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BDI 型甚长波IRFPA 读出电路研究与设计

郝立超 陈洪雷 李辉 黄爱波 丁瑞军

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[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1782-1787.
引用本文: 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[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1782-1787.
Hao Lichao, Chen Honglei, Li Hui, Huang Aibo, Ding Ruijun. Improved readout circuit with BDI structure for VLWIR FPAs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(6): 1782-1787.
Citation: Hao Lichao, Chen Honglei, Li Hui, Huang Aibo, Ding Ruijun. Improved readout circuit with BDI structure for VLWIR FPAs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(6): 1782-1787.

BDI 型甚长波IRFPA 读出电路研究与设计

基金项目: 

国家自然科学基金(61290302)

详细信息
    作者简介:

    郝立超(1986-),男,博士生,主要从事红外焦平面读出电路设计方面的研究。Email:hao_li_chao@163.com

  • 中图分类号: TN215

Improved readout circuit with BDI structure for VLWIR FPAs

  • 摘要: 针对甚长波红外(VLWIR)探测器动态结阻抗过低、暗电流较大,且工作在高背景环境下等特点,设计了一种具有记忆功能背景抑制的3232甚长波红外焦平面(IRFPA)读出电路。该电路采用基于高增益负反馈运放的缓冲直接注入级(BDI)结构作为输入级,大幅降低了输入阻抗,提高了注入效率,并使探测器处于稳定偏压状态。同时,该电路采用具有记忆功能的背景抑制电路,有效提高了积分时间和红外焦平面的信噪比(SNR),改善了动态范围和对比度。基于HHNECCZ6H0.35m1P4M标准CMOS工艺,完成了电路的流片制造。实测结果表明:50K低温下电路功能正常,输出范围大于2V,读出速率达到2.5MHz,RMS噪声小于0.3mV,线性度优于99%,功耗小于100mW。
  • [1] Fan Jinxiang, Yang Jianyu. Development trends of infrared imaging detecting technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12): 3145-3153. (in Chinese)
    [2]
    [3]
    [4] Xie Xiaohui, Liao Qingjun, Yang Yongbin, et al. Electro-optical characteristics of HgCdTe ver y long wavelength infrared photovoltaic detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1141-1145. (in Chinese)
    [5]
    [6] Guang Yang, Chao Sun, Timothy Shaw, et al. A high dynamic-range, low-noise focal plane readout for VLWIR applications implemented with current mode background subtraction[C]//SPIE, 1998, 3360: 42-51.
    [7] Yao Libin. CMOS readout circuit design for infrared image sensors[C]//Proceedings of SPIE, 2009, 7384: 73841B: 1-10.
    [8]
    [9] Alllen P E, Holberg D R. CMOS Analog Circuit Design[M]. 2nd ed. Feng Jun, Li Zhiqun, translated. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2011: 78-80. (in Chinese)
    [10]
    [11]
    [12] Hao Lichao, Ding Ruijun, Zhang Junling, et al. A high-performance readout circuit (ROIC) for VLWIR FPAs with novel current mode background suppression[C]//IEEE International Conference on Measurement, Information and Control, 2012: 869-873.
    [13] Jiang Junwei, Zhao Yiqiang, Meng Fanzhong, et al. High performance readout integrated circuit for IR detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38 (5): 787-791. (in Chinese)
    [14]
    [15] Zhao Yiqiang, Sun Shuyun, Zhou Hangyu, et al. Cryogenic characteristics of the infrared detector specific pre-amplifier[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(4): 439-442. (in Chinese)
  • [1] 郑丽霞, 吴金, 孙伟锋, 万成功, 刘高龙, 王佳琦, 顾冰清.  SPAD阵列读出电路关键技术与发展趋势(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220903-1-20220903-9. doi: 10.3788/IRLA20220903
    [2] 崔长坤, 陈楠, 钟昇佑, 张娟, 姚立斌.  读出电路开窗技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220100-1-20220100-11. doi: 10.3788/IRLA20220100
    [3] 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
    [4] 郑丽霞, 刘高龙, 吴金, 孙伟锋.  多功能红外焦平面读出电路设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220139-1-20220139-7. doi: 10.3788/IRLA20220139
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 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
    [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] 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
    [13] 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
    [14] 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.
    [15] 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 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1686-1691.
    [16] 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.
    [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.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-10
  • 修回日期:  2013-11-16
  • 刊出日期:  2014-06-25

BDI 型甚长波IRFPA 读出电路研究与设计

    作者简介:

    郝立超(1986-),男,博士生,主要从事红外焦平面读出电路设计方面的研究。Email:hao_li_chao@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(61290302)

  • 中图分类号: TN215

摘要: 针对甚长波红外(VLWIR)探测器动态结阻抗过低、暗电流较大,且工作在高背景环境下等特点,设计了一种具有记忆功能背景抑制的3232甚长波红外焦平面(IRFPA)读出电路。该电路采用基于高增益负反馈运放的缓冲直接注入级(BDI)结构作为输入级,大幅降低了输入阻抗,提高了注入效率,并使探测器处于稳定偏压状态。同时,该电路采用具有记忆功能的背景抑制电路,有效提高了积分时间和红外焦平面的信噪比(SNR),改善了动态范围和对比度。基于HHNECCZ6H0.35m1P4M标准CMOS工艺,完成了电路的流片制造。实测结果表明:50K低温下电路功能正常,输出范围大于2V,读出速率达到2.5MHz,RMS噪声小于0.3mV,线性度优于99%,功耗小于100mW。

English Abstract

参考文献 (15)

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