二极管型非制冷红外焦平面阵列读出电路积分放大单元研究

《二极管型非制冷红外焦平面阵列读出电路积分放大单元研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TN215：TN432UDC：621．38北京交通大学硕士学位论文二极管型非制冷红外焦平面阵列读出电路积分放大单元研究TheResearchonIntegralAmplificationCellofReadoutIntegratedCircuitforDiodeTypeUn—cooledInfraredFocalPlaneArray作者姓名：吴传奇导师姓名：李力南学位类别：工学学号：10120040职称：副教授学位级别：硕士学科专业：微电子学与固体电子学研究方向：模拟集成电路设计北京交通大学2013年

2、6月致谢本论文的工作是在我的导师李力南副教授的悉心指导下完成的，李老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来李老师对我的关心和指导。李老师悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向李老师表示衷心的谢意。李老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，唐明、聂一琴、蔡伟鹏等同学对我论文中的系统设计、版图设计方面的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人对我一如

3、既往的支持与无私的爱，你们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。j匕塞銮适太堂亟±堂鱼途塞虫塞撞萋中文摘要摘要：近几十年来，以非制冷红外焦平面阵列(UncooledInfraredFocalPlaneArray：UIRFPA)为核心器件的红外成像技术逐渐快速发展起来，其具有无需制冷、体积和重量小、成本低等优点，在军事、民用、工业等各个领域有着广泛的应用前景。非制冷红外焦平面阵列主要由红外探测器阵列和读出电路(ReadOutIntegratedCircuit：ROIC)构成，其中读出电路是连接红外焦平面阵列探

4、测器和信号处理系统的重要部分，也是非制冷红外焦平面阵列的关键技术之一。当红外探测器探测到红外信号，并将其转换为电信号的过程，该信号通常是很微弱的，我们需要在读出电路中通过积分放大单元将其放大到我们需要的幅值。该单元在读出电路中起到重要作用，很大程度上决定了读出电路的性能，所以我们有理由单独来对它进行研究和设计。本论文首先介绍了非制冷红外焦平面阵列工作原理，重点对其中读出电路积分放大单元基本结构做了描述，详细分析了二极管型UIRFPA探测器信号输出原理后，在现有积分放大单元基本结构基础上，针对其微弱电压信号输出形式

5、设计了Gm-CTIA结构积分放大单元，包括实现电压电流转换的跨导放大器以及CTIA单元，同时附加设计了缓冲隔离电路、采样保持电路以及电流镜偏置电路，构成了完整的读出单元电路，在整个系统中来更好的验证本论文的设计思想。本论文详细介绍了电路各个模块的设计过程，并给出了相应的仿真结果，并对仿真结果进行了仔细分析。本论文设计采用CSMC0．5uDPTM单阱工艺，利用CadenceEDA设计工具完成了电路各个模块的原理图输入、仿真验证、版图布局、版图验证及后仿真等设计步骤，并在流片封装之后，自行绘制PCB测试电路板、搭建测

6、试平台，进行芯片测试，来验证电路设计思想。关键词：二极管型非制冷红外焦平面阵列：电压读出：积分放大单元；读出单元电路分类号：TN215；TN432韭—立—杰—逼—玄土一亟±堂焦途塞△旦墨!垦△￡IABSTRACTABSTRACT：Inrecentdecades，withUncooledInfraredFocalPlaneArray(UIRFPA)asthecore．components，theinfraredimagingtechnologyisrapidlydeveloping，duetotheadvantag

7、esofnon—cooling，lessvolumeandweightandlowcostwhichhasabroadapplicationprospectinthemilitary,civiI，industryandotherapplication．TheUIRFPAiscomposedoftheinfraredfocalplanearraydetectorandreadoutintegratedcircuit(ROIC)，whichROICisanimportantinterfacecircuitbetwee

8、ntheinfraredfocalplanearraydetectorandsignalprocessingsystemandisoneofthekeytechnologyofUIRFPA，whentheinfrareddetectordetectsinfraredsignalsandconvertsitintotheelectricalsignal，thesignali