在讀出電路有限的像元面積內(nèi)獲得盡可能大的電荷存儲量是實(shí)現(xiàn)甚高靈敏度紅外探測器的關(guān)鍵�；诿}沖頻率調(diào)制的像元級模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）是實(shí)現(xiàn)甚高靈敏度紅外探測器讀出電路的主要方法,闡述了像元級脈沖頻率調(diào)制ADC的原理,介紹了美國麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室、法國CEA-LETI在像元級數(shù)字讀出電路的研究進(jìn)展。作為從立體空間拓展電路密度的新技術(shù),介紹了三維讀出電路的研究進(jìn)展。最后介紹了昆明物理研究所甚高靈敏度紅外探測器讀出電路的研究進(jìn)展。利用像元級ADC技術(shù)和數(shù)字域時(shí)間延遲積分（TDI）技術(shù),昆明物理研究所研制的長波512×8數(shù)字化TDI紅外探測器組件,峰值靈敏度達(dá)到1.5 mK。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2020年01期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

脈沖頻率調(diào)制ADC原理

可知，QLSB與Δt影響脈沖頻率調(diào)制ADC對光電流的分辨力。QLSB、Δt與QLSB的比值愈小，脈沖頻率調(diào)制ADC對探測器光電流的分辨力愈強(qiáng)。脈沖頻率調(diào)制ADC對不同水平探測器光電流的量化值之比為：

MIT林肯實(shí)驗(yàn)室于2006年推出了其第一款像元級數(shù)字讀出電路[2]。見于報(bào)道的讀出電路陣列規(guī)格包括256×256、640×480，可匹配波長范圍為1.6～14.5μm的紅外探測器。其中，256×256像元級數(shù)字讀出電路像元尺寸為30μm，采用IBM 90 nm工藝。640×480像元級數(shù)字讀出電路像元尺寸為20μm，采用IBM 65 nm低功耗集成電路工藝[3]。單元電路基于脈沖頻率調(diào)制ADC設(shè)計(jì)，電路功能可配置調(diào)整，電路原理如圖3所示。通過采用高密度的集成電路工藝，林肯實(shí)驗(yàn)室的像元級數(shù)字讀出電路具備了極高的電路密度和拓展性，可在12μm中心距的像元內(nèi)集成約2 000個(gè)MOS晶體管。低至1 fF的存儲電容，可實(shí)現(xiàn)最小約3 000e-的電荷包存儲量。電流-頻率轉(zhuǎn)換增益可根據(jù)探測器波長和噪聲要求調(diào)整(3 000～6 000e-)，具備較高的光電流分辨力，可匹配短波、中波和長波紅外探測器。讀出電路低功耗工作的同時(shí)，獲得到了良好的響應(yīng)線性度。


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