專利名稱：一種紅外讀出電路的背景抑制方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外成像系統(tǒng)中的讀出電路，尤其是一種紅外讀出電路的背景抑制方法及其電路，屬于微電子及光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅外輻射是介于可見光和微波之間的電磁波，波長在770nm至lmm之間，在光譜上位于紅色光外側(cè)。由于紅外輻射在大氣中傳播時(shí)，會受到大氣各種成分的吸收和散射，從而引起輻射功率的逐漸衰減，紅外光子探測器主要工作于l-3)am、 3-5pm、 8-13nm三個(gè)波段，分別稱為近紅外波段、中紅外波段、遠(yuǎn)紅外波段。在紅外成像應(yīng)用中根據(jù)探測目標(biāo)背景輻射的光子密度，有低背景和高背景之分，通常光子密度高于10力cm、的背景稱為高背景。在許多紅外系統(tǒng)的成像條件下，目標(biāo)與背景輻射的對比度相當(dāng)?shù)停热缭谑覝?300K)背景中探測溫度變化為0.1K的目標(biāo)。上述三個(gè)紅外波段在室溫(300K)背景下光譜輻射光子密度分別約10力cm2's、 1016/cm、、 1017/cm2*s，對比度分別約為10%、 3%、 1%。對比度定義為背景溫度變化1K所引起光子通量變化與整個(gè)光子通量的比值。由此可以看出，隨著紅外波長的增大，背景輻射越來越高，對比度越來越小。傳統(tǒng)的讀出電路都是對背景電流和信號電流一起積分，所以在大背景電流下為保證足夠的積分時(shí)間來探測出隱藏在高背景下的微弱信號，必須具有極大的積分電容。但是像素單元面積有限，讀出電路中只可能包含較小的積分電容，大背景電流會很快使其飽和，積分時(shí)間受限。此外，即使不考慮像素單元面積，將大積分電容集成在讀出電路中，也會引入非常高的噪聲。在電路的積分過程中對背景電流進(jìn)行抑制，只對信號電流積分，是一個(gè)解決以上問題的好方法。它可以在用小積分電容積分的同時(shí)延長積分時(shí)間，這樣可以提高系統(tǒng)的信噪比、動態(tài)范圍及靈敏度。
目前國內(nèi)外基本都采用電流模式背景抑制方法，中國專利(CN2754070Y)提出了一種電流存儲器背景抑制技術(shù)，其背景抑制過程分為兩步第一步校準(zhǔn)，把紅外焦平面探測器對準(zhǔn)等效背景，背景電流存儲器復(fù)制背景電流；第二步積分讀出，探測器正常觀測，在減去背景電流存儲器所復(fù)制的背景電流后只對信號電流進(jìn)行積分，實(shí)現(xiàn)背景抑制。此后利用模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器及非易失性存儲器自動刷新背景電流存儲器，這樣就能保證背景電流存儲器中電奢土的電壓不會衰減，持續(xù)地保持背景抑制的效果，一提高紅外成像系統(tǒng)的工作速度和可靠性。但是，在刷新背景電流存儲器后，各像素單元背景電流存儲器中的電流記憶管柵壓與校準(zhǔn)階段記錄的柵壓會存在偏差，而且電流記憶管工作于亞閾值區(qū)，記憶的電流與柵壓呈指數(shù)關(guān)系，這導(dǎo)致了各背景電流存儲器產(chǎn)生的背景減去電流與實(shí)際需要的背景減去電流不一致，使得紅外焦平面陣列具有較大的背景抑制非均勻性。背景抑制非均勻性指的是背景電流相同時(shí)單元之間背景抑制量的不一致性。此外，背景電流存儲器產(chǎn)生的背景減去電流會引入額外的散粒噪聲，模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器及非易失性存儲器自身的噪聲也會被傳送給像素單元，降低了紅外成像系統(tǒng)的信噪比。同時(shí)，背景電流存儲器、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器及非易失性存儲器還增加了讀出電路的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決紅外讀出電路現(xiàn)有背景抑制技術(shù)的背景抑制非均勻性高及引入額外噪聲、功耗的問題，提供一種紅外讀出電路的背景抑制方法及其電路，具有低的背景抑制非均勻性、低噪聲、低功耗。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用負(fù)電荷包產(chǎn)生器分階段提供多個(gè)負(fù)電荷包來減去背景電流在積分電容上累積的電荷，不需要背景減去電流電路(如上述背景電流存儲器)產(chǎn)生背景減去電流來實(shí)現(xiàn)背景抑制，具有極低的背景抑制非均勻性，并且不引入額外的噪聲和功耗。其技術(shù)方案如下-
