背景暗电流抑制的红外探测器读出电路输入级设计

张露漩,袁 媛,李敬国

(中电科光电科技有限公司,北京 100015)

1 引 言

1.1 红外探测器系统介绍

广泛应用于军事、工业和民用等领域的红外探测系统,是通过对目标红外辐射进行接收来完成识别任务的。它的核心部件是红外焦平面阵列,由红外探测器和读出电路两部分组成。红外探测器的作用是将红外辐射转换成电信号。读出电路则是对探测器感应生成的电信号积分放大、采样保持、输出缓冲、多路传输,完成信号读出的功能[1]。如图1所示,为红外焦平面系统信号处理框图。

图1 红外焦平面系统信号处理框图

1.2 红外焦平面读出电路

读出电路的性能好坏直接影响红外焦平面阵列的性能。当前读出电路的典型结构主要有以下几种:自积分型(SI),源跟随器型(SFD),直接注入型(DI),缓冲直接注入型(BDI),电容反馈互导放大器型(CTIA),电阻反馈互导放大器型(RTIA),电流镜栅调制型(CM),电阻负载栅极调制型(RL)[2]。

CT IA型读出电路具有噪声低、探测器偏压控制稳定、积分线性度、均匀度和灵敏度好、动态范围大等多种优点。适合短波红外探测器的信号读出工作[3-4]。

本文根据传统的CTIA型读出电路输入级结构,设计了一种带有背景暗电流抑制功能的CTIA型读出电路输入级结构。经过仿真验证,其性能优良,可实现红外探测器读出电路对短波信号长积分时间下的背景暗电流抑制,未来可广泛用于红外焦平面线列、面阵以及其他阵列传感器中。

2 带有背景暗电流抑制功能的CTIA型读出电路输入级设计

2.1 电路结构设计

传统的CTIA型读出电路输入级,如图2所示,是由一个反向运放和反馈积分电容Cint构成的一种复位积分器。……