一种读出电路以及包括这种读出电路的探测设备制造技术

本发明专利技术涉及一种读出电路包括一个或多个像素读出模块，配置为将光电二极管输出的电流信号转化为电压信号，每个所述像素读出模块包括第一源跟随器；一个或多个列级传输模块，其中每个所述列级传输模块包括第二源跟随器；输出级传输模块，配置为对所述一个或多个列级传输模块的输出信号进行缓冲；其中所述输出级传输模块电连接在其输出端与第一输入端之间的、与所述第一源跟随器相应的第一校准单元和与所述第二源跟随器相应的第二校准单元，二者共同配置为对所述输出级传输模块的输出信号进行校准以消除所述第一和第二源跟随器引入的偏差。本发明专利技术还涉及一种探测设备。

A readout circuit and a detection device including the readout circuit

【技术实现步骤摘要】
一种读出电路以及包括这种读出电路的探测设备
本专利技术涉及一种读出电路，特别地涉及一种焦平面读出电路以及包括这种读出电路的探测设备。
技术介绍
红外焦平面探测器组件在光学探测领域发挥着重要作用，而红外焦平面读出电路则是红外探测器组件的重要组成部分。在组件中，红外焦平面探测器阵列将采集到的物理信号转换为了电信号，但是焦平面阵列中数量庞大的信号在未经处理时难以读出，因此需要读出电路对其进行依序读出，同时进行进一步处理。所描述的用于红外焦平面大阵列探测设备内读出电路的校准电路，工作时源跟随器将像素内部的电压传输到列级电路中，在列级电路中通过相反的源跟随器种类抬升电压后，将电压输出到输出级的单位增益运放通过单位增益运放将信号输出到片外。因为源跟随器在输入电压变化时阈值电压的大小会发生变化，因此会产生一个非均匀性。并且由于在大阵列输出电路中，由于长距离连线的寄生效应会引入寄生电阻，从而导致不同空间位置上的像素点的电压存在空间的非均匀性。此外，大规模阵列也会导致寄生电容电阻随之上升，同时导致输出速率的降低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种读出电路，包括一个或多个像素读出模块，配置为将光电二极管输出的电流信号转化为电压信号，每个所述像素读出模块包括第一源跟随器；一个或多个列级传输模块，其中每个所述列级传输模块包括第二源跟随器；输出级传输模块，配置为对所述一个或多个列级传输模块的输出信号进行缓冲；其中所述输出级传输模块包括电连接在其输出端与第一输入端之间的、与所述第一源跟随器相应的第一校准单元和与所述第二源跟随器相应的第二校准单元，二者共同配置为对所述输出级传输模块的输出信号进行校准以消除所述第一和第二源跟随器引入的偏差。特别的，所述第一源跟随器至少包括第一晶体管，其控制极配置为接收所述探测信号，其第一极配置为接收电源电平或者地电平，其第二极电连接到相应的所述列级传输模块的输如端；以及所述第二源跟随器至少包括第二晶体管，其控制极配置为接收所述像素输出模块的输出，其第一极配置为接收地电平或者电源电平，其第二极电连接到所述输出级传输模块的第二输入端；其中所述第一晶体管和第二晶体管的类型彼此互补。特别的，所述第一校准单元包括第三晶体管，其控制极配置为接收所述输出级传输模块的输出，其第一极配置为接收电源电平或地电平，其第二极电连接到所述第二校准单元；所述第二校准单元包括第四晶体管，其控制极与所述第三晶体管的第二极电连接，其第一极电连接到所述输出级传输模块的所述第一输入端，其第二极配置为接收地电平或电源电平。特别的，所述第三晶体管与所述第一晶体管类型相同尺寸相同，和/或所述第四晶体管与所述第二晶体管类型相同尺寸相同。特别的，所述列级传输模块还包括第一电流源，其电连接在所述第一晶体管的第二极以及地电平或电源电平之间；第一电容，其第一极板电连接到所述第一晶体管的第二极，其第二极板配置为接收地电平。特别的，所述输出级传输模块还包括第二电流源，其电连接在所述第二晶体管的第二极以及电源电平或地电平之间。特别的，所述第一电容和所述第一电流源分别通过第一和第二开关与所述第一晶体管的第二极电连接，其中所述第一和第二开关的状态被与相应行对应的第一开关信号控制。特别的，所述输出级传输模块的第二输入端和所述第二电流源分别通过第三和第四开关与所述第二晶体管的第二极电连接，其中所述第三和第四开关的状态被与相应列对应的第二开关信号控制。特别的，所述输出级传输模块包括运算放大器，其反向端作为所述输出级传输模块的第一输入端，其同相端作为输出级传输模块的第二输入端，其输出端作为输出级传输模块的输出端。本申请还提供了一种探测设备，其中所述探测设备包括前述任一种读出电路。本专利技术主要可以被应用于大规模红外焦平面阵列读出电路，包括了光导型红外焦平面读出电路和光子型红外焦平面读出电路。本专利技术可以被应用于紫外APD焦平面阵列读出电路。其不但能降低读出电路非线性偏差对设备读出结果的影响，同时还能通过电流与电压分路传输的方式减少大阵列电路中寄生电容和寄生电阻对输出电压的影响。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：图1是传统无校准读出电路；图2是根据本专利技术的一个实施例具有非线性校准功能读出电路示意图；图3是根据本专利技术的一个实施例具有非线性校准功能读出电路工作时序图；图4是根据本专利技术的一个实施例具有非线性校准和大阵列校准功能的读出电路示意图；图5是根据本专利技术一个实施例两种读出电路输入与输出电压的仿真结果图；图6为根据本专利技术一个实施例一种探测设备架构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。晶体管可指任何结构的晶体管，例如场效应晶体管(FET)或者双极型晶体管(BJT)。当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极；当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极。图1为传统无校准读出电路。如图所示，传统无校准读出电路包括作为示例的单个像素读出模块11、列级传输模块12和输出级传输模块13。其中像素读出模块11，用于将光电二极管输出的电流信号转化为电压信号，在一个像素阵列中可以有多个这样的像素电路。列级传输模块12，即为整个像素阵列中同一列像素的读出传输电路，同一列的像素电路共用一个列级传输模块12，其用于将同列不同行的像素级电路转化的电信号读出并依照阵列顺序依次传输给输出级传输模块13。输出级传输模块13，为整个像素阵列中多个列级像素共同的传输电路，多个列级电路共用一个输出级传输模块13，其用于将多个列级电路信号读出并传输。上述结构在实际应用中输出电压会不可避免的产生一定的偏差。本文中“偏差”是指像素内部源跟随器晶体管115和列级源跟随器晶体管124的阈值电压对输出信号会产生影响，如果由于工艺失配的影响导致晶体管115和晶体管124的阈值电压产生非线性的变化，会因此导致源跟随器输出的电压与理想电压之间的差异。这种偏差经过输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种读出电路，包括：/n一个或多个像素读出模块，配置为将光电二极管输出的电流信号转化为电压信号，每个所述像素读出模块包括第一源跟随器；/n一个或多个列级传输模块，其中每个所述列级传输模块包括第二源跟随器；/n输出级传输模块，配置为对所述一个或多个列级传输模块的输出信号进行缓冲；/n其中所述输出级传输模块包括电连接在其输出端与第一输入端之间的、与所述第一源跟随器相应的第一校准单元和与所述第二源跟随器相应的第二校准单元，二者共同配置为对所述输出级传输模块的输出信号进行校准以消除所述第一和第二源跟随器引入的偏差。/n

