非制冷红外探测器及其自动增益校正电路制造技术

本发明专利技术提供了一种非制冷红外探测器及其自动增益校正电路。其中所述自动增益校正电路，包括：响应率稳定单元，其连接到非制冷红外探测器的敏感像元，用于补偿像元电阻在不同温度下响应率变化导致的偏差；参考电压校正单元，其连接到所述响应率稳定单元，用于校正参考电压以补偿由于片上敏感像元电阻的非均匀性导致的偏差。通过本发明专利技术的自动增益校正电路，像元电阻非均匀性的影响被抑制；同时，响应率不再反比于像元阻值，保证了高低温下响应率和噪声等效温差的稳定性，方便了用户使用。方便了用户使用。方便了用户使用。

【技术实现步骤摘要】
非制冷红外探测器及其自动增益校正电路


[0001]本专利技术涉及红外成像技术，特别是涉及红外成像技术中的非制冷红外探测器及其自动增益校正电路。

技术介绍

[0002]目前，非制冷红外成像技术在军事、工农业、医学、天文等领域有着重要的应用。作为非制冷红外成像技术核心的红外焦平面阵列，包括红外探测器阵列和读出电路两部分。其中，微测辐射热计焦平面阵列(FPA)具有较高的灵敏度，是应用最广泛的一种非制冷红外焦平面阵列，其工作原理是热敏材料吸收入射的红外辐射后温度改变，从而引起自身电阻值的变化，通过测量其电阻值的变化探测红外辐射信号的大小。
[0003]微测辐射热计普遍采用微机械加工技术制作的悬臂梁微桥结构。桥面沉积有一层具有高电阻温度系数(TCR)的热敏材料，桥面由两条具有良好力学性能并镀有导电材料的桥腿支撑，桥腿与衬底的接触点为桥墩，桥墩电学上连接到微测辐射热计下的硅读出电路(ROIC)上。通过桥腿和桥墩，热敏材料连接到读出电路的电学通道中，形成一个对温度敏感并连接到读出电路上的像素单元，简称像元。敏感像元又称为敏感微测辐射热计，与之对应的有两种盲像元，其中一种桥面与衬底热学短路，温度恒等于衬底温度，称为热短路像元；另一种是结构与敏感微测辐射热计完全相同，但是被遮挡了，所以不能感应目标辐射，称为被遮挡像元。利用这两种盲微像元可以有效抵消敏感像元阻值随衬底温度变化带来的输出电压波动，实现无TEC(热电制冷器)功能。
[0004]读出电路的作用则是对敏感像元的响应信号进行处理(比如滤波、放大)和读出，并对像元电阻的非均匀性进行校正。信号处理的好坏、非均匀性校正的好坏和读出电路自身的噪声都会对红外成像系统的性能造成显著的影响。传统的读出电路给敏感像元和热短路像元提供一个固定偏压，然后将敏感像元与热短路像元的电流做差并积分，得到输出信号。这种架构的优势是结构简单、功耗较低，而缺点则是缺乏非均匀性校正以及响应率反比于像元阻值。后者造成了高温下响应率显著增大，而低温下响应率显著降低，使得低温下噪声等效温差(NETD)不可接受，同时高低温下响应率差异过大，增加了测温等应用场景的使用难度。

