红外焦平面阵列的行选通保护电路制造技术

本发明专利技术公开了红外焦平面阵列行选通保护电路，包括行选信号提取电路、行选通保护电路；行选信号提取电路被配置为同时对所有行选支路信号进行提取后输出一控制信号Row_comb并控制行选通保护电路的电路，若所有行选支路信号中有任意一个行选支路信号在当前时刻时为选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为正控制信号，若所有行选支路信号在当前时刻时均为未选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为负控制信号；正控制信号的持续时间对与选中行选信号的持续时间相同；所述行选通保护电路被配置为能分辨出正控制信号的持续时间、并在正控制信号的持续时间超过预先设定的阈值时、能将输出端为高电平翻转为低电平输出至行选电路的复位端的电路。

Gating Protection Circuit for Infrared Focal Plane Array

The invention discloses an infrared focal plane array pass-through protection circuit, which includes a line-selection signal extraction circuit and a line-selection protection circuit; the line-selection signal extraction circuit is configured to simultaneously extract all line-selection branch signals and output a control signal Row_comb and control the line-selection protection circuit, if any line-selection branch signal is present in all line-selection branch signals. The current control signal Row_comb is a positive control signal when the selected signal is selected at all times. If all the selected branch signals are unselected at the current time, the current control signal Row_comb is a negative control signal; the duration of the positive control signal is the same as the duration of the selected signal; and the gating protection circuit is configured to distinguish the positive control. When the duration of the positive control signal exceeds the preset threshold, the circuit that can turn the output to high level to low level and output to the reset end of the line selection circuit can be turned over.

