一种长波红外光导探测器CMOS电路设计

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一种长波红外光导探测器CMOS电路设计

袁红辉, 陈永平

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袁红辉, 陈永平. 一种长波红外光导探测器CMOS电路设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 762-765.

引用本文:

袁红辉, 陈永平. 一种长波红外光导探测器CMOS电路设计[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 762-765.

Yuan Honghui, Chen Yongping. Design of CMOS circuit for long wave infrared photoconductive detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 762-765.

Citation:

Yuan Honghui, Chen Yongping. Design of CMOS circuit for long wave infrared photoconductive detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 762-765.

一种长波红外光导探测器CMOS电路设计

袁红辉^1,2,
陈永平¹

1.
中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室,上海200083;
2.
中国科学院大学,北京100049

基金项目:

上海市国际科技合作基金（09530708500）

作者简介:
袁红辉（1972-），男，副研究员，博士生，主要从事模拟CMOS 集成电路的设计与测试方面的研究。Email：yuanhonghui@163.com；陈永平（1963-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事航天用硅光电探测器的研究及CMOS 集成电路方面的研究。Email：chen_yp@sitp.ac.cn

袁红辉（1972-），男，副研究员，博士生，主要从事模拟CMOS 集成电路的设计与测试方面的研究。Email：yuanhonghui@163.com；陈永平（1963-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事航天用硅光电探测器的研究及CMOS 集成电路方面的研究。Email：chen_yp@sitp.ac.cn

中图分类号: TN722

Design of CMOS circuit for long wave infrared photoconductive detector

Yuan Honghui^1,2,
Chen Yongping¹

1.
Key Laboratory of Infrared Imaging Materials and Detectors,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: CMOS 电路是高输入阻抗，而长波红外光导探测器是低阻抗，实现低阻抗红外光导探测器与CMOS 电路的良好匹配，是目前长波红外探测器高性能成像的关键技术。文中设计了一种能在低温下工作的低阻抗红外光导探测器CMOS 电路，差分放大器采用正负电源供电，在输入级采用桥式输入方式，该电路第一级采用1M的负反馈电阻实现信号放大，第二级放大采用正端放大方式，输入级、第一级放大、第二级放大均采用直接耦合方式。测试结果表明，该放大器与长波红外低输入阻抗光导探测器连接后能正常工作，总放大倍数大于1 万倍，3 dB 带宽大于4 kHz，等效输入电压噪声小于1.5 V，有效地解决了低阻抗光导探测器与高阻CMOS 电路的匹配问题。
- 低阻抗 /
- CMOS /
- 低噪声 /
- 光导探测器
Abstract: To design low-temperature CMOS circuit for low impedance infrared photoconductive detector and realizing high performance IR imaging, the use of differential amplifier with symmetrical positive and negative power is necessary. Thus, a kind of two grade CMOS circuit was designed. The first grade was adopted bridge circuit input, this structure was fit for low impedance detector. The positive magnifying method was introduced in second grade. The feedback resistance was designed 1 M, the circuit was supplied by 1.5 V and this circuit was attached to detector without capacitance. The testing results show that the amplifier can work well when it connects with low-impedance infrared photoconductive detector at the low temperature. The circuit total gain exceeds 10 000 times, the 3 dB bandwidth is more than 4 kHz, and the equivalent input noise is less than 1.5 V. The research has perfectly solved the matching problem between high impedance CMOS circuit and low impedance detector.
- low-impedance /
- CMOS /
- low-noise /
- photoconductive detector

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一种长波红外光导探测器CMOS电路设计

袁红辉^1,2,
陈永平¹

1. 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室,上海200083;

2. 中国科学院大学,北京100049

作者简介:
袁红辉（1972-），男，副研究员，博士生，主要从事模拟CMOS 集成电路的设计与测试方面的研究。Email：yuanhonghui@163.com；陈永平（1963-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事航天用硅光电探测器的研究及CMOS 集成电路方面的研究。Email：chen_yp@sitp.ac.cn

袁红辉（1972-），男，副研究员，博士生，主要从事模拟CMOS 集成电路的设计与测试方面的研究。Email：yuanhonghui@163.com；陈永平（1963-），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事航天用硅光电探测器的研究及CMOS 集成电路方面的研究。Email：chen_yp@sitp.ac.cn

收稿日期: 2013-07-15
修回日期: 2013-08-19
刊出日期: 2014-03-25

基金项目:

上海市国际科技合作基金（09530708500）

中图分类号: TN722

关键词:

摘要: CMOS 电路是高输入阻抗，而长波红外光导探测器是低阻抗，实现低阻抗红外光导探测器与CMOS 电路的良好匹配，是目前长波红外探测器高性能成像的关键技术。文中设计了一种能在低温下工作的低阻抗红外光导探测器CMOS 电路，差分放大器采用正负电源供电，在输入级采用桥式输入方式，该电路第一级采用1M的负反馈电阻实现信号放大，第二级放大采用正端放大方式，输入级、第一级放大、第二级放大均采用直接耦合方式。测试结果表明，该放大器与长波红外低输入阻抗光导探测器连接后能正常工作，总放大倍数大于1 万倍，3 dB 带宽大于4 kHz，等效输入电压噪声小于1.5 V，有效地解决了低阻抗光导探测器与高阻CMOS 电路的匹配问题。

English Abstract

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