一种高灵敏度数字化TDI型红外焦平面读出电路

袁 媛,李敬国,胡 月,于 艳,徐长彬

(1.中电科光电科技有限公司,北京 100015；2.航天恒星科技有限公司,北京 100094)

1 引 言

传统的红外焦平面探测器尤其是长波红外焦平面探测器由于其固有的背景通量大、暗电流大等缺点,在应用中往往受限于有限的像元面积、有限的积分电容使得积分时间无法提高,读出电路电荷处理能力无法进一步提高。随着现今红外探测器越来越高的灵敏度要求,需要突破传统红外焦平面读出电路技术的瓶颈,使电荷处理能力不再受限于像元面积,因此数字化红外焦平面技术作为第三代红外焦平面技术被国内外竞相研究,同时对于大面阵、多线列的红外焦平面,低功耗设计也是必不可少的。本文提出了一种将像素级数字化技术与TDI技术相结合的读出电路设计,并通过仿真验证了该电路良好的性能。

2 数字化红外焦平面结构

模数转换器(ADC)作为数字化焦平面读出电路的关键模块,将红外焦平面探测器的光电流模拟信号转换为数字信号,这样就可以利用数字信号便于存取、计算和传输等特点实现更多的片上数字化功能。根据模拟域信号与数字域信号在焦平面上的转换位置即ADC位置,数字化红外焦平面结构可分为系统级ADC、列级ADC以及像素级ADC[1-3]。

2.1 系统级ADC结构

系统级ADC即整个系统的所有的像元共用一个ADC将所有的像元的模拟数据转换为数字值并且输出,ADC仅在信号链的末端实现AD转换,如图1所示。该类型与片外的ADC相比,降低信号在板级处理的复杂度,同时降低了模拟信号在片外长距离传输中被干扰的可能性。……