一種紅外讀出電路的背景抑制方法，其特征在于設(shè)置包括開關(guān)管和開關(guān)電容構(gòu)成負(fù)電荷包產(chǎn)生器，通過控制信號控制開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，改變開關(guān)電容存儲的電荷量，向積分電容提供背景抑制所需的負(fù)電荷包，其電荷極性與背景電流累積在積分電容上的電荷極性相反，用以減去背景電流在積分電容上累積的電荷。
根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的背景抑制電路，設(shè)有負(fù)電荷包產(chǎn)生器、探測器、注入電路、采樣保持電路及緩沖器，負(fù)電荷包產(chǎn)生器的輸入端接輸入電壓VB;負(fù)電荷包產(chǎn)生器的輸出端與注入電路的一個(gè)輸入端連接；探測器的輸出端與注入電路的另一個(gè)輸入端連接，注入電路的輸出端與釆樣保持電路的輸入端連接，采樣保持電路的輸出端與緩沖器的輸入端連接，緩沖器的輸出端接后續(xù)信號處理電路；其中-
負(fù)電荷包產(chǎn)生器含有4個(gè)P型MOS開關(guān)管Ml、 M2、 M3、 M4以及開關(guān)電容Cs，通過設(shè)置兩個(gè)時(shí)鐘信號O" 0)2分別控制4個(gè)P型MOS開關(guān)管Ml、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通與關(guān)斷，改變Cs上存儲的電荷量，提供背景抑制所需的負(fù)電荷包，其電荷極性與背景
電流累積在積分電容上的電荷極性相反；設(shè)置輸入電壓VB及參考電壓VREF，調(diào)節(jié)輸入電
壓VB確定負(fù)電荷包產(chǎn)生器所提供的負(fù)電荷包的大小；參考電壓VR^—經(jīng)設(shè)定，即保持不變；負(fù)電荷包產(chǎn)生器每次提供一個(gè)負(fù)電荷包，分多次消除背景電流積累在積分電容上的電荷，實(shí)現(xiàn)背景抑制。負(fù)電荷包產(chǎn)生器每次所提供的負(fù)電荷包電量精確可控，可以通過調(diào)節(jié)負(fù)電荷包的大小及數(shù)量來滿足對不同大小背景電流抑制的需求。負(fù)電荷包產(chǎn)生器不需要背景減去電流電路，克服了電流模式背景抑制方法背景減去電流易受工藝影響的缺點(diǎn)，消除了由背景減去電流電路所引入的額外噪聲及功耗。
探測器含有一個(gè)高性能的紅外探測器，將—紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成電流信號?？刹捎貌煌愋偷募t外探測器，如QWIP探測器、HgCdTe探測器、PST探測器等。
注入電路具有積分功能，能接收負(fù)電荷包產(chǎn)生器產(chǎn)生的負(fù)電荷包，可以為探測器提供穩(wěn)定的偏壓，具有極高的注入效率，并能對積分電容進(jìn)行復(fù)位操作。它含有P型MOS管M5及運(yùn)算放大器和積分電容QNT， P型MOSM5管作為復(fù)位開關(guān)管，在復(fù)位信號的控制
下對積分電容QNT進(jìn)行復(fù)位；運(yùn)算放大器與積分電容CjNT構(gòu)成CTIA注入電路為探測器提供穩(wěn)定的偏置電壓，偏置電壓Vbias等于負(fù)電荷包產(chǎn)生器的參考電壓V^n
