一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，相对于传统的红外焦平面读出电路，本发明专利技术将列级处理电路与输出缓冲级用列级模/数转换电路(ADC)替代，直接输出数字信号，即实现片上数字化系统。并且采用两套时钟脉冲及两套电源，其中低速脉冲及高电源用于像素阵列处理单元及ADC预处理单元，有利于降低功耗、增大摆幅、提高读出电路的整体信噪比，而高速脉冲及较低电源用于列级ADC处理单元，有利于进一步降低功耗及大幅度的提高读出速率。最后，有别于传统红外焦平面读出电路奇偶行串行读出，采用奇行、偶行分别读出的方式，可又将读出速率提高一倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及探测器
，尤其涉及一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路。
技术介绍
红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于预警探测、情报侦察、毁伤效果评估以及农牧业、森林资源的调查、气象预报，地热分布、地震、火山活动，太空天文探测等军事和民事领域。跨入21世纪以来，红外焦平面阵列技术飞速发展，目前正向超高密度集成、高性能、小型化以及智能化等方向发展，而当前的传统的处理方式是通过固定的读出频率将像元的模拟信号读出。同时，按照同样的读出频率用一个片外的单片ADC对读出来的模拟信号进行模数转换，从而实现像元信息的数字化，以方便接下来的算法处理等。但是该种方式随着红外焦平面规模的不断增大，会对ADC的转换速率提出非常高的要求，同时在电路板级传输过程中，也会对模拟信号带来一定的干扰，从而降低信号的信噪比。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，用以解决现有技术中红外焦平面读出电路ADC的转换速率低的问题。为解决上述问题，本专利技术主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，该电路包括：像素阵列处理单元，用于接收光信号，完成光电信号的转换、积分和复位处理，并将复位处理后的信号按照奇行、偶行分别发送给奇行ADC预处理单元和偶行ADC预处理单元；所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元，用于将所述像素阵列处理单元发送来的信号进行处理，将处理后得到的电荷信号转换为电压信号，并将所述电压信号分别发送给奇行ADC处理单元和偶行ADC处理单元；所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元，用于根据所述电压信号将模拟信号转化为数字信号并且逐列进行输出；所述像素阵列处理单元的阵列规模为N×M，所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元的阵列规模为N×1，所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元的阵列规模为N×1。优选地，所述像素阵列处理单元、所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元采用低速时钟控制信号产生电路产生的低速时钟控制信号进行控制；所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元采用高速时钟控制信号产生电路产生的高速时钟控制信号进行控制，并通过低电源进行供电。优选地，所述低速时钟控制信号产生电路的输入为低速脉冲与积分控制信号INT，并基于这两个信号产生一系列电路工作的内部时钟控制信号，所述内部时钟控制信号包括：行选择信号、列级ADC工作使能信号start_ADC，其中行选择信号控制所述像素阵列处理单元的信号按照奇行、偶行分别发送给奇行ADC预处理单元和偶行ADC预处理单元，列级ADC工作使能信号start_ADC控制所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元进行模数转换；所述高速时钟控制信号产生电路的输入为高速脉冲与列级ADC工作使能信号start_ADC，产生控制所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元工作的内部信号。优选地，所述高速脉冲为20-40MHz，所述低速脉冲为1-5MHz。优选地，所述像素阵列处理单元、所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元通过高电源进行供电。优选地，所述高电源的电压为3-5V。优选地，所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元通过低电源进行供电。优选地，所述低电源的电压为1.8-3V。本专利技术有益效果如下：相对于传统的红外焦平面读出电路，本专利技术将列级处理电路与输出缓冲级用列级模/数转换电路(ADC)替代，直接输出数字信号，即实现片上数字化系统。并且采用两套时钟脉冲及两套电源，其中低速脉冲及高电源用于像素阵列处理单元及ADC预处理单元，有利于降低功耗、增大摆幅、提高读出电路的整体信噪比，而高速脉冲及较低电源用于列级ADC处理单元，有利于进一步降低功耗及大幅度的提高读出速率。最后，有别于传统红外焦平面读出电路奇偶行串行读出，采用奇行、偶行分别读出的方式，可又将读出速率提高一倍。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1为本专利技术的列级数字化快照型红外焦平面读出电路的整体框图。图2为本专利技术的读出电路一帧的周期时序图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本专利技术的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。为了解决现有技术红外焦平面读出电路ADC的转换速率低的问题，本专利技术提供了一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，以下结合附图以及几个实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。本专利技术实施例提供的一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，参见图1，该电路包括：像素阵列处理单元，用于接收光信号，完成光电信号的转换、积分和复位处理，并将复位处理后的信号按照奇行、偶行分别发送给奇行ADC预处理单元和偶行ADC预处理单元；所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元，用于将所述像素阵列处理单元发送来的信号进行处理，将处理后得到的电荷信号转换为电压信号，并将所述电压信号分别发送给奇行ADC处理单元和偶行ADC处理单元；所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元，用于根据所述电压信号将模拟信号转化为数字信号并且逐列进行输出；所述像素阵列处理单元的阵列规模为N×M，所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元的阵列规模为N×1，所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元的阵列规模为N×1。相对于传统的红外焦平面读出电路，本专利技术将列级处理电路与输出缓冲级用列级模/数转换电路(ADC)替代，直接输出数字信号，即实现片上数字化系统。并且采用两套时钟脉冲及两套电源，其中低速脉冲及高电源用于像素阵列处理单元及ADC预处理单元，有利于降低功耗、增大摆幅、提高读出电路的整体信噪比，而高速脉冲及较低电源用于列级ADC处理单元，有利于进一步降低功耗及大幅度的提高读出速率。最后，有别于传统红外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，其特征在于，包括：像素阵列处理单元，用于接收光信号，完成光电信号的转换、积分和复位处理，并将复位处理后的信号按照奇行、偶行分别发送给奇行ADC预处理单元和偶行ADC预处理单元；所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元，用于将所述像素阵列处理单元发送来的信号进行处理，将得到的电荷信号转换为电压信号，并将所述电压信号分别发送给奇行ADC处理单元和偶行ADC处理单元；所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元，用于根据所述电压信号将模拟信号转化为数字信号并且逐列进行输出；所述像素阵列处理单元的阵列规模为N×M，所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元的阵列规模为N×1，所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元的阵列规模为N×1。

【技术特征摘要】
1.一种列级数字化快照型红外焦平面读出电路，其特征在于，包括：
像素阵列处理单元，用于接收光信号，完成光电信号的转换、积分和复位
处理，并将复位处理后的信号按照奇行、偶行分别发送给奇行ADC预处理单元
和偶行ADC预处理单元；
所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处理单元，用于将所述像素
阵列处理单元发送来的信号进行处理，将得到的电荷信号转换为电压信号，并
将所述电压信号分别发送给奇行ADC处理单元和偶行ADC处理单元；
所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元，用于根据所述电压信
号将模拟信号转化为数字信号并且逐列进行输出；
所述像素阵列处理单元的阵列规模为N×M，所述奇行ADC预处理单元和
所述偶行ADC预处理单元的阵列规模为N×1，所述奇行ADC处理单元和所述
偶行ADC处理单元的阵列规模为N×1。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述像素阵列处理单元、所述奇行ADC预处理单元和所述偶行ADC预处
理单元采用低速时钟控制信号产生电路产生的低速脉冲进行控制；
所述奇行ADC处理单元和所述偶行ADC处理单元采用高速时钟控制信号
产生电路产生的高速脉冲进行控制，并通过低电源进行供电。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述低速时钟控制信号产生电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉晶晶，于艳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11