低温红外面阵读出电路中的高性能缓冲器设计.pdf

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1、128传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第5期低温红外面阵读出电路中的高性能缓冲器设计闫广，赵毅强(天津大学电子信息工程学院，天津300072)摘要：使用chrt0．35Ixm3．3VCMOS工艺设计了用于制冷型红外面阵读出电路的高性能输出缓冲器，该缓冲器能在红外读出电路5M／s的读出速度下驱动约25pF的负载电容，在输出幅度为2V的条件下，建立时间为40ns，平均功耗为3．94mA。给出了修改chrt0．35m后的模型参数的仿真结果与最后的

2、测试结果，基本满足红外读出电路的设计要求。关键词：低温；红外；AB类输出级；恒定跨导；轨到轨；低功耗中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)05--0128--03DesignofhighperformancebuferforcryogenicIRplanearrayreadoutcircuitYANGuang，ZHAOYi—qiang(SchoolofElectronicandInformationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300

3、072，China)Abstract：Ahigh—performanceoutputbufferforcoolinginfrared(IR)planearrayROICisdesignedusingchrt0．35Izm3．3VCMOStechnology．Thebufferdrivesaloadcapacitanceofabout25pFwithreadoutrate5M／sofIRreadoutcircuit．Intheconditionofoutput2V，setuptimeis40nsandaveragep

4、owerconsumptionis3．94mA．Simulationresultandfinaltestresultofmodelparametersofchrt0．35Ixmisgiven，whichbasiclymeetsdesignrequirementsofinfraredreadoutcircuit．Keywords：cryogenic；infrared(IR)；classABoutputstage；constanttransconductance；rail—to—rail；lowpowerconsump

5、tion0引言NMOS管和PMOS管的测试结果，修改chrt0．35m仿真模在低温红外读出电路系统中，由于制冷的需要，将芯片型库中的NMOS管和PMOS管的模型，通过在MOS管源漏封在杜瓦里，由于向外部引线过长和输出后接AD的需要，端分别增加栅控电压源和漏控负电导的方式来分别模输出级要驱动一个等效为25pF左右的负载。因此，需要拟沟道冻析效应和源漏寄生电阻冻析效应，以改进器件模一个大驱动能力的缓冲器。同时由于制冷能力的限制，驱型仿真精度。使用修改后的模型进行仿真，并给出了流片动级缓冲器的功耗不能太大。常用的缓冲器分

6、以下几类：后的芯片测试结果。1)源跟随器结构：源跟随器结构简单，占用面积小，但静态1红外面阵读出电路结构介绍功耗大，输出幅度会有一个栅压的上升或者下降，且存在严将512x256的红外读出电路阵列分成8个64x256的重的非线性问题。2)电流镜负载单级运放电路结构：结构模块，每个模块的结构如图1所示。8个模块时序相同，8路简单，但输出幅度受到限制，不是轨到轨的输出，影响输出并行输出，每个模块的输出速度为5M／s。读出电路通过铟摆幅，增益不能做的太高。3)AB类推挽输出结构：AB类柱与红外探测器连接，红外光信号经过带有

7、相关双采样功能推挽输出结构效率较高，静态功耗较小。可以驱动大的负的电容跨导式互阻放大器(CTIA)单元和电荷放大器后，转载电容，满足设计的要求。本文采用chrt0．35m3．3V换为直流电压信号，消除了系统的固定模式噪声和一些低CMOS工艺设计了用于低温77K红外面阵读出电路的一种频噪声，然后经过列缓冲器和多路开关，将并行信号转换为高性能AB类推挽输出缓冲器。为了模拟低温77K下的电串行的信号，最后经缓冲器输出。由于读出电路帧频的路的性能，根据文献[1-5]和77K低温条件下chrt0．35Ixm要求，每个模块的速

8、度要达到5M／s的读出速度。收稿日期：2012—11-26基金项目：天津市科技支撑计划资助项目(11ZCKFGX01400)第5期闫广，等：低温红外面阵读出电路中的高性能缓冲器设计129要求最后的输出级缓冲器要在200ns输出一个直流电压信苌／c(了w)，0，为一个常数，输入跨导随输人电压变化号，驱动25pF的负载，信号最大幅度为2V，并且由于制冷V的曲线如