采樣保持電路的功能是對注入電路輸出端輸出的積分電壓信號進(jìn)行采樣保持。利用采樣保持電路對積分電壓的采樣保持功能可實(shí)現(xiàn)讀出電路的邊積分邊讀出和先積分后讀出兩種讀出模式。它含有p型MOS管M6及采樣保持電容CSH， P型MOS管M6構(gòu)成一個(gè) 采樣保持開關(guān)，在采樣保持信號OsH控制下將積分電壓信號采樣保持到采樣保持電容CSH 上，對注入電路輸出端輸出的積分電壓信號進(jìn)行采樣保持；
緩沖器不僅可以實(shí)現(xiàn)采樣保持電路所采樣保持的積分電壓信號與后續(xù)信號處理電路 的隔離，提供足夠的驅(qū)動能力以驅(qū)動后續(xù)信號處理電路，而且還能進(jìn)行行選操作，將積分 電壓信號傳送到后續(xù)信號處理電路。緩沖器含有N型MOS管M7、 N型MOS管M8和 電流源Ib， N型MOS管M8構(gòu)成行選開關(guān)，在行選信號O)rsel的控制下讀出積分電壓信 號；N型MOS管M8導(dǎo)通時(shí)，N型MOS管M7、 N型MOS管M8與電流源Ib構(gòu)成源跟 隨器，電流源Ib為同一列的所有像素單元共有。
上述電路的具體連接關(guān)系是
P型MOS管Ml的源極與參考電壓VB相互連接;P型MOS管Ml的漏極、P型MOS 管M3的源極與開關(guān)電容Cs的一端相互連接；P型MOS管M2、 M4的源極，開關(guān)電容 Cs的另一端相互連接；P型MOS管M3、 M4的漏極與參考電壓Vref相互連接；P型MOS 管M2的漏極、P型MOS管M5的源極、運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，紅外探測器的一端與 積分電容Qnt的一端相互連接，注入電路的兩個(gè)輸入端同為運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；紅
外探測器的另一端與固定偏置VK相互連接；運(yùn)算放大器的正輸入端與偏置電壓Vbias相互
連接；P型MOS管M5的漏極、P型MOS管M6的源極、運(yùn)算放大器的輸出端與積分電 容Cint的另一端相互連接；P型MOS管M6的漏極、N型MOS管M7的柵極與釆樣保 持電容CsH的一端相互連接；采樣保持電容CsH的另一端接地；N型MOS管M7的漏極 與電源連接；N型MOS管M7的源極與N型MOS管M8的漏極相互連接；N型MOS 管M8的源極、電流源Ib的一端與后續(xù)信號處理電路中用于接收緩沖器輸出信號的電路的 輸入端相互連接；電流源Ib的另一端接地；P型MOS管M3、 M4的柵極都連接時(shí)鐘信號 01; P型MOS管Ml、 M2的柵極都連接時(shí)鐘信號02; P型MOS管M5的柵極連接復(fù)位 控制信號0>RST; P型MOS管M6的柵極連接采樣保持控制信號$SH; N型MOS管M8 的柵極連接行選控制信號<DRSEL。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及顯著效果
(1) 本發(fā)明能有效地延長積分時(shí)間，提高紅外成像系統(tǒng)探測微弱信號的能力，改善動 態(tài)范圍、信噪比及靈敏度。
(2) 本發(fā)明利M^—電荷包產(chǎn)生器每次提供一個(gè)電荷極性與背景電流累積在積分電容上
的電荷極性相反的負(fù)電荷包，分多次消除背景電流積累在積分電容上的電荷，實(shí)現(xiàn)背景抑 制，不易受工藝影響，具有極低的背景抑制非均勻性。
(3) 本發(fā)明的負(fù)電荷包產(chǎn)生器每次所提供的負(fù)電荷包電量精確可控，可以通過調(diào)節(jié)負(fù) 電荷包的大小及數(shù)量來滿足對不同大小背景電流抑制的需求。該方法適用于任意大小的背 景電流。
(4) 本發(fā)明不需要背景減去電流電路，消除了由背景減去電流電路所引入的額外噪聲 及功耗。


