[发明专利]一种单电容相关双采样非制冷红外读出电路

权利要求书

1.一种单电容相关双采样非制冷红外读出电路，其特征在于，包括M×N像素探测单元阵列、CTIA型积分电路、单电容相关双采样电路、行列逻辑控制信号产生模块和输出缓冲电路：

M×N像素探测单元阵列包括M行N列敏感单元，每列敏感单元分别连接1个CTIA型积分电路，M×N像素探测单元阵列对采集到的信号进行光电转换并输入CTIA型积分电路进行电流积分；

单电容相关双采样电路包括N个采样电容和N个电压跟随器电路，其中N个采样电容分别通过采样控制开关与对应各列CTIA型积分电路的输出端连接，用于采样保持CTIA型积分电路的输出端电压；N个电压跟随器电路的输入端与对应各列的采样电容连接，输出端通过列选控制开关接入输出缓冲电路，电压跟随器电路用于匹配采样电容和输出缓冲电路的阻抗；电压跟随器电路的输入端与输出端分别设置一个NMOS管形成采样电容复位开关；

行列逻辑控制信号产生模块为M×N像素探测单元阵列、CTIA型积分电路、单电容相关双采样电路产生逻辑控制信号；输出缓冲电路用于每行信号的串行输出；

M×N像素探测单元阵列对采集到的信号进行光电转换，并输入至CTIA型积分电路进行电流积分；单电容相关双采样电路对CTIA型积分电路的输出端电压进行采样保持，产生信号电压，信号电压通过输出缓冲电路串行输出。

2.根据权利要求1所述的单电容相关双采样非制冷红外读出电路，其特征在于，所述的M×N像素探测单元阵列包括M行N列相同的敏感单元，每个敏感单元均包括1个热敏电阻、1个第一偏置电压MOS管(M-1)和1个对应的行选控制开关，且每列敏感单元分别连接1个盲元电阻、1个第二偏置电压MOS管(M-2)和1个CTIA型积分电路，其中每个CTIA型积分电路包括运算放大器、积分电容和复位开关：

第一偏置电压MOS管(M-1)的源极连接热敏电阻的非地端电极、漏极连接对应行选控制开关、栅极电压由片外偏置电压控制，第一偏置电压MOS管(M-1)用于产生流向热敏电阻的偏置电流；

行选控制开关由两个NMOS管串联构成，行选控制开关一端连接第一偏置电压MOS管(M-1)的漏极,另一端通过积分控制开关连接运算放大器的负反馈端，用于控制敏感单元进行按行积分；

盲元电阻一端由片外偏置电压控制，另一端连接第二偏置电压MOS管(M-2)的源极，用于抑制电路的背景噪声，提高积分动态范围；

第二偏置电压MOS管(M-2)的漏极连接运算放大器的负反馈端、栅极电压由片外偏置电压控制，第二偏置电压MOS管(M-2)用于产生流向盲元电阻的偏置电流；

CTIA型积分电路的复位开关由两个互补的NMOS管构成，用于降低复位开关的电荷馈通效应。

3.根据权利要求1所述的单电容相关双采样非制冷红外读出电路，其特征在于，所述的电压跟随器电路由两个PMOS管、三个NMOS管构成运放反馈端和输出端短接的电压跟随器，由三个NMOS管构成栅极电压偏置电路。

4.根据权利要求1所述的单电容相关双采样非制冷红外读出电路，其特征在于，输出缓冲电路由两个源极跟随器组成：

两个PMOS管即第十五PMOS管(M₁₅)和第十七PMOS管(M₁₇)串联组成第一源极跟随器，其中第十五PMOS管(M₁₅)的源极和衬底接片外模拟电源、漏极接第十七PMOS管(M₁₇)的源极和衬底、栅极由片外偏置电压控制，第十七PMOS管(M₁₇)的漏极接片外模拟地，栅极作为输入端与电压跟随器电路的输出端连接；

两个NMOS管即第十六NMOS管(M₁₆)和第十八NMOS管(M₁₈)串联组成第二源极跟随器，其中第十八NMOS管(M₁₈)的源极接片外模拟地，漏极接第十六NMOS管(M₁₆)的源极，栅极由片外偏置电压控制，第十六NMOS管(M₁₆)的漏极接片外模拟电源，栅极接第十五PMOS管(M₁₅)的漏极，两个NMOS管即第十六NMOS管(M₁₆)和第十八NMOS管(M₁₈)的衬底均接片外模拟地。