【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外相机成像，尤其涉及一种星载红外相机集成化处理电路。
技术介绍
1、随着星载红外相机分辨率和幅宽的不断提高，红外探测器规模越来越大，探测器工作所需的偏置电压路数、驱动时序路数以及探测器输出的信号路数均急剧增加，红外成像电路系统选用标准集成电路通过pcb互联的传统设计方案已无法满足新一代星载红外相机的需求，亟需寻找一种新的解决方案提高红外成像电路的集成度，降低成像电路系统的体积、重量和功耗。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种星载红外相机集成化处理电路，偏置驱动模块、模拟前端处理模块和时序控制及数据编码模块均设计为专用芯片，三款专用芯片与主控fpga及外围电路即可构成红外成像电路最小系统，具有8路模拟信号处理、28路偏置电压产生、24路驱动时序产生的能力，具有高集成度、轻小型化的特点。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种星载红外相机集成化处理电路，包括：
3、偏置驱动模块，用于产生红外探测器工作所需的多路低噪声偏置驱动电压；
4、模拟前端处理模块，用于对红外探测器输出的多路模拟信号进行电平调理、增益放大和模数转换，输出多路串行lvds数据；
5、时序控制及数据编码模块，用于根据主控fpga发送的主时钟信号、行同步信号、帧同步信号和spi接口信号，产生红外探测器工作所需的多路时序信号、偏置驱动模块的工作时序和模拟前端处理模块的工作时序；对模拟前端处理模块输出的多路串行lvd
6、主控fpga，用于产生主时钟信号、行同步信号和帧同步信号；将上位机发送的控制指令转换为spi接口信号，对时序控制及数据编码模块进行控制；
7、红外探测器，用于在偏置驱动模块和时序控制及数据编码模块的驱动下，将光信号转为多路模拟电信号输出。
8、在上述星载红外相机集成化处理电路中，偏置驱动模块设计为偏置驱动芯片，偏置驱动芯片内部包括：高精度低温漂基准电压源、多通道12bitdac、输出驱动电路、第一spi接口电路和多通道数据寄存器；其中，第一spi接口电路收到外部控制指令，将电压配置数据存储到各通道数据寄存器中，在指定时刻将通道数据寄存器中存储的电压配置数据更新给多通道12bitdac，多通道12bitdac输出的电压信号经输出驱动电路扩流后，产生红外探测器工作所需的多路低噪声偏置驱动电压。
9、在上述星载红外相机集成化处理电路中，
10、高精度低温漂基准电压源输出电压为1.92v，为多通道12bitdac提供高精度低温漂参考电压；
11、多通道12bitdac包含28个12bitdac，每路dac的输出电压范围为0～5.12v；
12、输出驱动电路包括28路输出驱动电路，一路输出驱动电路对一路dac输出的电压信号进行驱动缓冲和扩流输出，每路输出驱动电路设计反馈端；
13、在上述星载红外相机集成化处理电路中，第一spi接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；其中，
14、在普通模式下，主控fpga通过不同的片选信号选定不同片偏置驱动芯片，多片偏置驱动芯片的输入数据与输出数据与主控fpga并行连接；
15、在菊花链模式下，主控fpga仅通过一个片选信号连接多片偏置驱动芯片的片选管脚，主控fpga的spi数据输出接第一片偏置驱动芯片的数据输入，第一片偏置驱动芯片的数据输出接第二片偏置驱动芯片的数据输入，以此类推，最后一片偏置驱动芯片的数据输出接主控fpga的数据输入，菊花链模式下多片偏置驱动芯片与主控fpga的数据构成一个环路。
16、在上述星载红外相机集成化处理电路中，模拟前端处理模块设计为模拟前端处理芯片，模拟前端处理芯片内部包括：8路单端转差分电路、8路背景扣除电路、8路全差分可编程增益放大电路、8路14bit模数转换电路、高速串行lvds电路和第二spi接口电路；
17、单端转差分电路，用于将探测器输出的单端模拟信号转换为全差分模拟信号；
18、背景扣除电路，用于对全差分模拟信号进行电平调理，得到差值信号；
19、全差分可编程增益放大电路，设置8档增益，用于对差值信号进行增益放大，以匹配14bits模数转换器的输入范围；
20、14bit模数转换电路，用于将放大后的差值信号进行14bit量化，并将量化结果输出给高速串行lvds电路；
21、高速串行lvds电路，用于将14bits量化数据转换为串行lvds数据输出，同时伴随一路随路时钟dco和字时钟fco输出，以确保时序控制及数据编码模块正确接收数据，串行lvds数据采用随路时钟双沿输出方案，以提高数据传输效率；
22、第二spi接口电路，用于接收外部控制指令，对模拟前端处理芯片的增益、背景扣除电平参数进行设置。
23、在上述星载红外相机集成化处理电路中，每路背景扣除电路包括：一路减法电路和一路14bits数模转换电路；
24、14bits数模转换电路，用于输出直流电平；
25、减法电路，用于将单端转差分电路输出的全差分模拟信号与14bits数模转换器输出的直流电平相减，得到差值信号。
26、在上述星载红外相机集成化处理电路中，第二spi接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；
27、在普通模式下，主控fpga通过不同的片选信号选定不同片模拟前端处理芯片，多片模拟前端处理芯片的输入数据与输出数据与主控fpga并行连接；
