發(fā)布時(shí)間：2018-01-14 07:40

  本文關(guān)鍵詞：紅外焦平面陣列讀出電路的研究與設(shè)計(jì)　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 紅外焦平面陣列 讀出電路 高動(dòng)態(tài)范圍

【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,紅外探測(cè)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,如紅外夜視、紅外制導(dǎo)、高科技軍事作戰(zhàn)裝備等方面。同時(shí)也日益走進(jìn)人們的生活,比如醫(yī)療、汽車(chē)應(yīng)用、紅外成像、電子防盜等領(lǐng)域。紅外成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素:1)作為光電轉(zhuǎn)換裝置的紅外焦平面的性能;2)將探測(cè)器光生信號(hào)轉(zhuǎn)移到處理單元的讀出電路。本論文對(duì)紅外焦平面陣列讀出電路進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì),并成功設(shè)計(jì)出一款高動(dòng)態(tài)范圍紅外焦平面陣列讀出電路。本論文主要內(nèi)容及成果如下:1)本論文所設(shè)計(jì)的讀出電路采用電容跨導(dǎo)放大器結(jié)構(gòu)作為像元接口電路,為實(shí)現(xiàn)較大的動(dòng)態(tài)范圍而采用多個(gè)積分電容。另外,在像元電路中使用相關(guān)雙采樣電路,可以有效去除復(fù)位噪聲,從而提高讀出電路噪聲性能。讀出電路像元面積為25μm×25μm,陣列大小為320×256。2)為實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍,本設(shè)計(jì)在每列放置兩條信號(hào)處理鏈路,分別用來(lái)處理和讀出像元電路產(chǎn)生的高增益信號(hào)及低增益信號(hào),可以達(dá)到每一幀輸出兩幅圖像,并通過(guò)高動(dòng)態(tài)合成算法可以將這兩幅圖像合成一張高動(dòng)態(tài)范圍圖像。3)為提高幀頻,本設(shè)計(jì)將讀出電路分成四個(gè)部分,每部分共用一個(gè)模擬輸出通道,最終使得讀出電路幀頻可以達(dá)到100幀每秒以上。讀出電路偏置均由片上產(chǎn)生,無(wú)需片外提供。另外,偏置電路及列級(jí)讀出電路的增益可以通過(guò)片上SPI進(jìn)行調(diào)節(jié)。4)本設(shè)計(jì)采用的是XFAB 180nm 1P4M工藝,整體芯片面積為10mm×10mm,總功耗小于500mW。整體電路使用cadence軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真及布局布線(xiàn)。
[Abstract]:With the development of modern science and technology, infrared detection technology has been widely used in military fields, such as infrared night vision, infrared guidance, high-tech military combat equipment and so on. The imaging quality of infrared imaging system depends on two key factors: 1) the performance of infrared focal plane used as photoelectric conversion device; 2) transfer the photo-generated signal of the detector to the readout circuit of the processing unit. In this paper, the readout circuit of the infrared focal plane array is studied and designed. A high dynamic range infrared focal plane array readout circuit has been successfully designed. The main contents and results of this thesis are as follows: 1). The readout circuit designed in this paper uses the capacitance transconductance amplifier as the pixel interface circuit. In order to achieve a large dynamic range, several integral capacitors are used. In addition, the resetting noise can be effectively removed by using the correlation double sampling circuit in the pixel circuit. In order to improve the noise performance of the readout circuit, the pixel area of the readout circuit is 25 渭 m 脳 25 渭 m and the array size is 320 脳 256.2). In this design, two signal processing links are placed in each column, which are used to process and read out the high gain signal and the low gain signal generated by the pixel circuit respectively, so that two images can be output in each frame. In order to improve the frame rate, the readout circuit is divided into four parts, each part sharing an analog output channel. Finally, the readout circuit frame frequency can reach more than 100 frames per second. The readout circuit bias is generated from the chip, no need to provide. In addition. The gain of bias circuit and column readout circuit can be adjusted by on-chip SPI. 4) this design adopts XFAB 180nm 1P4M process. The whole chip area is 10mm 脳 10mm, the total power consumption is less than 500mW. The whole circuit is designed, simulated and wired by cadence software.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN215

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1422658