圖1為本發(fā)明的原理框圖； 圖2為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)電路圖； 圖3為圖2電路的控制時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖l、 2 ，本發(fā)明設(shè)有負(fù)電荷包產(chǎn)生器l、探測器2、注入電路3、采樣保持電路 4、緩沖器5。負(fù)電荷包產(chǎn)生器1含有4個(gè)P型M0S管M1、 M2、 M3、 M4 (它們均作開 關(guān)管)和開關(guān)電容Cs。其中，通過時(shí)鐘信號O" 02控制Ml、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通與 關(guān)斷，改變Q上存儲的電荷量，以提供背景抑制所需的負(fù)電荷包；參考電壓VB可調(diào)， 通過調(diào)節(jié)參考電壓VB能確定負(fù)電荷包產(chǎn)生器1所提供的負(fù)電荷包的大??；參考電壓VREF 一經(jīng)設(shè)定，即保持不變。探測器2含有一個(gè)高性能的紅外探測器，將紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成 電流信號。注入電路3含有P型MOS管M5，運(yùn)算放大器，積分電容dNT。其中，P型
MOS管M5作為復(fù)位開關(guān)管，在復(fù)位信號①RST的控制下對積分電容CiNT進(jìn)行復(fù)位；運(yùn)算
放大器、積分電容CiNT，構(gòu)成CTIA注入電路為探測器提供穩(wěn)定的偏壓，具有極高的注入
效率；偏置電壓Vbias等于負(fù)電荷包產(chǎn)生器l的參考電壓VREF。采樣保持電路4含有P型
MOS管M6，采樣保持電容CsH。其中，P型MOS管M6構(gòu)成一個(gè)采樣保持開關(guān)，在采
樣保持信號①sh控制下將積分電壓信號采樣保持到采樣保持電容Csh上。緩沖器5含有N
型MOS管M7， N型MOS管M8，電流源Ib。其中，N型MOS管M8構(gòu)成行選開關(guān)， 在信號ORSEL的控制下讀出積分電壓信號；N型MOS管M8導(dǎo)通時(shí)，N型MOS管M7、 N型MOS管M8、電流源Ib構(gòu)成源跟隨器，電流源Ib為同一列的所有像素單元共有。
電路的連接關(guān)系如下P型MOS管Ml的源極與參考電壓VB相互連接于第一節(jié)點(diǎn) Al; P型MOS管Ml的漏極，P型MOS管M3的源極，開關(guān)電容Cs的一端相互連接于 第二節(jié)點(diǎn)A2; P型MOS管M2、 M4的源極，開關(guān)電容Cs的另一端相互連接于第三節(jié)點(diǎn) A3; P型MOS管M3、 M4的漏極，參考電壓VREF相互連接于第四節(jié)點(diǎn)A4; P型MOS 管M2的漏極，P型MOS管M5的源極，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，紅外探測器的一端， 積分電容CiNT的一端相互連接于第五節(jié)點(diǎn)A5，這里注入電路3的兩個(gè)輸入端同為運(yùn)算放 大器的負(fù)輸入端；紅外探測器的另一端與固定偏置VR相互連接于第六節(jié)點(diǎn)A6;運(yùn)算放 大器的正輸入端與偏置電壓VbiM相互連接于第七節(jié)點(diǎn)A7; P型MOS管M5的漏極，P型 MOS管M6的源極，放大器的輸出端，積分電容QNT的另一端相互連接于第八節(jié)點(diǎn)A8; P型MOS管M6的漏極，N型MOS管M7——的—柵極，采樣保持電容CSH的一端相互連接于 第九節(jié)點(diǎn)A9;采樣保持電容CsH的另一端與地相互連接于第十節(jié)點(diǎn)A10; N型MOS管 M7的漏極與電源相互連接于第H^—節(jié)點(diǎn)All; N型MOS管M7的源極與N型MOS管 M8的漏極相互連接于第十二節(jié)點(diǎn)A12; N型MOS管M8的源極，電流源Ib的一端，后 續(xù)信號處理電路中用于接收緩沖器輸出信號的電路的輸入端，相互連接于第十三節(jié)點(diǎn) A13;電流源Ib的另一端與地相互連接于第十四節(jié)點(diǎn)A14; P型MOS管M3、 M4的柵極 都接時(shí)鐘信號P型MOS管Ml、 M2的柵極都接時(shí)鐘信號d>2; P型MOS管M5的柵 極接復(fù)位控制信號Orst; P型MOS管M6的柵極接采樣保持控制信號cDSH; N型MOS 管M8的柵極接行選控制信號0RSEt。圖2所示電路的所有控制信號和時(shí)鐘信號工作過程如圖3所示，圖3中 標(biāo)號(1)，該階段處于復(fù)位時(shí)期，復(fù)位開關(guān)管M5在復(fù)位控制信號d)RST的控制下導(dǎo) 通，開關(guān)管M3、 M4在時(shí)鐘信號0^的作用下導(dǎo)通，開關(guān)管M1、 M2在時(shí)鐘信號①2的作 用下關(guān)斷，采樣保持開關(guān)管M6在采樣保持控制信號①sH的作用下關(guān)斷，行選開關(guān)管M8
