小型化、不断提高集成度的发展趋势。红外焦平面片上模数转换器（ADC）技术是实现将红外焦平面模拟信号输出转变为数字信号输出的一项非常关键的技术，读出电路的片上ADC是红外焦平面读出电路数字化中非常关键的器件，对于红外焦平面数字化后的最终性能起着决定性的影响。ADC的种类和架构比较多，使得读出电路的设计过程中往往遇到多种选择。非制冷红外焦平面探测器在室温下工作，具有低成本、低功耗、小型化和高可靠性等优点，被广泛应用于军事和民用领域。随着非制冷红外焦平面阵列的增大，对AD转换时钟的频率要求越来越高。非制冷红外焦平面探测器读出电路和探测单元希望可以单片集成，考虑到二者兼容性问题，非制冷红外焦平面探测器读出电路受限于探测单元的制作工艺所以研究一种红外焦平面阵列读出电路的分行复用的模数转换结构具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，包括：将红外焦平面阵列探测器的探测信号转换为积分信号的数据采集单元，将积分信号按照红外焦平面阵列奇偶性分别进行模数转换得到奇数行数字信号、偶数行数字信号的信号处理单元，将奇数行数字信号、偶数行数字信号分行输出的转换结果分行输出单元，存储转换结果分行输出单元输出数据的寄存器，所述信号处理单元的输入端接信号采集单元，所述转换结果分行输出单元的第一输入端接信号处理单元第一输出端，转换结果分行输出单元的第二输入端接信号处理单元的第二输出端，所述寄存器接所述转换结果分行输出单元的输出端，其中，所述信号处理单元包括：将积分信号按照红外焦平面阵列的奇偶性分离输出奇数行积分信号、偶数行积分信号的积分信号分行单元，两个单斜率模数转换器，一个单斜率模数转换器输入端接奇数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第一输入端；另一个单斜率模数转换器输入端接偶数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第二输入端。作为所述红外焦平面阵列读出电路的进一步优化方案，所述积分信号分行单元包括第一、第二传输门器件，第一、第二积分电容，其中，第一传输门器件：输入端接积分信号，两个控制端接一对反相控制信号，输出端接第一积分电容下极板；第二传输门器件：输入端接积分信号，第一控制端接所述第一传输门器件的第二控制端，第二控制端接所述第一传输门器件的第一控制端，输出端接第二积分电容下极板；第一积分电容上级板接地，第二积分电容上级板接地；所述第一积分电容下极板相对于上级板的电压为奇数行积分信号时，第二积分电容下极板相对于上级板的电压为偶数行积分信号，所述第一积分电容下极板相对于上级板的电压为偶数行积分信号时，第二积分电容下极板相对于上级板的电压为奇数行积分信号。作为所红外焦平面阵列读出电路的进一步优化方案，所述单斜率模数转换器包括：斜波信号发生器、比较器、与非门运算器件、输出计数器，其中：斜波信号发生器，输入端接复位信号，比较器：一个输入端接奇数行积分信号或者偶数行积分信号，另一个输入端接斜波信号发生器输出的单斜率模拟信号，与非门器件：一个输入端接比较器输出端，另一个输入端接时钟信号，计数器：一个输入端接与非门器件输出端，另一个输入端接复位信号，输出奇数行数字信号或者偶数行数字信号。作为所述红外焦平面阵列读出电路的进一步优化方案，所述转换结果分行输出单元包括：第三、第四传输门器件，第三传输门器件：输入端接奇数行数字信号或者偶数行数字信号，两个控制端接一对反相控制信号，输出端接寄存器，第四传输门器件：输入端接偶数行数字信号或者奇数行数字信号，第一控制端接所述第三传输门器件的第二控制端，第二控制端接所述第三传输门器件的第一控制端，输出端接寄存器。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果：降低了AD转换时钟频率，红外焦平面阵列读出电路规模不变时降低一半AD转换时钟频率或红外焦平面阵列读出电路规模扩大一倍时保持其AD转换时钟频率与原规模一致。附图说明图1是本专利技术一个实施例的电路结构示意图。图2是本专利技术一个实施例的整体时序示意图。图3是本专利技术一个实施例的积分输入分行选择结构示意图。图4是本专利技术一个实施例的单斜率模数转换器的电路示意图。图5是本专利技术一个实施例中两个单斜率模数转换器的转换时序示意图。图6是本专利技术一个实施例的转换结果分行输出单元的电路示意图。图中标号说明：TG1、TG2、TG3、TG4为第一至第四传输门器件，C1、C2为第一、第二积分电容。具体实施方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示的分行复用的红外焦平面阵列读出电路，包括：将红外焦平面阵列探测器的探测信号转换为积分信号的数据采集单元，将积分信号按照红外焦平面阵列奇偶性分别进行模数转换得到奇数行数字信号、偶数行数字信号的信号处理单元，将奇数行数字信号、偶数行数字信号分行输出的转换结果分行输出单元，存储转换结果分行输出单元输出数据的寄存器。