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双色红外焦平面探测器能够对辐射场内的两个波段进行探测,具有更强的目标探测能力。双色读出电路是双色红外焦平面器件的重要模块,其功能是将双波段红外信号进行采样、放大和传输,它的性能直接影响着红外探测器的性能。数字式读出电路将片外ADC集成到读出电路内,可以减少长距离模拟信号线带来的噪声和信号串扰等问题,提高了整个红外成像系统的稳定性和集成度。因此,近年来数字式双色红外读出电路得到了广泛关注。 本论文针对中波/短波双色探测器,采用列级ADC型数字式焦平面结构,设计了一款数字式双色红外读出电路。本读出电路的像素输入级采用双DI型电路结构,将混合信号和中波信号同时进行积分。论文采用了一种基于电荷放大器的列采样电路,实现对双色红外信号的采样和分离,同时采用双采样的时序设计来减少像素输入级的噪声。最后设计了一种改进型的12位单斜率积分型ADC结构,并采用格雷码计数器取代普通计数器来减少数字采样的误码率。 本论文在CSMC0.5μm CMOS工艺下完成了整体电路版图的设计。后仿真结果表明:电路工作频率为5MHz,格雷码计数器的频率为25MHz,行处理周期为100μs。每列的功耗为176μW,短波信号可以从混合信号中分离出来,中波电容有效容量为9.8M电子电荷,混波电容有效容量为11.4M电子电荷,中波线性度为99.6%,短波线性度为99.1%,指标达到了设计要求。