在行選信號①KSEL的作用下關(guān)斷，積分電容QNT處于復(fù)位狀態(tài)，開關(guān)電容Cs的兩端同時(shí) 都接參考電壓VREF。在此階段，可以調(diào)節(jié)參考電平VB，以改變負(fù)電荷包產(chǎn)生器提供的負(fù)
電荷包的大小。
標(biāo)號(2)，在充足的復(fù)位時(shí)間后，復(fù)位開關(guān)管M5在復(fù)位控制信號<E>RST的控制下關(guān) 斷，電路開始積分。開關(guān)管M3、 M4在時(shí)鐘信號Oi的作用下導(dǎo)通，開關(guān)管M1、 M2在 時(shí)鐘信號02的作用下關(guān)斷，采樣保持開關(guān)管M6在采樣保持控制信號0)SH的作用下關(guān)斷，
行選開關(guān)管M8在行選信號OKSEL的作用下關(guān)斷。開關(guān)電容Cs的兩端同時(shí)都接參考電壓
VreF，開關(guān)電容Cs的兩端電壓差值為VCs = 0。
在電路開始積分后，負(fù)電荷包產(chǎn)生器l與由運(yùn)算放大器、積分電容CWr組成的CTIA
注入電路構(gòu)成了一個(gè)反相開關(guān)電容積分器，開關(guān)電容Cs和積分電容QNT的大小被設(shè)定為 1: m，參考電壓VREF、偏置電壓Vbias與參考電壓VB滿足Vbia^VREF〉VB。
標(biāo)號(3)，在此階段時(shí)鐘信號①b d)2近似為一對兩相非交疊時(shí)鐘信號，它們的周期
為T2。時(shí)鐘信號Oi第一次跳變?yōu)楦唠娖?，開關(guān)管M3、 M4關(guān)斷，負(fù)電荷包產(chǎn)生器1與 CTIA注入電路構(gòu)成的反相開關(guān)電容積分器開始工作；接著，時(shí)鐘信號02第一次跳變?yōu)?低電平，開關(guān)管M1、M2導(dǎo)通，在時(shí)鐘信號02的下降沿開關(guān)電容Cs兩端的電壓差從Vcs =0跳變?yōu)閂Cs=VREF-VB，由于第五節(jié)點(diǎn)A5電荷守恒，開關(guān)電容Cs右極板與積分電容 CiNT左極板的電荷變化量相等極性相反，開關(guān)電容Cs上的電荷改變量被傳送到積分電容 Cint上，使放大器的輸出電壓V0升高，升高的電壓值A(chǔ)Vo = [(Vref -Vb》Cs]/Qnt =(Vref -VB)/m，從積分開始到時(shí)鐘信號Oh的第一個(gè)上升沿之間的時(shí)間為Tn然后，經(jīng)過一段時(shí) 間后，時(shí)鐘信號①2跳變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)管M1、 M2關(guān)斷；跟著，時(shí)鐘信號Oh跳變?yōu)榈?電平，開關(guān)管M3、 M4導(dǎo)通，開關(guān)電容Cs的兩端同時(shí)都接參考電壓VREF，再次使得Vcs =0，并保持到時(shí)鐘信號的第二個(gè)上升沿；時(shí)鐘信號①i的第二個(gè)上升沿既標(biāo)志著負(fù)電 荷包產(chǎn)生器1與CTIA注入電路構(gòu)成的反相開關(guān)電容積分器第一個(gè)工作周期的結(jié)束，又標(biāo) 志著第二個(gè)工作周期的開始。此后，在時(shí)鐘信號O卜①2的作用下負(fù)電荷包產(chǎn)生器1與 CTIA注入電路構(gòu)成的反相開關(guān)電容積分器重復(fù)工作，時(shí)鐘信號d>2—的每個(gè)下降沿，負(fù)電 荷包產(chǎn)生器1都會給積分電容QNT輸送一個(gè)負(fù)電荷包，使得放大器的輸出電壓Vo每次都 升高(Vref -VB)/m。