【技术实现步骤摘要】
红外焦平面阵列的行选通保护电路
本专利技术涉及微电子和光电子
，具体涉及红外焦平面阵列行选通保护电路。
技术介绍
红外焦平面阵列探测器是一种通过光电转换将物体发出红外信号转换成电信号，并进行处理以得到物体温度分布的视频图像的探测器。红外焦平面阵列探测器的感光元件是在探测器焦平面上排列着的像元阵列。像元为采用MEMS技术加工而成的悬臂梁微桥结构，桥面上沉积着氧化钒、掺杂非晶硅等具有高电阻温度系数的半导体材料。悬臂梁微桥结构由两条镀有导电材料的桥腿支撑，桥腿与衬底的接触点为桥墩，像元通过桥墩与下方的读出电路相连接。不同温度的物体会发出不同波长的红外线，使焦平面阵列上像元呈现不同的阻值。读出电路首先将像元的电阻值转换成相应的电流信号，然后对电流信号进行积分采样，即可得到与物体上温度值相对应的电压信号。随着红外焦平面探测器技术的发展，像元阵列的规模正在逐渐扩大，从320×240、640×512发展到1280×1024，甚至2560×2048。为保证如此大的像元阵列能正常工作，通常采取逐行积分、逐行输出的读出方式。对于大阵列的焦平面读出电路，行选通采用移位寄存器传递行选脉冲的方式实现，即由脉冲产生电路产生初始行选脉冲，然后在行选时钟的控制下，依次使行选脉冲通过D类触发器依次传递到每一行，实现逐行选通积分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供红外焦平面阵列行选通保护电路，当读出电路时序出现异常时，可以进入保护状态，避免出现一行像元一直被选通，继而被烧毁的现象。本专利技术的具体技术方案为：红外焦平面阵列行选通保护电路，包括行选信号提取电路、行选通保护电路；其中，行选信号提取电路被配置为同时对所有行选支路信号进行提取后输出一控制信号Row_comb并控制于行选通保护电路的电路，若所有行选支路信号中有任意一个行选支路信号在当前时刻时为选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为正控制信号，若所有行选支路信号在当前时刻时均为未选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为负控制信号；正控制信号的持续时间对与选中行选信号的持续时间相同；所述行选通保护电路被配置为能分辨出正控制信号的持续时间、并在正控制信号的持续时间超过预先设定的阈值时、能将输出端为高电平翻转为低电平输出至行选电路的复位端的电路。大阵列的红外焦平面阵列读出电路中，行选电路采用移位寄存器传递行选脉冲的方式实现，即由脉冲产生电路产生初始行选脉冲Sel<i>，然后在行选时钟CLK_T的控制下，依次使行选脉冲Sel<i>通过D类触发器DFF依次传递到每一行，实现逐行选通积分，最终输出行选支路信号Row_Sel<i>，其中i为正整数行号。在本专利技术中，为了避免出现一行像元一直被选通，本专利技术配置了行选信号提取电路、行选通保护电路来进行保护，其中，行选信号提取电路的作用是将所有行选支路信号中的选中行选信号进行提取，行选信号提取电路输出一控制信号Row_comb需要跟选中行选信号具有时间相关性，满足：若所有行选支路信号中有任意一个行选支路信号在当前时刻时为选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为正控制信号，若所有行选支路信号在当前时刻时均为未选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为负控制信号；正控制信号的持续时间对与选中行选信号的持续时间相同。在本领域中，可以将其理解为最终的输出信号中为正控制信号和负控制信号组成，同时，在本领域中，实现上述信号的方式有很多，只要达到上述逻辑要求即可。在行选信号提取电路将选中行选信号提取出来后，行选通保护电路对其信号可以进行至少2个处理，第一个处理是对与选中行选信号相关的正控制信号进行持续时间的分析，第二处理是翻转控制电平输出到行选电路的复位端，使得行选电路处于保护状态。当持续时间的分析结果超过阈值时，翻转控制电平，行选电路则不选通，当持续时间的分析结果没有超过阈值时。在本领域中，实现对正控制信号进行持续时间的分析的方式有很多种，设置阈值也可以根据实际情况进行设置，翻转控制电平输出到行选电路的复位端的方式也可以是任意满足要求的形式。本专利技术首先要保护是这种对信号的处理逻辑关系，即先通过将所有行选支路信号中的选中行选信号进行提取，然后通过时间来判断选中行选信号是否异常，在异常的情况下，通过对行选电路的复位端的电平进行控制，从而达到在信号异常的情况下对行选电路进行保护。在上述思想下，本专利技术要实现对行选通保护电路的具体设计，可以采用3种具体方案，但并不限于以下三种具体方案来实现，可以根据实际情况作出符合上述逻辑要求的任意变化，应都是属于本专利技术的保护范畴，在本专利技术优选提出的3种具体方案为：第一种是：行选通保护电路只选用模拟行选通保护电路，其中模拟行选通保护电路中电容C作为对持续时间的分析，利用充电时间的控制，来实现对持续时间的分析，当其充电时间达到阈值，则对应电压会达到阈值，因此可以用电压阈值与充电后的电压进行比较，同时采用模拟比较器进行比较后输出控制信号，从而达到对行选电路复位端的电平控制。第二种是：行选通保护电路只选用数字行选通保护电路，其中数字行选通保护电路中采用计数器对持续时间进行计数，然后当计数次数达到阈值时，采用数字比较器进行比较后输出控制信号，从而达到对行选电路复位端的电平控制。第三种是：由于数字计数器比较容易出现故障，同时由于行选电路一般是数字信号，因此在优选数字行选通保护电路时，也容易出现不能正确进行保护的情况，因此本专利技术第三种保护方式为：将数字行选通保护电路和模拟行选通保护电路并联，然后增加一个与门D输出。达到双重保护的目的。虽然本专利技术提出了采用电容C和数字计数器作为具体的持续时间分析的器件，但并不限于上述具体结构，也可以采用其它能实现该相同功能的结构来替换，因此也应按照等同侵权的方式进行保护其它等同方式。具体，优选的：第一种：所述行选通保护电路为模拟行选通保护电路，模拟行选通保护电路包括电容C和模拟比较器，电容C的电压端与模拟比较器的输入端连接，且模拟比较器的基准电压端配置有电压阈值Vref，电压阈值Vref取允许电容积分时间上限时的电压，电容的积分时间上限对应于正控制信号的持续时间上限，正控制信号的持续时间上限对应于选中行选信号的持续时间上限；电容C在控制信号Row_comb为正控制信号时为充电状态，电容在控制信号Row_comb为负控制信号时为放电；当正控制信号的持续时间未达到上限时，电容积分后的电压未达到电压阈值Vref，则模拟比较器输出端的控制信号Rst_A为高电平至行选电路的复位端；当正控制信号的持续时间达到上限时，电容积分后的电压达到电压阈值Vref，则模拟比较器输出端的控制信号Rst_A由高电平翻转为低电平至行选电路的复位端。优选的，模拟行选通保护电路还包括充放电控制电路，其中充放电控制电路包括逻辑部和充放电部；所述逻辑部包括反相器A1、与门A、或门A，其中行选信号提取电路输出的控制信号Row_comb接反相器A1输入端，反相器A1的输出端接与门A的输入端，与门A的输入端配置有一自锁信号，该自锁信号与模拟比较器输出的控制信号Rst_A一致，与门A的输出端接或门A的输入端，或门A的输入端还配置有帧开始信号Frame_start；逻辑部最终由信号或门A输出一充放电控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，包括行选信号提取电路、行选通保护电路；其中，行选信号提取电路被配置为同时对所有行选支路信号进行提取后输出一控制信号Row_comb并控制于行选通保护电路的电路，若所有行选支路信号中有任意一个行选支路信号在当前时刻时为选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为正控制信号，若所有行选支路信号在当前时刻时均为未选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为负控制信号；正控制信号的持续时间对与选中行选信号的持续时间相同；所述行选通保护电路被配置为能分辨出正控制信号的持续时间、并在正控制信号的持续时间超过预先设定的阈值时、能将输出端为高电平翻转为低电平输出至行选电路的复位端的电路。