信号处理单元的输入端接信号采集单元，转换结果分行输出单元的第一输入端接信号处理单元第一输出端，转换结果分行输出单元的第二输入端接信号处理单元的第二输出端，寄存器接所述转换结果分行输出单元的输出端，信号处理单元包括：将积分信号按照红外焦平面阵列的奇偶性分离输出奇数行积分信号、偶数行积分信号的积分信号分行单元，两个单斜率模数转换器（AD1、AD2），一个单斜率模数转换器输入端接奇数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第一输入端；另一个单斜率模数转换器输入端接偶数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第二输入端。对于将n个转换结果分行输出的红外焦平面阵列读出电路，包括n个寄存器，n为单斜率模数转换器的比特数。每个寄存器分别于相应转换结果分行输出单元连接，n个寄存器存储单斜率ADC的n bits转换结果等待输出。图1所示的红外焦平面阵列读出电路的整体时序图如图2所示，假设红外焦平面阵列读出电路按由上至下的模式工作，不妨设第2k行在第2kT时刻完成积分（T为一行的时间），由积分结果分行输入将积分结果送到ADC2，开始由ADC2进行AD转换，那么在第2kT~(2k+2)T时刻第2k行由ADC2使用两行的时间，即2T，完成AD转换，并在(2k+2)T时刻由转换结果分行输出将转换结果送到寄存器组存储，在第(2k+2)T~(2k+3)T时刻第2k行的转换结果使用一行的时间，即m，完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，包括：将红外焦平面阵列探测器的探测信号转换为积分信号的数据采集单元，其特征在于：还包括：将积分信号按照红外焦平面阵列奇偶性分别进行模数转换得到奇数行数字信号、偶数行数字信号的信号处理单元，将奇数行数字信号、偶数行数字信号分行输出的转换结果分行输出单元，存储转换结果分行输出单元输出数据的寄存器，所述信号处理单元的输入端接信号采集单元，所述转换结果分行输出单元的第一输入端接信号处理单元第一输出端，转换结果分行输出单元的第二输入端接信号处理单元的第二输出端，所述寄存器接所述转换结果分行输出单元的输出端，其中，所述信号处理单元包括：将积分信号按照红外焦平面阵列的奇偶性分离输出奇数行积分信号、偶数行积分信号的积分信号分行单元，两个单斜率模数转换器，一个单斜率模数转换器输入端接奇数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第一输入端；另一个单斜率模数转换器输入端接偶数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第二输入端。

【技术特征摘要】
1.一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，包括：
将红外焦平面阵列探测器的探测信号转换为积分信号的数据采集单元，
其特征在于：还包括：
将积分信号按照红外焦平面阵列奇偶性分别进行模数转换得到奇数行数字
信号、偶数行数字信号的信号处理单元，
将奇数行数字信号、偶数行数字信号分行输出的转换结果分行输出单元，
存储转换结果分行输出单元输出数据的寄存器，
所述信号处理单元的输入端接信号采集单元，所述转换结果分行输出单元的第一输入端接信号处理单元第一输出端，转换结果分行输出单元的第二输入端接信号处理单元的第二输出端，所述寄存器接所述转换结果分行输出单元的输出端，
其中，所述信号处理单元包括：将积分信号按照红外焦平面阵列的奇偶性分离输出奇数行积分信号、偶数行积分信号的积分信号分行单元，两个单斜率模数转换器，一个单斜率模数转换器输入端接奇数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第一输入端；另一个单斜率模数转换器输入端接偶数行积分信号，输出端接转换结果分行输出单元的第二输入端。
2.根据权利要求1所述的一种分行复用的红外焦平面阵列读出电路，其特征在于：所述积分信号分行单元包括第一、第二传输门器件，第一、第二积分电容，其中，
第一传输门器件：输入端接积分信号，两个控制端接一对反相控制信号，输出端接第一积分电容下极板；
第二传输门器件：输入端接积分信号，第一控制端接所述第一传输门器件的第二控制端，第二控制端接...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱汪龙，韦良忠，刘燕，刘勇，
申请(专利权)人：无锡艾立德智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32