一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路制造技术

一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，包括红外探测器、像素单元电路、中、短波列读出级电路和中、短波输出缓冲器，像素单元电路包含中、短波两路积分电路及积分电容可选电路的M*N双色像素单元阵列，双色像素单元阵列的输入端设有积分信号产生电路，积分信号产生电路的输入信号为积分控制信号INT和复位信号RST，输出信号为中波积分控制信号INT1和短波积分控制信号INT2均输入至双色像素单元阵列，双色像素单元阵列的输出分别连接到中、短波列读出级电路，中、短波列读出级电路的输出信号分别连接中、短波输出缓冲器的输入端，中、短波输出缓冲器分别输出系统串行输出中、短波信号Vout1、Vout2作为系统的中、短波探测信息显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双色探测红外成像技术中获取红外图像信号的技术，尤其涉及一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，属于光电子技术及微电子

技术介绍
红外成像技术在军事、空间技术、医学以及国民经济相关领域正得到日益广泛的应用。红外焦平面阵列组件是红外成像技术中获取红外图像信号的核心光电器件。该组件由红外探测器和红外焦平面读出电路(ROIC:readout integrated circuits)组成。ROIC电路是把焦平面的各功能集成在单一的半导体芯片中的高集成度电路，其基本功能是进行红外探测信号的转换、放大以及多路传输，即将数据从许多探测器端依次传输到输出端。ROIC的每个像素单元有特定的探测器、放大器和开关。现有的ROIC电路包括行选择信号产生电路、列选择信号产生电路、像素单元电路、列读出级电路和输出缓冲级。像素单元电路是ROIC域探测器的接口电路，为探测器提供固定偏压，并将探测器采集到的电流信号进行光电流积分(如电荷转化成电压)。现有的红外成像系统只能在一个波段获取目标信息，然而目标物体以及环境在辐射光谱上具有不同的特征，所以现有的红外成像系统对复杂环境的适应以及对假目标的甄别必然存在着很多的不足。双色探测技术正是在在这样的背景下提出来的。如何设计与双色探测对应的双色红外焦平面读出电路的问题也随之而来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，它能够对中短波两路探测器输出的探测信号进行处理再读出。本专利技术采用如下技术方案:—种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，包括红外探测器、像素单元电路、列读出级电路和输出缓冲器，其特征是:像素单元电路为包含中、短波两路积分电路及积分电容可选电路的M*N双色像素单元阵列，将列读出级电路和输出缓冲器分设为中波列读出级电路、短波列读出级电路、中波输出缓冲器和短波输出缓冲器，双色像素单元阵列的输入端设有积分信号产生电路，积分信号产生电路的输入信号为积分控制信号INT和复位信号RST，积分信号产生电路的输出信号为中波积分控制信号INTl和短波积分控制信号INT2均输入至双色像素单元阵列，双色像素单元阵列的输出分别连接到中波列读出级电路和短波列读出级电路的输入端，中波列读出级电路的输出信号连接中波输出缓冲器的输入端，短波列读出级电路的输出信号连接短波输出缓冲器的输入端，中波输出缓冲器输出系统串行输出中波信号Voutl作为系统的中波探测信息显示，短波输出缓冲器输出系统串行输出短波信号Vout2作为系统的短波探测信息显示；其中:积分信号产生电路包括三个计数器，分别记为计数器A、计数器B、计数器C，积分控制信号INT、复位信号RST分别连接计数器A的输入端，计数器A输出的复位信号CLR分别连接计数器B及计数器C的一个输入端，复位信号RST、积分控制信号INT均分别连接计数器B、计数器C的另两个输入端，计数器B输出中波积分控制信号INTl，计数器C输出短波积分控制信号INT2 ；计数器A为一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、两个反相器和一个两输入与门，积分控制信号INT经过一个反相器连接低位D触发器的时钟端，复位信号RST分别连接低、高位两个D触发器的复位端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接两输入与门的一个输入端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连,高位D触发器的正向输出端连接两输入与门的另一个输入端，两输入与门的输出为复位信号CLR ；计数器B也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高 位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端连接三输入与门的一个输入端，三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT,高位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的第三个输入端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出中波积分控制信号INTl ； 计数器C也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的一个输入端，三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT,三输入与门的第三个输入端连接高位D触发器的正向输出端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出短波积分控制信号INT2 ；双色像素单元阵列设有M行*N列个像素单元电路，中波第一行行选信号HSELl (I)、第二行行选信号HSELl (2)……第M行行选信号HSELl (M)以及短波第一行行选信号HSEL2 (I)、第二行行选信号HSEL2 (2)……第M行行选信号HSEL2 (M)分别连接M*N双色像素单元阵列中对应行的像素单元电路的中波以及短波行选管的栅极，中波测试信号TESTl、短波测试信号TEST2、由积分信号产生电路输出的中波积分控制信号INTl、由积分信号产生电路输出的短波积分控制信号INT2、中波第一复位信号RESET1、短波第一复位信号RESET2、中波积分电容可选信号ADDCl、短波积分电容可选信号ADDC2分别连接包含两路积分电路及积分电容均可选的双色像素单元阵列的每一个像素单元电路的中波测试端、短波测试端、中波积分控制端、短波积分控制端、中波复位端、短波复位端、中波积分可选电容控制端及短波积分可选电容控制端；每个像素单元电路都包括中波测试管Mil、中波注入管M12、中波复位管M13、中波积分电容可选管M14、中波行选管M15、中波积分电容C11、C12、短波测试管M21、短波注入管M22、短波复位管M23、短波积分电容可选管M24、短波行选管M25、短波积分电容C21、C22以及双色红外探测器，在每个像素单元电路中，电源VDD连接中波测试管Mll的漏极，接地端GND连接短波测试管M21的源极，中波测试信号TESTl、中波积分控制信号INTl、中波第一复位信号RESETl、中波积分电容可选信号ADDCl分别连接中波测试管Mil、中波注入管M12、中波复位管M13、中波积分电容可选管M14的栅极，短波测试信号TEST2、短波积分控制信号INT2、短波第一复位信号RESET2、短波积分电容可选信号ADDC2分别连接短波测试管M21、短波注入管M22、短波复位管M23、短波积分电容可选管M24的栅极，中波行选通信号HSELl连接中波行选管M15的栅极，短波行选通信号HSEL2连接短波行选管M25的栅极，中波测试管Mll的源极连接中波注入管M12的源极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，包括红外探测器、像素单元电路、列读出级电路和输出缓冲器，其特征是：像素单元电路为包含中、短波两路积分电路及积分电容可选电路的M*N双色像素单元阵列，将列读出级电路和输出缓冲器分设为中波列读出级电路、短波列读出级电路、中波输出缓冲器和短波输出缓冲器，双色像素单元阵列的输入端设有积分信号产生电路，积分信号产生电路的输入信号为积分控制信号INT和复位信号RST，积分信号产生电路的输出信号为中波积分控制信号INT1和短波积分控制信号INT2均输入至双色像素单元阵列，双色像素单元阵列的输出分别连接到中波列读出级电路和短波列读出级电路的输入端，中波列读出级电路的输出信号连接中波输出缓冲器的输入端，短波列读出级电路的输出信号连接短波输出缓冲器的输入端，中波输出缓冲器输出系统串行输出中波信号Vout1作为系统的中波探测信息显示，短波输出缓冲器输出系统串行输出短波信号Vout2作为系统的短波探测信息显示；其中：积分信号产生电路包括三个计数器，分别记为计数器A、计数器B、计数器C，积分控制信号INT、复位信号RST分别连接计数器A的输入端，计数器A输出的复位信号CLR分别连接计数器B及计数器C的一个输入端，复位信号RST、积分控制信号INT均分别连接计数器B、计数器C的另两个输入端，计数器B输出中波积分控制信号INT1，计数器C输出短波积分控制信号INT2；计数器A为一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、两个反相器和一个两输入与门，积分控制信号INT经过一个反相器连接低位D触发器的时钟端，复位信号RST分别连接低、高位两个D触发器的复位端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接两输入与门的一个输入端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，高位D触发器的正向输出端连接两输入与门的另一个输入端，两输入与门的输出为复位信号CLR；计数器B也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端连接三输入与门的一个输入端，三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT，高位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的第三个输入端，高位 D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出中波积分控制信号INT1；计数器C也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的一个输入端，三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT，三输入与门的第三个输入端连接高位D触发器的正向输出端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出短波积分控制信号INT2；双色像素单元阵列设有M行*N列个像素单元电路，中波第一行行选信号HSEL1(1)、第二行行选信号HSEL1（2）……第M行行选信号HSEL1（M）以及短波第一行行选信号HSEL2（1）、第二行行选信号HSEL2（2）……第M行行选信号HSEL2(M)分别连接M*N双色像素单元阵列中对应行的像素单元电路的中波以及短波行选管的栅极，中波测试信号TEST1、短波测试信号TEST2、由积分信号产生电路输出的中波积分控制信号INT1、由积分信号产生电路输出的短波积分控制信号INT2、中波第一复位信号RESET1、短波第一复位信号RESET2、中波积分电容可选信号ADDC1、短波积分电容可选信号ADDC2分别连接包含两路积分电路及积分电容均可选的双色像素单元阵列的每一个像素单元电路的中波测试端、短波测试端、中波积分控制端、短波积分控制端、中波复位端、短波复位端、中波积分可选电容控制端及短波积分可选电容控制端；每个像素单元电路都包括中波测试管M11、中波注入管M12...

