留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

红外焦平面读出电路集成数字输出

高磊 翟永成 梁清华 蒋大钊 丁瑞军

高磊, 翟永成, 梁清华, 蒋大钊, 丁瑞军. 红外焦平面读出电路集成数字输出[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1686-1691.
引用本文: 高磊, 翟永成, 梁清华, 蒋大钊, 丁瑞军. 红外焦平面读出电路集成数字输出[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1686-1691.
Gao Lei, Zhai Yongcheng, Liang Qinghua, Jiang Dazhao, Ding Ruijun. IRFPA ROIC integrated digital output[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(6): 1686-1691.
Citation: Gao Lei, Zhai Yongcheng, Liang Qinghua, Jiang Dazhao, Ding Ruijun. IRFPA ROIC integrated digital output[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(6): 1686-1691.

红外焦平面读出电路集成数字输出

详细信息
    作者简介:

    高磊(1989-),男,博士生,主要从事红外焦平面读出电路和片上ADC方面的研究。Email:superior604@163.com

  • 中图分类号: TN21

IRFPA ROIC integrated digital output

  • 摘要: 为了实现红外焦平面数字化输出,设计了一种集成片上模数转换的焦平面读出电路,包括一个512512的读出电路单元阵列和列共享的逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。单元读出电路采用了直接注入(DI)结构作为输入级,输出的信号通过多路传输送到模数转换器。设计的逐次逼近型的模数转换器中的比较器采用的是由前置放大器、锁存器、自偏置差分放大器和输出驱动器组成的高速比较器,数模转换器(DAC)采用的是三段式的电荷按比例缩放和电压按比例缩放相结合的结构。在Cadence和Synopsys设计平台下对模拟和数字部分电路分别进行设计、仿真与版图设计。电路工艺采用GLOBALFOUNDRIES公司0.35 m CMOS 3.3 V工艺加工流片。测试结果显示SAR ADC有效位数为8.2位,转换频率超过150 k Samples/s,功耗低于300 W,满足焦平面100帧频以及低功耗的需求。
  • [1] Fan Jinxiang, Yang Jianyu. Development trends of infrared imaging detecting technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12): 3145-3153. (in Chinese) 范晋祥, 杨建宇. 红外成像探测技术发展趋势分析[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(12): 3145-3153.
    [2]
    [3] Pain B, Fossum E R. Approaches and analysis for on focal plane analog to digital conversion[C]//SPIE, 1994, 2226: 208-218.
    [4]
    [5] Zhu Hui, Li Yaoqiao, Chen Xinyu, et al. A design scheme of digital output for IRFPA[J]. Laser Infrared, 2007, 37: 997-1000. (in Chinese) 朱慧, 李尧桥, 陈新禹, 等. 一种红外焦平面的数字化输出设计方案[J]. 激光与红外, 2007, 37: 997-1000.
    [6]
    [7] Chen Guoqiang, Zhang Junling, Wang Pan, et al. Design of digital ROIC for HgCdTe e-APD FPA[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9):2798-2804. (in Chinese) 陈国强, 张君玲, 王攀, 等. 碲镉汞 e-APD 焦平面数字化读出电路设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2798-2804.
    [8]
    [9]
    [10] Li Xinyi, Yao Suying, Zhao Yiqiang, et al. CMOS readout circuit for infrared focal plane array using self-bias current mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(2):201-205. (in Chinese) 李辛毅, 姚素英, 赵毅强, 等. 基于自偏置电流镜的 CMOS 红外焦平面读出电路[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(2):201-205.
    [11] Liu Chuanming, Yao Libin. Study on digital readout circuit for infrared FPA detectors[J]. Infrared Technology, 2012, 34(3): 125-133. (in Chinese) 刘传明, 姚立斌. 红外焦平面探测器数字读出电路研究 [J]. 红外技术, 2012, 34(3): 125-133.
    [12]
    [13] Liu Xiaoyang, Ding Ruijun, Lu Wei, et al. A novel design of infrared focal plane array with digital read out interface[C]//SPIE, 2010, 7658: 765848.
    [14]
    [15] Allen P E, Holberg D R. CMOS模拟集成电路设计[M]. 2nd ed. 北京: 电子工业出版社, 2011: 392-397.
  • [1] 陈楠, 张济清, 毛文彪, 李雄军, 宋林伟, 高玲, 姚立斌.  大动态范围、高灵敏度红外焦平面数字像元读出电路技术(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210821-1-20210821-11. doi: 10.3788/IRLA20210821
    [2] 张武康, 陈洪雷, 丁瑞军.  具有背景抑制功能的长波红外读出电路 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200266-1-20200266-10. doi: 10.3788/IRLA20200266
