本實(shí)用新型屬于紅外探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體集成電路標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的一種應(yīng)用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器。

背景技術(shù)：

讀出電路(Readout Integrated Circuit，ROIC)是非制冷紅外焦平面陣列探測(cè)器的核心部件之一。目前，讀出電路主要使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作，其基本功能是將紅外焦平面陣列中探測(cè)元的光電特性信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大后輸出到成像電路中。讀出電路的性能直接決定了探測(cè)器的成像質(zhì)量，其測(cè)試信號(hào)非常微弱，因此對(duì)電路的要求也比較苛刻。隨著紅外焦平面技術(shù)的發(fā)展，陣列越來(lái)越大，像素尺寸越來(lái)越小，對(duì)功耗和成本的要求也越來(lái)越高。讀出電路在很多情況下已成為限制非制冷紅外焦平面技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，當(dāng)然也是影響我國(guó)非制冷紅外焦平面陣列探測(cè)器快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

高速輸出緩沖器電路用于將經(jīng)過(guò)積分放大、采樣/保持后的信號(hào)高速串行輸出，并驅(qū)動(dòng)讀出電路芯片外的負(fù)載。高速輸出緩沖器電路采用單位增益負(fù)反饋運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)，為達(dá)到高速、高精度、高性能的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有較低的噪聲和失調(diào)電壓影響，較大的輸入/輸出擺幅和帶寬，以及較高的增益、穩(wěn)定性、電源抑制比和負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)要盡量降低的功耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種用于紅 外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器，包括兩級(jí)電路，運(yùn)算放大器電路和推挽電路，兩級(jí)電路通過(guò)Vp1端與Vn1端相連接，VCC為電源端，GND為接地端，Vp端和Vn端為輸入電壓信號(hào)，Ip端和In端為運(yùn)算放大器電路輸入部分轉(zhuǎn)化的電流信號(hào)，Vout端為輸出信號(hào)，Vb1端、Vb2端、Vb3端、Vb4端、Vb5端為輸入偏置電壓，Ctrl端為輸入時(shí)鐘控制端，緩沖器工作時(shí)，Vp外接激勵(lì)信號(hào)，Vn作為反饋端與輸出信號(hào)端Vout相連，形成閉環(huán)系統(tǒng)，首先，輸入時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)Ctrl端，控制運(yùn)算放大器電路使能，電壓信號(hào)Vp、Vn輸入前一級(jí)運(yùn)算放大器電路，輸入部分電路將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信Ip、In，經(jīng)過(guò)折疊式運(yùn)放電路，輸出電壓信號(hào)Vp1、Vn1，最后，經(jīng)過(guò)兩級(jí)之間的補(bǔ)償電路，由后一級(jí)的推挽電路輸出電壓信號(hào)Vout。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，前一級(jí)采用折疊式運(yùn)放結(jié)構(gòu)，保證了較大輸出擺幅，提高了增益；后一級(jí)采用推挽電路結(jié)構(gòu)，有效提高擺率，縮短信號(hào)建立時(shí)間。兩級(jí)電路之間，加入了補(bǔ)償電路，以保證輸出信號(hào)穩(wěn)定，提高相位裕度，提高電路穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器的電路圖；

圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器中運(yùn)算放大器電路的電路圖；

圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一種用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器中推挽電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解， 此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中所述的“連接”和用于表達(dá)“連接”的詞語(yǔ)，如“相連接”、“相連”等，其既可以指代某一部件與另一部件直接連接，也可以指代某一部件通過(guò)其他部件與另一部件相連接。