【技术特征摘要】
1.一种顺序积分型双色红外焦平面读出电路，包括红外探测器、像素单元电路、列读出级电路和输出缓冲器，其特征是:像素单元电路为包含中、短波两路积分电路及积分电容可选电路的M*N双色像素单元阵列，将列读出级电路和输出缓冲器分设为中波列读出级电路、短波列读出级电路、中波输出缓冲器和短波输出缓冲器，双色像素单元阵列的输入端设有积分信号产生电路，积分信号产生电路的输入信号为积分控制信号INT和复位信号RST，积分信号产生电路的输出信号为中波积分控制信号INTl和短波积分控制信号INT2均输入至双色像素单元阵列，双色像素单元阵列的输出分别连接到中波列读出级电路和短波列读出级电路的输入端，中波列读出级电路的输出信号连接中波输出缓冲器的输入端，短波列读出级电路的输出信号连接短波输出缓冲器的输入端，中波输出缓冲器输出系统串行输出中波信号Voutl作为系统的中波探测信息显示，短波输出缓冲器输出系统串行输出短波信号Vout2作为系统的短波探测信息显示；其中: 积分信号产生电路包括三个计数器，分别记为计数器A、计数器B、计数器C，积分控制信号INT、复位信号RST分别连接计数器A的输入端，计数器A输出的复位信号CLR分别连接计数器B及计数器C的一个输入端，复位信号RST、积分控制信号INT均分别连接计数器B、计数器C的另两个输入端，计数器B输出中波积分控制信号INTl，计数器C输出短波积分控制信号INT2 ； 计数器A为一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、两个反相器和一个两输入与门，积分控制信号INT经过一个反相器连接低位D触发器的时钟端，复位信号RST分别连接低、高位两个D触发器的复位端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接两输入与门的一个输入端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连,高位D触发器的正向输出端连接两输入与门的另一个输入端，两输入与门的输出为复位信号CLR ； 计数器B也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发 器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端连接三输入与门的一个输入端,三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT,高位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的第三个输入端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出中波积分控制信号INTl ； 计数器C也是一个2位的异步计数器，包括低、高位两个D触发器、三个反相器、一个两输入与门和一个三输入与门，复位信号RST和计数器A输出的复位信号CLR同时输入至两输入与门，两输入与门的输出经过一个反相器后分别连接低、高位两个D触发器的复位端，积分控制信号INT连接低位D触发器的时钟端，低位D触发器的反向输出端与数据输入端互连并连接到高位D触发器的时钟端，低位D触发器的正向输出端经过另一个反相器后连接三输入与门的一个输入端，三输入与门的另一个输入端连接积分控制信号INT,三输入与门的第三个输入端连接高位D触发器的正向输出端，高位D触发器的反向输出端与数据输入端互连，三输入与门的输出经过第三个个反相器后输出短波积分控制信号INT2 ； 双色像素单元阵列设有M行*N列个像素单元电路，中波第一行行选信号HSELl (I)、第二行行选信号HSELl (2)……第M行行选信号HSELl (M)以及短波第一行行选信号HSEL2(I)、第二行行选信号HSEL2 (2)……第...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晓娟，刘镇硕，苏军，朱长峰，孙伟锋，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：