在負(fù)電荷包產(chǎn)生器1與CTIA注入電路構(gòu)成的反相開關(guān)電容積分器的 第N個(gè)工作周期中，時(shí)鐘信號0h跳變?yōu)榈碗娖胶蟮姆e分時(shí)間內(nèi)時(shí)鐘信號O卜02保持不 變，開關(guān)電容Cs兩端都接參考電壓VREF， Vcs保持為0，反相開關(guān)電容積分器停止工作。 在此階段，使負(fù)電荷包產(chǎn)生器1提供的負(fù)電荷總量等于背景電流在整個(gè)積分時(shí)間內(nèi)累積在 積分電容CjNT上的電荷量，即能實(shí)現(xiàn)背景抑制。
標(biāo)號(4)，采樣保持階段，采樣保持開關(guān)管M6在采樣保持控制信號①sH的作用下導(dǎo) 通，采樣保持電路對放大器的輸出電壓Vo進(jìn)行采樣。在(DsH的上升沿采樣過程結(jié)束，放
8大器的輸出電壓Vo被保持在采樣保持電容CsH上，這也意味著積分過程的結(jié)束。時(shí)鐘信 號的第N次上升沿(也是積分過程中①i的最后一次上升沿)與OsH的上升沿之間的 時(shí)間為T3,整個(gè)積分時(shí)間Tint = T一(N-l)xT2+T3。
標(biāo)號(5)，在積分過程結(jié)束后，復(fù)位開關(guān)管M5在復(fù)位控制信號0)rst的控制下導(dǎo)通， 對積分電容進(jìn)行復(fù)位。然后，行選開關(guān)管M8在行選信號0)Ksa的作用下導(dǎo)通，存儲在采 樣保持電容CsH上的積分電壓信號，被傳送到后續(xù)信號處理電路。接著行選開關(guān)管M8在 行選信號OKSEL的作用下關(guān)斷，積分電壓信號傳輸完畢，實(shí)現(xiàn)了先積分后讀出功能。
重復(fù)標(biāo)號(1) (5)的過程，這樣完成電路周而復(fù)始的工作。
權(quán)利要求
1、一種紅外讀出電路的背景抑制方法，其特征在于設(shè)置包括開關(guān)管和開關(guān)電容構(gòu)成負(fù)電荷包產(chǎn)生器，通過控制信號控制開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，改變開關(guān)電容存儲的電荷量，向積分電容提供背景抑制所需的負(fù)電荷包，其電荷極性與背景電流累積在積分電容上的電荷極性相反，用以減去背景電流在積分電容上累積的電荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法設(shè)計(jì)的背景抑制電路，其特征在于設(shè)有負(fù)電荷包產(chǎn)生 器、探測器、注入電路、采樣保持電路及緩沖器，負(fù)電荷包產(chǎn)生器的輸入端接輸入電壓， 負(fù)電荷包產(chǎn)生器的輸出端與注入電路的一個(gè)輸入端連接;探測器的輸出端與注入電路的另 一個(gè)輸入端連接，注入電路的輸出端與采樣保持電路的輸入端連接，采樣保持電路的輸出 端與緩沖器的輸入端連接，緩沖器的輸出端接后續(xù)信號處理電路；其中負(fù)電荷包產(chǎn)生器含有4個(gè)P型MOS開關(guān)管Ml、 M2、 M3、 M4以及開關(guān)電容Cs， 設(shè)置兩個(gè)時(shí)鐘信號Oi、 02分別控制4個(gè)P型MOS開關(guān)管Ml、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通與 關(guān)斷，改變開關(guān)電容Cs上存儲的電荷量，提供背景抑制所需的負(fù)電荷包，其電荷極性與 背景電流累積在積分電容上的電荷極性相反；設(shè)置參考電壓Vref，調(diào)節(jié)負(fù)電荷包產(chǎn)生器 輸入電壓VB，確定負(fù)電荷包產(chǎn)生器所提供的負(fù)電荷包的大??