【技术特征摘要】
1.红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，包括行选信号提取电路、行选通保护电路；其中，行选信号提取电路被配置为同时对所有行选支路信号进行提取后输出一控制信号Row_comb并控制于行选通保护电路的电路，若所有行选支路信号中有任意一个行选支路信号在当前时刻时为选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为正控制信号，若所有行选支路信号在当前时刻时均为未选中行选信号，则当前控制信号Row_comb为负控制信号；正控制信号的持续时间对与选中行选信号的持续时间相同；所述行选通保护电路被配置为能分辨出正控制信号的持续时间、并在正控制信号的持续时间超过预先设定的阈值时、能将输出端为高电平翻转为低电平输出至行选电路的复位端的电路。2.根据权利要求1所述的红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，所述行选通保护电路为模拟行选通保护电路(30)，模拟行选通保护电路包括电容C(302)和模拟比较器(303)，电容C(302)的电压端与模拟比较器(303)的输入端连接，且模拟比较器的基准电压端配置有电压阈值Vref，电压阈值Vref取允许电容积分时间上限时的电压，电容的积分时间上限对应于正控制信号的持续时间上限，正控制信号的持续时间上限对应于选中行选信号的持续时间上限；电容C(302)在控制信号Row_comb为正控制信号时为充电状态，电容在控制信号Row_comb为负控制信号时为放电；当正控制信号的持续时间未达到上限时，电容积分后的电压未达到电压阈值Vref，则模拟比较器输出端的控制信号Rst_A为高电平至行选电路的复位端；当正控制信号的持续时间达到上限时，电容积分后的电压达到电压阈值Vref，则模拟比较器输出端的控制信号Rst_A由高电平翻转为低电平至行选电路的复位端。3.根据权利要求2所述的红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，模拟行选通保护电路还包括充放电控制电路，其中充放电控制电路包括逻辑部和充放电部；所述逻辑部包括反相器A1(3011)、与门A(3012)、或门A(3013)，其中行选信号提取电路输出的控制信号Row_comb接反相器A1(3011)输入端，反相器A1(3011)的输出端接与门A(3012)的输入端，与门A(3012)的输入端配置有一自锁信号，该自锁信号与模拟比较器输出的控制信号Rst_A一致，与门A(3012)的输出端接或门A(3013)的输入端，或门A(3013)的输入端还配置有帧开始信号F_start；逻辑部最终由信号或门A(3013)输出一充放电控制信号Rst_A_n；充放电部包括与电容C(302)并联的电阻R(3018)、场效应管NMOS(3017)、场效应管PMOS2(3015)，还包括场效应管PMOS1(3016)、反相器A2(3014)；其中，场效应管PMOS1(3016)的G极、场效应管NMOS(3017)的G极和反相器A2(3014)的输入端接充放电控制信号Rst_A_n，反相器A2(3014)的输出端接场效应管PMOS2(3015)的G极；场效应管PMOS1(3016)的D极接电源VDD，场效应管PMOS1(3016)的S极、电容C(302)电压端、场效应管PMOS2(3015)的D极、NMOS(3017)的D极共接于模拟比较器(303)的输入端，场效应管NMOS(3017)的S极、场效应管PMOS2(3015)的S端接地。4.根据权利要求1所述的红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，所述行选通保护电路为数字行选通保护电路(20)，数字行选通保护电路包括计数器(202)和数字比较器(203)，计数器(202)的输出端与数字比较器(203)的输入端连接，且数字比较器(203)的另一输入端配置有计数阈值Pre_data，计数阈值Pre_data取允许计数器上限时的计数次数，计数器上限对应于正控制信号的持续时间上限，正控制信号的持续时间上限对应于选中行选信号的持续时间上限；计数器(202)在控制信号Row_comb为正控制信号时为计数状态，计数器(202)在控制信号Row_comb为负控制信号时为复位状态；当正控制信号的持续时间未达到上限时，计数器(202)未达到计数阈值Pre_data，则数字比较器(203)输出端的控制信号Rst_D为高电平至行选电路的复位端；当正控制信号的持续时间达到上限时，计数器(202)达到计数阈值Pre_data，则数字比较器(203)输出端的控制信号Rst_D由高电平翻转为低电平至行选电路的复位端。5.根据权利要求4所述的红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，数字行选通保护电路还包括计数逻辑控制电路，所述计数逻辑控制电路包括反相器B1(2011)、或门B(2012)、与门B1(2014)、与门B2(2015)、反相器B2(2013)；其中反相器B1(2011)的输入端配置有一自锁信号，该自锁信号与数字比较器输出的控制信号Rst_D一致，反相器B1(2011)输出端以及控制信号Row_comb接或门B(2012)的输入端，所述反相器B2(2013)的输入端配置有帧开始信号Frame_start，和或门B(2012)的输出端和反相器B2(2013)的输出端接与门B1(2014)的输入端，与门B1(2014)的输出端接计数器的rst_n，与门B2(2015)的输入端配置有始终信号CLK和自锁信号，与门B2(2015)输出控制信号CLK_D至计数器的时钟信号端CLK。6.根据权利要求1所述的红外焦平面阵列的行选通保护电路，其特征在于，所述行选通保护电路包括数字行选...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙隆成，李小飞，刘婷，张曦冉，周云，吕坚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51