技术实现思路

[0005]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]本专利技术解决的技术问题是提供多种用于非制冷红外探测器的自动增益校正电路，采用参考电压校正单元，提供了片上非均匀性校正(OCC)，抑制了像元电阻非均匀性的影响。同时，使用与敏感像元相同温度特性的盲像元电阻设计响应率稳定单元，使得响应率不
再反比于像元阻值，而是在高低温下保持稳定，也就保证了NETD等关键指标的稳定，方便用户使用。
[0007]本专利技术提供了一种用于非制冷红外探测器的自动增益校正电路，其特征在于包括：
[0008]响应率稳定单元，其连接到非制冷红外探测器的敏感像元，用于补偿像元电阻在不同温度下响应率变化导致的偏差；
[0009]参考电压校正单元，其连接到所述响应率稳定单元，用于校正参考电压以补偿由于片上敏感像元电阻的非均匀性导致的偏差。
[0010]本专利技术还提供了一种用于非制冷红外探测器，其中包括像元电路阵列、本专利技术的自动增益校正电路以及积分器电路；
[0011]所述像元电路阵列的输出端连接到所述自动增益校正电路的输入端，所述自动增益校正电路的输出端连接到所述积分器电路的输入端。
附图说明
[0012]为了进一步阐述本专利技术的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参考标号表示。应当理解，这些附图仅描述本专利技术的典型示例，而不应看作是对本专利技术的范围的限定，其中：
[0013]图1是本专利技术提供的第一种带自动增益校正电路的读出电路原理图；
[0014]图2是本专利技术提供的第二种带自动增益校正电路的读出电路原理图；
[0015]图3是本专利技术提供的第三种带自动增益校正电路的读出电路原理图；
[0016]图4是本专利技术提供的一种用于产生参考电压的参考电压校正单元的实例；
[0017]图5a
‑
5e是本专利技术提供的五种运算放大器电路的实例；
[0018]图6是本专利技术提供的盲像元电阻电路的实例；
[0019]图7a是传统的偏置电路；以及
[0020]图7b是本专利技术的源跟随器23的偏置电路。
具体实施方式
[0021]在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0022]下面参考本专利技术的若干代表性实施方式，详细阐释本专利技术的原理和精神。
[0023]专利技术概述
[0024]如前所述，现有技术的读出电路给像元电路阵列中的敏感像元和热短路像元提供
一个固定偏压，然后将敏感像元与热短路像元的电流做差并积分，得到输出信号。这种架构缺乏非均匀性校正以及响应率反比于像元阻值。响应率反比于像元阻值造成了高温下响应率显著增大，而低温下响应率显著降低，使得低温下NETD不可接受，同时高低温下响应率差异过大，增加了测温等应用场景的使用难度。
[0025]对此，本专利技术提供多种用于非制冷红外探测器的自动增益校正电路，采用参考电压校正单元，提供了片上非均匀性校正(OCC)，抑制了像元电阻非均匀性的影响。同时，使用与敏感像元相同温度特性的盲像元电阻设计响应率稳定单元，使得响应率不再反比于像元阻值，而是在高低温下保持稳定，也就保证了NETD等关键指标的稳定，方便用户使用。
[0026]在介绍了本专利技术的基本原理之后，下面具体介绍本专利技术的各种非限制性实施方式。
[0027]示例性方法
[0028]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。
[0029]图1是第一种带自动增益校正电路的读出电路原理图。
[0030]图1主要包含三部分：第一部分是像元电路阵列10；第二部分是自动增益校正电路20；以及第三部分是积分器电路30。对于N行M列分辨率的探测器，探测器一共包含了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非制冷红外探测器的自动增益校正电路，其特征在于包括：响应率稳定单元，其连接到非制冷红外探测器的敏感像元，用于补偿像元电阻在不同温度下响应率变化导致的偏差；参考电压校正单元，其连接到所述响应率稳定单元，用于校正参考电压以补偿由于片上敏感像元电阻的非均匀性导致的偏差。2.如权利要求1所述的自动增益校正电路，其中所述响应率稳定单元包括至少一个盲像元电阻，其阻值具有与所述敏感像元阻值相同的温度特性。3.如权利要求2所述的自动增益校正电路，其中所述盲像元电阻是热短路像元或被遮挡像元或其二者的组合。4.如权利要求1
‑
3中的任何一项所述的自动增益校正电路，其中所述参考电压校正单元包括数模转换单元。5.如权利要求4所述的自动增益校正电路，其中所述参考电压校正单元还包括第一源跟随器，所述第一源跟随器的输出端连接到数模转换单元的输入端。6.如权利要求1
‑
5中的任何一项所述的自动增益校正电路，还可以包括第二源跟随器，所述第二源跟随器的输入端连接所述响应率稳定单元的输出端，所述第二源跟随器的输出端连接到积分器电路的输入端。7.如权利要求6所述的自动增益校正电路，其中所述响应率稳定单元的输出端连接所述第二源跟随器的饱和管栅端，所述第二源跟随器的饱和管漏端连接电源电压，所述第二源跟随器的饱和管源端连接可调电阻的一端，可调电阻的另一端是自动增益校正电路输出端，所述自动增益校正电路输出端连接第二偏置电流，产生的输出电压连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭果，方辉，卢蕊，郭健海，
申请(专利权)人：北方广微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：