；探測器含有一個(gè)高性能的紅外探測器，將紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成電流信號； 注入電路含有P型MOS管M5及運(yùn)算放大器和積分電容Qnt， P型MOS M5管作為復(fù)位開關(guān)管，在復(fù)位信號的控制下對積分電容CiNT進(jìn)行復(fù)位；運(yùn)算放大器與積分電容Qnt 構(gòu)成CTIA注入電路為探測器提供穩(wěn)定的偏置電壓，偏置電壓Vbias等于負(fù)電荷包產(chǎn)生器 的參考電壓Vref;采樣保持電路含有P型MOS管M6及采樣保持電容CSH， P型MOS管M6構(gòu)成一個(gè) 采樣保持開關(guān)，在采樣保持信號OsH控制下將積分電壓信號采樣保持到采樣保持電容CSH 上，對注入電路輸出端輸出的積分電壓信號進(jìn)行采樣保持，實(shí)現(xiàn)讀出電路的邊積分邊讀出 和先積分后讀出兩種讀出模式；緩沖器含有N型MOS管M7、 N型MOS管M8和電流源Ib， N型MOS管M8構(gòu)成 行選開關(guān)，在信號(是什么信號？)①rsel的控制下讀出積分電壓信號；N型MOS管M8 導(dǎo)通時(shí)，N型MOS管M7、 N型MOS管M8與電流源Ib構(gòu)成源跟隨器，，流源Ib為同一 列的所有像素單元共有；以實(shí)現(xiàn)采樣保持電路所采樣保持的積分電壓信號與后續(xù)信號處理 電路的隔離，提供足夠的驅(qū)動能力以驅(qū)動后續(xù)信號處理電路，進(jìn)行行選操作，將積分電壓 信號傳送到后續(xù)信號處理電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背景抑制電路，其特征在于按以下連接 P型MOS管Ml的源極與參考電壓VB相互連接；P型MOS管Ml的漏極、P型MOS管M3的源極與開關(guān)電容Cs的一端相互連接；P型MOS管M2、 M4的源極，開關(guān)電容 Cs的另一端相互連接；P型MOS管M3、 M4的漏極與參考電壓Vref相互連接；P型MOS 管M2的漏極、P型MOS管M5的源極、運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，紅外探測器的一端與積分電容Qnt的一端相互連接，注入電路的兩個(gè)輸入端同為運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；紅 外探測器的另一端與固定偏置VR相互連接；運(yùn)算放大器的正輸入端與偏置電壓Vbias相互 連接；P型MOS管M5的漏極、P型MOS管M6的源極、運(yùn)算放大器的輸出端與積分電 容Cint的另一端相互連接；P型MOS管M6的漏極、N型MOS管M7的柵極與采樣保 持電容CsH的一端相互連接；采樣保持電容CsH的另一端接地；N型MOS管M7的漏極 與電源連接；N型MOS管M7的源極與N型MOS管M8的漏極相互連接；N型MOS 管M8的源極、電流源Ib的一端與后續(xù)信號處理電路中用于接收緩沖器輸出信號的電路的 輸入端相互連接；電流源Ib的另一端接地；P型MOS管M3、 M4的柵極都連接時(shí)鐘信號 P型MOS管Ml、 M2的柵極都連接時(shí)鐘信號02; P型MOS管M5的柵極連接復(fù)位 控制信號Orst; P型MOS管M6的柵極連接釆樣保持
全文摘要
一種紅外讀出電路的背景抑制方法及其電路，設(shè)有負(fù)電荷包產(chǎn)生器、探測器、注入電路、采樣保持電路及緩沖器，負(fù)電荷包產(chǎn)生器的輸出端與注入電路的一個(gè)輸入端連接；探測器的輸出端與注入電路的另一個(gè)輸入端連接，注入電路的輸出端與采樣保持電路的輸入端連接，采樣保持電路的輸出端與緩沖器的輸入端連接，緩沖器的輸出端接后續(xù)信號處理電路。本發(fā)明采用負(fù)電荷包產(chǎn)生器分階段提供多個(gè)負(fù)電荷包來減去背景電流在積分電容上累積的電荷，不需要現(xiàn)有技術(shù)的背景電流存儲器產(chǎn)生背景減去電流來實(shí)現(xiàn)背景抑制，具有極低的背景抑制非均勻性，并且不引入額外的噪聲和功耗。
文檔編號H04N3/15GK101582978SQ20091003332
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者周楊帆, 夏曉娟, 孫偉鋒, 時(shí)龍興, 亮 謝, 陸生禮 申請人:東南大學(xué)