二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

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二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

赵国芬, 赵毅强, 赵公元, 张志恒, 郭肇敏

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赵国芬, 赵毅强, 赵公元, 张志恒, 郭肇敏. 二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

引用本文:

赵国芬, 赵毅强, 赵公元, 张志恒, 郭肇敏. 二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

Zhao Guofen, Zhao Yiqiang, Zhao Gongyuan, Zhang Zhiheng, Guo Zhaomin. Design of front-end circuit for uncooled diode infrared detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

Citation:

Zhao Guofen, Zhao Yiqiang, Zhao Gongyuan, Zhang Zhiheng, Guo Zhaomin. Design of front-end circuit for uncooled diode infrared detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

1.
天津大学电子信息工程学院专用集成电路设计中心,天津 300072;
2.
航天海鹰光电信息技术有限公司,天津 300192

基金项目:

国家863计划(2015AA042605)

作者简介:
赵国芬(1989-),女,硕士生,主要从事红外探测器读出电路设计方面的研究。Email:zhaoguofen09@163.com

中图分类号: TN215

Design of front-end circuit for uncooled diode infrared detector

1.
ASIC Design Center,School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
2.
Sea Eagle Optoelectronic Information Technology Co.,Ltd.,Tianjin 300192,China

摘要: 设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。
- 跨导放大器 /
- 电容反馈跨阻放大器 /
- Gm-C-OP积分放大器
Abstract: A front-end circuit for uncooled diode infrared detector, composed of Gm-C-OP integrated amplifier, was designed. The small input voltage steered from diode detector was transferred into current by an operational transconductance amplifier(OTA), and then the current was converted to voltage by a capacitor transimpedance amplifier(CTIA). The OTA used a current feedback loop to achieve higher linearity and transconductance than the traditional one. By adopting differential input structure, Gm-C-OP integrated amplifier can eliminate the effect of ambient temperature and process on the output signal of detectors. The circuit was fabricated in a 0.35 m CMOS process under 5 V supply voltage. The Gm-C-OP integrated amplifier occupies an area of 0.012 6 mm2. The input differential voltage varied from 0 to 5 mV. Testing results show that the transconductance of OTA is in accordance with the simulation results. The Gm-C-OP integrated amplifier can convert the dynamic small input voltage into a proper voltage linearly and the linearity is 97%. The output range exceeds 2 V.
- OTA /
- CTIA /
- Gm-C-OP integrated amplifier

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二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0104001

1. 天津大学电子信息工程学院专用集成电路设计中心,天津 300072;

2. 航天海鹰光电信息技术有限公司,天津 300192

作者简介:
赵国芬(1989-),女,硕士生,主要从事红外探测器读出电路设计方面的研究。Email:zhaoguofen09@163.com

收稿日期: 2015-05-05
修回日期: 2015-06-03
刊出日期: 2016-01-25

基金项目:

国家863计划(2015AA042605)

中图分类号: TN215

关键词:

摘要: 设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。

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