电子论文-红外焦平面阵列cmos读出电路参数的计算机辅助测试系统new

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1、第∞卷第2期红外技术Ⅷ∞No22001年3月hfa-amdTechnologyMar2∞1红外焦平面阵列CMOS读出电路参数的计算机辅助测试系统贾功贤，袁祥辉，汪涛，扬菁(重庆大学光电工程学院．重庆40oo44)摘要：读出电路是红外焦平面器件研究的关键技术之一，本文研制出一种用于CMOS读出电路参数测试的计算机辅助测试系统。该系统可靠、精度高，有完整的软硬件环境，以适应各种读出电路的测试。关键词：红外焦平面阵列；CMOS读出电路；复杂可编程逻辑器件；计算机辅助测试中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001．8891(21301)02-0038-03能，通常需要测试以

2、下参数：1引言1)饱和输出电压(Saturationoutputsivoltage)：红外焦平面阵列(mFPA)是一种高性能的红外固入射到光敏元上的曝光量太于某一限度时，器件输出体图像传感器，从结构上，可以分为混合式(如L,aSb、不再随曝光量的增加而变化，此时器件输出的信号电ngCdTeIRFPA)和单片式(如PtSiCCD)两种。比较而压值。符号为，单位为伏特(V)。言，混合式IRFPA具有更好的性能。读出电路(ROIC)2)响应的不均匀性(Photoresponseun-unifonnity)：是混合式IRFPA的关键组成部分之一，其性能的好坏表征器件各光敏元在

3、1／2饱和曝光量的均匀光照条件直接影响到IRFPA的性能”J。下，各个像元输出信号的不均匀性。符号为NU，由式本文研制出一种适用于混合式IRFPACMOS读出(1)表示为：电路参数的计算机辅助测试系统，其性能可靠、精度厂■—————一高、速度快，太大提高了测试效率，对于定量评价NU=√击(—)／(1)CMOSROIC的性能，加快研制和进一步改进CMOS式中，肼为像元数，为第i位像元的输出电压值，ROIC具有重要意义。为所有像元输出电压的算术平均值。2测试原理3)暗噪声(Noiseofdarkoutputvoltage)：器件在无光照的条件下暗输出电压随时间涨落的均方根

4、值ROIC与不同波段的红外探测阵列互连就构成了与饱和信号之比，符号为，由式(2)表示：不同波段的红外探测器。由于本系统仅仅测试ROICr———————一本身在互连前的电特性参数，而不涉及到红外焦平面=√击(一)(2)阵列的性能测试，因此，无论用哪种方式作为输入来进行测试，在相同条件下，均可以正确评价R0的性式中，肼为采样次数，1I,为时刻暗输出电压，V为能。肼次采样的暗电压算术平均值。为了在与红外探测阵列互连前测试ROIC的性4)动态范围(Dynamicrtmge)：表征器件探测光信能，通常采用光注入或电注入方式。光注入方式是在号大小的相对范围，用符号D表示，可以证明

5、，D实ROIC的每个像元输入端设计一个很小的硅光电二极际上为暗噪声之倒数J，即：管(各像元的光电二极管完全相同)；电注入方式则在D=1t(3)每个像元输入端设计一个电注入MOS晶体管。下面5)死像元数(Numberofblindelements)：指器件中以光注入方式为例，讨论cM0SROIC的性能测试问视频输出电压值不随光强变化而变化的像元总数，用题。符号Ⅳ表示。为了统计出死像元数，可以比较器件要正确评价红外IRFPA的CMOS读出电路的性在饱和与无光照两种状态下的视频输出，如相应像元·收稿日期：2o0cq)74~6i铬订日期：2c~o．o9．12382001年3月

6、贾功贤等：红外焦平面阵列CNOS读出电路参数的计算机辅助测试系统第23卷第2期的输出无明显变化，则认为该位为死像元。并不能保证数据采集的实时性，为此，我们用TurboC要正确测量以上参数，只需准确测量出ROIC的2．0编写了DOS操作系统下的图形界面系统软件，界视频信号输出电压值。为此，该测试系统要有良好的面友好，使用方便，除了可以测量、NU、、D等之抗干扰能力和良好的线性，以保证视频信号能不失真外，还可以采用多种方式显示ROIC的视频波形，比用地被采集到计算机里。在系统设计中，我们充分考虑示波器观察更为方便。软件系统框见图3。了这一问题，以保证系统的精度和稳定性。为

7、了进一步增加抗干扰能力，在软件设计中，我们采用了限幅滤波以抑制测试系统中的随机脉冲干扰，3系统构成用算术平均滤波来尽量减小一般随机噪声的影响。3．1硬件构成该测试系统由驱动信号源、光源、AID卡和微机等构成，见图1。1)驱动信号源：由于I!qFPA的ROIC的类型、信号处理方式、积分方式的不同，所需的驱动信号源也就不同。为此，需要一种适用范围广、功能强的信号源。我们采用了ALTERA公司的EPM7~i4SLCA4—10型复杂可编程逻辑器件(CYm)来构成信号源的核心部分。这是由于采用CPLD有以下优点：①可以方便地修改驱动信图1测试系统硬件构成号；②