[发明专利]抑制焦平面探测器背景电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS焦平面读出电路，尤其涉及一种抑制焦平面探测器背景电流的方法。

背景技术

焦平面成像技术广泛应用于国民经济的各个领域，如工业控制、救灾抢险、医学影像等，其基本原理是：光电探测器产生的光生电流通过铟柱传导至焦平面读出电路，焦平面读出电路对光生电流进行处理后向外输出形成影像。焦平面读出电路主要有CCD与CMOS两种类型，近年来，随着CMOS技术的不断发展，CMOS焦平面读出电路凭借其功耗低、集成度高的优点，已成为焦平面读出电路的主要类型。

基于现有技术获得的焦平面成像系统，由于受探测器温度、环境温度、辐射等多种因素影响，不可避免的存在较大的背景噪声；对于读出电路而言，需要在较小的单元面积下提高增益，因此通常采用较小的积分电容，而高背景电流将使得积分电容迅速饱和，导致微弱的光生电流信号不能被读出；同时，背景电流大大增加了读出电路的噪声，增大了读出电路的非线性和非均匀性，降低了其动态范围。

现有技术中，典型的背景抑制方法多采用电流镜或MOS管分流电路，在积分过程中连续或者周期性的打开背景减去电路，对背景电荷进行分流，从而减去背景噪声；但现有方法普遍存在MOS管漏电、非线性、失配等缺点，很难精确控制，实际应用时，会导致整个读出电路采样单元阵列的线性度以及均匀性降低；

发明人之前曾提出过一件名为《CTIA型CMOS焦平面读出电路及测试方法》(申请号：201310401045)的发明专利申请，本发明是在前述专利申请技术的基础上所作的进一步挖掘。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种抑制焦平面探测器背景电流的方法，所涉及的硬件包括CTIA型采样单元；所述CTIA型采样单元由运算放大器、积分电容和复位开关组成，所述积分电容和复位开关并联在运算放大器的输入端和输出端之间，运算放大器的输入端通过导线与光电探测器相连；CTIA型采样单元工作时，运算放大器周期性地对光电探测器的输出信号进行积分处理，单次积分处理的时域区间记为积分过程，相邻两个积分过程之间的时间间隔记为非积分过程；其创新在于：所述运算放大器的输入端与一背景减去电容的一端连接，背景减去电容的另一端与一信号发生器相连；所述信号发生器能周期性地输出台阶电压信号，单个台阶电压信号的持续时间记为减去过程，相邻两个台阶电压信号之间的时间间隔记为非减去过程；所述减去过程与积分过程对应，所述非减去过程与非积分过程对应；非减去过程中，信号发生器输出信号的幅值与前一个台阶电压信号的最终值相同；所述台阶电压信号和背景减去电容满足如下关系：

i_back×t₁＝C_b×ΔV

其中，i_back为背景电流的电流值；t₁为台阶电压信号中单个台阶的持续时间；C_b为背景减去电容的电容值；ΔV为台阶电压信号中相邻两个台阶之间的电压差。