本发明专利技术提供了一种无损数字读出电路、像素级混合模数转换器以及红外成像仪，涉及集成电路领域。电流模块用于对每个像素进行采集，得到对应的直流电流并传输至自震荡模块；自震荡模块用于根据直流电流产生对应的脉冲信号并传输至计数器；计数器对脉冲信号进行计数得到量化结果。其中，计数器的结构基于本原多项式的代数式形成，其包括：至少一个异或单元和N个单元电路。本发明专利技术计数器中单元电路中的mos管数量相较于传统计数器DFF结构相比较少。每个单元电路的时钟为固定时钟，时钟频率不会随着比特数增加而降低，不会导致可能信息的存储泄露，从而不会导致量化结果出错。在满足无损数字读出的前提下，提高电荷处理能力，缩减像素面积。面积。面积。
【技术实现步骤摘要】
无损数字读出电路、像素级混合模数转换器及红外成像仪
[0001]本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种无损数字读出电路、像素级混合模数转换器以及红外成像仪。
技术介绍
[0002]在过去的几年，红外成像已经应用于非常广阔的领域，比如生物医学、航天探测、消防等等，作为红外成像系统的核心，红外焦平面电路和电路中的ADC的设计越来越受到人们的关注。
[0003]传统焦平面阵列都是按帧积分，每一帧都是先积分后采样，每一帧相互之间的数据都是独立的，这样一来，同一帧内积分时间外的信号就无法采集到，在每帧内信号差异大的时候容易损失线性度，甚至丢失数据。此外，存在复位引入的非均匀性，这意味着很难通过临近时间的数据对图像数据进行优化，最终输出的噪声会受到的影响较多。并且因为输出的每一帧数据之间没有时域的关联，难以通过DSP进行时域相关的算法优化。
[0004]对于无损读出往往需要进行长时间的积分过程，需要适应不同的应用场景，这就导致了无损读出往往对像素电路的电荷处理能力有着明显的要求，如果像素电路的电荷处理能力不够，会导致像素电路的处理能力溢出，从而导致探测信息出现错误。
[0005]目前解决上述问题的基础方法为：传统模拟像素如果想要提高电荷处理能力，会采用增加像素电路的积分电容面积的方法。而传统数字像素如果想要提高电荷处理能力，会采用基于PFM的模数转换器，但是这种量化方法会要求像素电路中加入比较器和高比特的计数器，这两者都需要增加像素面积。
[0006]因此，如何在满足无损数字读出的前提下，提高电荷处理能力的同时，缩减像素面积是一个亟需解决的问题。
技术实现思路
[0007]鉴于上述问题，提出了本专利技术以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种无损数字读出电路、像素级混合模数转换器以及红外成像仪。
[0008]本专利技术实施例第一方面提供一种无损数字读出电路，所述无损数字读出电路包括：电流模块、自震荡模块以及计数器；
[0009]所述电流模块与所述自震荡模块连接，所述电流模块用于对每个像素进行采集，得到对应的直流电流，并传输至所述自震荡模块；
[0010]所述自震荡模块与所述计数器连接，所述自震荡用于根据所述直流电流产生对应的脉冲信号，并传输至所述计数器；
[0011]所述计数器用于对所述脉冲信号进行计数，得到量化结果；
[0012]其中，所述计数器的结构基于本原多项式的代数式形成，其包括：至少一个异或单元和N个单元电路，N个所述单元电路的数量由所述计数器的比特数决定。
[0013]可选地，至少一个所述异或单元与N个所述单元电路串联连接；
[0014]至少一个所述异或单元的输出作为与其相连的第1个单元电路的输入；
[0015]所述第1个单元电路的输出作为与其相连的第2个单元电路的输入；
[0016]所述第N个单元电路的输出作为所述量化结果。
[0017]可选地，所述单元电路包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管；
[0018]所述第一mos管的第一端与所述第五mos管的第一端均接收电源电压；
[0019]所述第一mos管的第二端与所述第四mos管的第二端均接收前一级的输出；
[0020]所述第一mos管的第三端与所述第二mos管的第一端连接；
[0021]所述第二mos管的第二端与所述第七mos管的第二端均接收所述脉冲信号；
[0022]所述第二mos管的第三端与所述第三mos管的第一端、所述第五mos管的第二端以及所述第八mos管的第二端分别连接；
[0023]所述第三mos管的第二端与所述第六mos管的第二端均接收所述脉冲信号的反相信号；
[0024]所述第三mos管的第三端与所述第四mos管的第一端连接；
[0025]所述第四mos管的第三端接地；
[0026]所述第五mos管的第三端与所述第六mos管的第一端连接；
[0027]所述第六mos管的第三端与所述第七mos管的第一端连接，并作为本单元电路的输出端向后一级输出信号；
[0028]所述第七mos管的第三端与所述第八mos管的第一端连接；