如圖1所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于紅外面陣型探測(cè)器讀出電路的高速輸出緩沖器，包括兩級(jí)電路，運(yùn)算放大器電路和推挽電路，兩級(jí)電路通過(guò)Vp1端與Vn1端相連接，VCC為電源端，GND為接地端，Vp端和Vn端為輸入電壓信號(hào)，Ip端和In端為運(yùn)算放大器電路輸入部分轉(zhuǎn)化的電流信號(hào)，Vout端為輸出信號(hào)，Vb1端、Vb2端、Vb3端、Vb4端、Vb5端為輸入偏置電壓，Ctrl端為輸入時(shí)鐘控制端，緩沖器工作時(shí)，Vp外接激勵(lì)信號(hào)，Vn作為反饋端與輸出信號(hào)端Vout相連，形成閉環(huán)系統(tǒng)，首先，輸入時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)Ctrl端，控制運(yùn)算放大器電路使能，電壓信號(hào)Vp、Vn輸入前一級(jí)運(yùn)算放大器電路，輸入部分電路將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信Ip、In，經(jīng)過(guò)折疊式運(yùn)放電路，輸出電壓信號(hào)Vp1、Vn1，最后，經(jīng)過(guò)兩級(jí)之間的補(bǔ)償電路，由后一級(jí)的推挽電路輸出電壓信號(hào)Vout。

如圖2所示，在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述運(yùn)算放大器電路采用折疊式運(yùn)放結(jié)構(gòu)，輸入時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)Ctrl端，控制信號(hào)輸入電路通斷，Mn1管作為一個(gè)開關(guān)管，當(dāng)Ctrl輸入高電平時(shí)，Mn1管開啟，緩沖器整體電路開始工作，Mn2柵極接偏置電壓Vb3作用為電流源，通過(guò)調(diào)節(jié)Mn2管可調(diào)節(jié)輸入對(duì)管的偏置電流，輸入電壓信號(hào)Vp、Vn，通過(guò)輸入對(duì)管Mp1、Mp2的柵極，將電壓信號(hào)輸入至電路中，當(dāng)Vp、Vn產(chǎn)生變化時(shí)，通過(guò)Mp1、Mp2、Mn2和Mn1影響Ip、In的電流大小，從而將輸入的電壓信號(hào)Vp、Vn轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)Ip、In，Mp5、Mp6和Mn5、Mn6柵極接偏置電壓Vb1、Vb2控制運(yùn)放的偏執(zhí)電流，作用與Mn2管相似，Mp3、Mp4和Mn3、Mn4采用電流境結(jié)構(gòu)，增加運(yùn)放增益，提高電路穩(wěn) 定性，輸入的電壓信號(hào)Vp、Vn轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)Ip、In，當(dāng)Vp、Vn發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)Ip、In影響折疊式運(yùn)放電路中的電流，并通過(guò)Mp7、Mn7和Mp8、Mn8輸出共模電壓信號(hào)Vp1、Vn1。

如圖3所示，在優(yōu)選的實(shí)施例中，折疊式運(yùn)算放大器輸出電壓信號(hào)Vp1、Vn1，通過(guò)Mp9、Mn9的柵極輸入后一級(jí)推挽電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)Vp1、Vn1電壓發(fā)生變化，直接影響Mp9、Mn9的通斷狀態(tài)，當(dāng)Vp1、Vn1電壓較高時(shí)，Mp9管截止，Mn9管飽和，輸出端Vout經(jīng)過(guò)Mn9管接GND，輸出端對(duì)地放電；當(dāng)Vp1、Vn1電壓較低時(shí)，Mp9管飽和，Mn9管截止，輸出端Vout經(jīng)過(guò)Mp9管接VCC，VCC對(duì)輸出端充電，通常Mp9、Mn9組成的推挽電路在工作時(shí)，會(huì)提供很大工作電流，提高緩沖器的擺率，大大縮短建立時(shí)間，實(shí)現(xiàn)信號(hào)快速轉(zhuǎn)換。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，采用兩組尺寸相同的Mp7、Mn7和Mp8、Mn8管，為推挽電路輸出一個(gè)共模電壓信號(hào)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，由Mp9、Mn9組成推挽電路，由柵極輸入共模電壓信號(hào)，保證推挽結(jié)構(gòu)中Mp9、Mn9至少有一個(gè)導(dǎo)通。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在兩級(jí)電路之間加入了補(bǔ)償電路C1、R1串聯(lián)和C2、R2串聯(lián)組成，以此提高電路的穩(wěn)定性，增大相位裕度，提高電壓快速轉(zhuǎn)換中信號(hào)穩(wěn)定速度。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，Mn1管作為高速輸出緩沖器的控制開關(guān)，通過(guò)開關(guān)信號(hào)Ctrl控制整個(gè)電路通斷。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。