    [3] 白涛, 陈远金, 戴放, 徐春叶, 刘小淮, 吕江萍, 刘成玉, 李秋利, 沈吉.  大面阵InGaAs基线性APD单片激光雷达读出电路 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190529-1-20190529-6. doi: 10.3788/IRLA20190529
    [4] 姚立斌, 陈楠.  高性能低噪声数字读出电路 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103009-0103009(10). doi: 10.3788/IRLA202049.0103009
    [5] 尚超, 王锦春, 张晓兵.  红外焦平面阵列读出电路非均匀性研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190581-1-20190581-8. doi: 10.3788/IRLA20190581
    [6] 丁瑞军, 杨建荣, 何力, 胡晓宁, 陈路, 林春, 廖清君, 叶振华, 陈洪雷, 魏彦锋.  碲镉汞红外焦平面器件技术进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103010-0103010(7). doi: 10.3788/IRLA202049.0103010
    [7] 岑懿群, 张君玲, 陈洪雷, 丁瑞军.  红外焦平面列级ADC数字读出电路测试技术研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0404004-0404004-8. doi: 10.3788/IRLA202049.0404004
    [8] 钟燕平, 袁红辉, 鞠国豪.  非均匀性校正的长波光导探测器读出电路设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0104001
    [9] 赵佳姮, 赵毅强, 叶茂, 夏显召, 周国清.  GM-APD阵列高精度像素读出电路设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106007-0106007(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0106007
    [10] 郝立超, 黄爱波, 解晓辉, 李辉, 赖灿雄, 陈洪雷, 魏彦锋, 丁瑞军.  32×32甚长波红外HgCdTe焦平面器件 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 504001-0504001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0504001
    [11] 梁清华, 蒋大钊, 陈洪雷, 丁瑞军.  基于分时共享方案的640×512红外读出电路设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1004001-1004001(8). doi: 10.3788/IRLA201780.1004001
    [12] 翟永成, 丁瑞军.  320×256大电荷容量的长波红外读出电路结构设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 904003-0904003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0904003
    [13] 周杰, 丁瑞军, 翟永成, 梁清华, 蒋大钊.  320×256中/长波双色IRFPAs读出电路设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2880-2885.
    [14] 郝立超, 陈洪雷, 李辉, 陈义强, 赖灿雄, 黄爱波, 丁瑞军.  具有记忆功能背景抑制结构的共享型读出电路 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3293-3298.
    [15] 赵公元, 赵毅强.  非制冷红外焦平面读出电路用带隙基准电压源 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2627-2632.
    [16] 郝立超, 陈洪雷, 李辉, 黄爱波, 丁瑞军.  BDI 型甚长波IRFPA 读出电路研究与设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1782-1787.
    [17] 康冰心, 蔡毅, 王岭雪, 薛唯, 高岳.  硅化铂红外焦平面探测器性能改进技术分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 742-748.
    [18] 陈国强, 张君玲, 王攀, 周杰, 高磊, 丁瑞军.  碲镉汞e-APD 焦平面数字化读出电路设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2798-2804.
    [19] 祖秋艳, 王玮冰, 黄卓磊, 何鑫, 陈大鹏.  二极管非制冷红外探测器及其读出电路设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1680-1684.
    [20] 胡滨, 李威, 李平, 阙滨城.  有源电阻RTIA红外焦平面读出电路 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2008-2011.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  323
  • HTML全文浏览量:  34
  • PDF下载量:  328
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-14
  • 修回日期:  2014-11-23
  • 刊出日期:  2015-06-25

红外焦平面读出电路集成数字输出

    作者简介:

    高磊(1989-),男,博士生,主要从事红外焦平面读出电路和片上ADC方面的研究。Email:superior604@163.com

  • 中图分类号: TN21

摘要: 为了实现红外焦平面数字化输出,设计了一种集成片上模数转换的焦平面读出电路,包括一个512512的读出电路单元阵列和列共享的逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。单元读出电路采用了直接注入(DI)结构作为输入级,输出的信号通过多路传输送到模数转换器。设计的逐次逼近型的模数转换器中的比较器采用的是由前置放大器、锁存器、自偏置差分放大器和输出驱动器组成的高速比较器,数模转换器(DAC)采用的是三段式的电荷按比例缩放和电压按比例缩放相结合的结构。在Cadence和Synopsys设计平台下对模拟和数字部分电路分别进行设计、仿真与版图设计。电路工艺采用GLOBALFOUNDRIES公司0.35 m CMOS 3.3 V工艺加工流片。测试结果显示SAR ADC有效位数为8.2位,转换频率超过150 k Samples/s,功耗低于300 W,满足焦平面100帧频以及低功耗的需求。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回