[0029]所述第八mos管的第三端接地。
[0030]可选地，所述异或单元的数量由所述代数式的组成形式决定；
[0031]所述异或单元的输入信号由所述代数式的组成形式决定。
[0032]可选地，若所述计数器的比特数为18bit，则对应的本原多项式的代数式组成形式为：x
18
+x7+1；
[0033]所述代数式组成形式为：x
18
+x7+1的情况下，所述计数器包括：1个异或单元和18个单元电路。
[0034]可选地，所述1个异或单元接收第7个单元电路的输出信号和第18个单元电路的输出信号，进行异或运算，得到的结果信号输出至第1个单元电路中的第一mos管的第二端和第四mos管的第二端。
[0035]可选地，所述计数器中每个单元电路的时钟均为固定时钟，且所述计数器处于循环工作的模式，无需复位操作。
[0036]可选地，所述电流模块包括：二极管、开关mos管；所述自震荡模块包括：电压振荡器；
[0037]所述二级管的一端接地，另一端与所述开关mos管的第一端连接；
[0038]所述开关mos管的第二端接收开关信号；
[0039]所述开关mos管的第三端与所述电压振荡器的输入端连接；
[0040]所述电压振荡器的输出端与所述计数器连接。
[0041]本专利技术实施例第二方面提供一种像素级混合模数转换器，所述像素级混合模数转换器包括如第一方面任一所述的无损数字读出电路。
[0042]本专利技术实施例第三方面提供一种红外成像仪，所述红外成像仪包括：如第一方面任一所述的无损数字读出电路。
[0043]本专利技术提供的无损数字读出电路，电流模块对每个像素进行采集，得到对应的直流电流，并传输至自震荡模块；自震荡根据直流电流产生对应的脉冲信号，并传输至计数器；计数器对脉冲信号进行计数，得到量化结果。
[0044]本专利技术所提电路中的计数器，其区别于目前传统读出电路中的计数器，该计数器的结构基于本原多项式的代数式形成，其包括：至少一个异或单元和N个单元电路，N个单元电路的数量由计数器的比特数决定。。
[0045]由于结构的不同，计数器可以处于一种循环工作的模式，所以该计数器并不需要复位操作，因此计数器中单元电路中的mos管数量为8个，与需要复位的传统计数器DFF结构相比，mos管数量减少了12个。这无疑极大的缩减了像素面积。并且每个单元电路的时钟为固定时钟，这样时钟频率并不会随着比特数增加而降低，不会导致可能信息的存储泄露，从而不会导致量化结果出错。最终在满足无损数字读出的前提下，提高了电荷处理能力，缩减了像素面积，具有较高的实用性。
附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无损数字读出电路，其特征在于，所述无损数字读出电路包括：电流模块、自震荡模块以及计数器；所述电流模块与所述自震荡模块连接，所述电流模块用于对每个像素进行采集，得到对应的直流电流，并传输至所述自震荡模块；所述自震荡模块与所述计数器连接，所述自震荡用于根据所述直流电流产生对应的脉冲信号，并传输至所述计数器；所述计数器用于对所述脉冲信号进行计数，得到量化结果；其中，所述计数器的结构基于本原多项式的代数式形成，其包括：至少一个异或单元和N个单元电路，N个所述单元电路的数量由所述计数器的比特数决定。2.根据权利要求1所述的无损数字读出电路，其特征在于，至少一个所述异或单元与N个所述单元电路串联连接；至少一个所述异或单元的输出作为与其相连的第1个单元电路的输入；所述第1个单元电路的输出作为与其相连的第2个单元电路的输入；所述第N个单元电路的输出作为所述量化结果。3.根据权利要求2所述的无损数字读出电路，其特征在于，所述单元电路包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管；所述第一mos管的第一端与所述第五mos管的第一端均接收电源电压；所述第一mos管的第二端与所述第四mos管的第二端均接收前一级的输出；所述第一mos管的第三端与所述第二mos管的第一端连接；所述第二mos管的第二端与所述第七mos管的第二端均接收所述脉冲信号；所述第二mos管的第三端与所述第三mos管的第一端、所述第五mos管的第二端以及所述第八mos管的第二端分别连接；所述第三mos管的第二端与所述第六mos管的第二端均接收所述脉冲信号的反相信号；所述第三mos管的第三端与所述第四mos管的第一端连接；所述第四mos管的第三端接地；所述第五mos管的第三端与所述第六mos管的第一端连接；所述第六mos管的第三端与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛育泽，黄兆丰，周飞，
申请(专利权)人：北京领丰视芯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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