【摘 要】
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红外焦平面阵列(IRFPA)是获取红外信息的重要部件,被广泛应用于军事民用等领域。读出电路(ROIC)是红外焦平面的核心器件,其性能将会影响整个红外焦平面系统的性能。基于Chart
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红外焦平面阵列(IRFPA)是获取红外信息的重要部件,被广泛应用于军事民用等领域。读出电路(ROIC)是红外焦平面的核心器件,其性能将会影响整个红外焦平面系统的性能。基于Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺,本文完成了规模为512×512,单元面积大小为30μm×30μm的红外焦平面阵列探测器前端读出电路的设计。该电路主要包括前端读出单元(CTIA)和信号处理电路(列电荷放大器,列缓冲器,输出缓冲器)部分。文中详细介绍了电路各模块的控制时序设计,阐述了各部分电路的工作原理,并给出了相应的仿真结果。根据系统要求,设计了面积小,功耗低的CTIA读出单元结构;基于对芯片内寄生参数的分析,设计了电荷转移的列读出方式;设计了一款传输速度为12MHz/25pF的AB类驱动放大器作为该电路的输出缓冲器;同时,根据电路工作时序的特点,对电路进行了低功耗设计;在此基础上,完成了整体电路版图设计和后仿真,并对芯片进行了初步测试。测试结果表明:本前端读出电路对红外信号具有良好的响应,并能够正常完成设计的积分时间外部可调、电荷存储能力可调等功能,电路的低功耗设计得到验证。输出级缓冲器可实现5MHz以上信号的传输,但在低温条件下其输出波形出现一定的波动,论文对其原因进行了分析。
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