【技术特征摘要】
1.一种读出电路，包括：
一个或多个像素读出模块，配置为将光电二极管输出的电流信号转化为电压信号，每个所述像素读出模块包括第一源跟随器；
一个或多个列级传输模块，其中每个所述列级传输模块包括第二源跟随器；
输出级传输模块，配置为对所述一个或多个列级传输模块的输出信号进行缓冲；
其中所述输出级传输模块包括电连接在其输出端与第一输入端之间的、与所述第一源跟随器相应的第一校准单元和与所述第二源跟随器相应的第二校准单元，二者共同配置为对所述输出级传输模块的输出信号进行校准以消除所述第一和第二源跟随器引入的偏差。


2.根据权利要求1所述的读出电路，其中
所述第一源跟随器至少包括第一晶体管，其控制极配置为接收所述探测信号，其第一极配置为接收电源电平或者地电平，其第二极电连接到相应的所述列级传输模块的输如端；以及
所述第二源跟随器至少包括第二晶体管，其控制极配置为接收所述像素输出模块的输出，其第一极配置为接收地电平或者电源电平，其第二极电连接到所述输出级传输模块的第二输入端；
其中所述第一晶体管和第二晶体管的类型彼此互补。


3.如权利要求2所述的读出电路，其中
所述第一校准单元包括第三晶体管，其控制极配置为接收所述输出级传输模块的输出，其第一极配置为接收电源电平或地电平，其第二极电连接到所述第二校准单元；
所述第二校准单元包括第四晶体管，其控制极与所述第三晶体管的第二极电连接，其第一极电连接到所述输出级传输模块的所述第一输入端，其第二极配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兆丰，牛育泽，卓毅，
申请(专利权)人：北京贯月芯通科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11