28、在菊花链模式下，主控fpga仅通过一个片选信号连接多片模拟前端处理芯片的片选管脚，主控fpga的spi数据输出接第一片模拟前端处理芯片的数据输入，第一片模拟前端处理芯片的数据输出接第二片模拟前端处理芯片的数据输入，以此类推，最后一片模拟前端处理芯片的数据输出接主控fpga的数据输入，菊花链模式下多片模拟前端处理芯片与主控fpga的数据构成一个环路。
29、在上述星载红外相机集成化处理电路中，时序控制及数据编码模块设计为时序控制及数据编码芯片，时序控制及数据编码芯片内部包括：主备检测电路、时序产生电路、数据编码电路和第三spi接口电路；
30、主备检测电路包括主份输入口和备份输入口，用于通过主份输入口或备份输入口接收主控fpga发送的主时钟信号、行同步信号和帧同步信号；
31、时序产生电路，用于根据接收到的主控fpga发送的主时钟信号、行同步信号和帧同步信号，产生红外探测器工作所需的多路时序信号，各时序信号的初始状态、工作周期、脉冲宽度及各时序信号之间的相位关系；产生偏置驱动模块的工作时序和模拟前端处理模块的工作时序；
32、数据编码电路，用于接收模拟前端处理模块输出的多路串行lvds数据及随路时钟dco和字时钟fco；根据时序产生电路产生的红外探测器工作所需的多路时序信号对多路串行lvds数据码流进行数据有效性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，偏置驱动模块设计为偏置驱动芯片，偏置驱动芯片内部包括：高精度低温漂基准电压源、多通道12bitDAC、输出驱动电路、第一SPI接口电路和多通道数据寄存器；其中，第一SPI接口电路收到外部控制指令，将电压配置数据存储到各通道数据寄存器中，在指定时刻将通道数据寄存器中存储的电压配置数据更新给多通道12bitDAC，多通道12bitDAC输出的电压信号经输出驱动电路扩流后，产生红外探测器工作所需的多路低噪声偏置驱动电压。
3.根据权利要求2所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，第一SPI接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；其中，
5.根据权利要求1所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，模拟前端处理模块设计为模拟前端处理芯片，模拟前端处理芯片内部包括：8路单端转差分电路、8路背景扣除电路、8路全差分可编程增益放大电路、8路14bi
6.根据权利要求5所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，每路背景扣除电路包括：一路减法电路和一路14bits数模转换电路；
7.根据权利要求5所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，第二SPI接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；
8.根据权利要求1所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，时序控制及数据编码模块设计为时序控制及数据编码芯片，时序控制及数据编码芯片内部包括：主备检测电路、时序产生电路、数据编码电路和第三SPI接口电路；
9.根据权利要求8所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，主备检测电路，用于：
10.根据权利要求8所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，第三SPI接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；
...【技术特征摘要】
1.一种星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，偏置驱动模块设计为偏置驱动芯片，偏置驱动芯片内部包括：高精度低温漂基准电压源、多通道12bitdac、输出驱动电路、第一spi接口电路和多通道数据寄存器；其中，第一spi接口电路收到外部控制指令，将电压配置数据存储到各通道数据寄存器中，在指定时刻将通道数据寄存器中存储的电压配置数据更新给多通道12bitdac，多通道12bitdac输出的电压信号经输出驱动电路扩流后，产生红外探测器工作所需的多路低噪声偏置驱动电压。
3.根据权利要求2所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，第一spi接口电路包括两种工作模式：普通模式和菊花链模式；其中，
5.根据权利要求1所述的星载红外相机集成化处理电路，其特征在于，模拟前端处理模块设计为模拟前端处理芯片，模拟前端...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，贺强民，荣鹏，于栋，王磊，尤鑫川，肖龙，蔡帅，宋博，王栋，雒东阳，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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