焦平面红外传感器及其信号读出方法与流程

技术特征：
1.一种焦平面红外传感器，其特征在于，包括：运算放大器模块，包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，所述运算放大器模块的正输入端接收一第一参考电压信号；盲元电路，包括若干盲元电阻，所述盲元电路与所述运算放大器模块的负输入端以及输出端相连，所述盲元电路根据所述运算放大器模块的偏置产生暗场电流；敏感元电路，包括若干敏感元电阻，所述敏感元电路与所述运算放大器模块的负输入端以及输出端相连，所述敏感元电路根据所述运算放大器模块的偏置产生热电流；其中，所述盲元电阻与所述敏感元电阻具有相同的电路连接结构；减法电路，其输入端与所述盲元电路的输出端相连，其输出端与所述敏感元电路的输出端相连，用于将所述暗场电流与所述热电流做减法以产生电流差，所述电流差表示红外辐照在敏感元电阻上产生的电流变化；以及积分电路，与所述减法电路的输出端相连，用于在积分周期对所述电流差进行积分。2.如权利要求1所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述运算放大器模块包括：第一运算放大器，包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，所述第一运算放大器的正输入端接收一第一参考电压信号；所述盲元电路与所述第一运算放大器的负输入端以及输出端相连，所述盲元电路根据所述第一运算放大器的偏置产生所述暗场电流；以及第二运算放大器，包括一正输入端、一负输入端以及一输出端，所述第二运算放大器的正输入端接收所述第一参考电压信号；所述敏感元电路与所述第二运算放大器的负输入端以及输出端相连，所述敏感元电路根据所述第二运算放大器的偏置产生所述热电流。3.如权利要求2所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述盲元电阻的第一端接地，其第二端通过一第一开关晶体管连接到所述第一运算放大器的负输入端，且与一第一晶体管的第一端相连，所述第一晶体管的栅极连接到所述第一运算放大器的输出端，所述第一晶体管的的第二端通过一第二开关晶体管连接到所述减法电路，所述第一开关晶体管与所述第二开关晶体管的栅极接收一盲元行选信号控制以使所述盲元电阻工作或不工作。4.如权利要求2所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述敏感元电阻的第一端接地，其第二端通过一第三开关晶体管连接到所述第二运算放大器的负输入端，并且还与一第二晶体管的第一端相连，所述第二晶体管的栅极连接到所述第二运算放大器的输出端，所述第二晶体管的的第二端通过一第四开关晶体管连接到所述减法电路，所述第三开关晶体管与所述第四开关晶体管的栅极受到一敏感元行选信号控制以使所述敏感元电阻工作或不工作。5.如权利要求1所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述减法电路为一镜像偏置电路，包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管，所述第三晶体管和第四晶体管的第一端与一电压源相连，所述第三晶体管和第四晶体管的第二端分别与所述第五晶体管和第六晶体管的第一端相连，所述第三晶体管与所述第四晶体管的栅极互连并与所述第五晶体管的第二端相连，所述第五晶体管和第六晶体管的栅极互连，所述第五晶体管的第二端与所述盲元电路的输出端相连，所述第六晶体管的的第二端与所述敏感元电路的输出端相连。6.如权利要求5所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管分别包括若干并联的单个晶体管，所述第三晶体管和第四晶体
管中的单个晶体管尺寸相同，所述第五晶体管和第六晶体管的单个晶体管尺寸相同，且所述第五晶体管与第六晶体管中单个晶体管的数量比例关系等于所述第三晶体管与第四晶体管中单个晶体管的数量比例关系。7.如权利要求6所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述数量比例关系等于所述若干盲元电阻的数量。8.如权利要求1所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述积分电路为一电容反馈跨阻放大器(ctia)结构，包括一互阻抗放大器，一积分电容以及一积分重置开关，所述积分电容的第一端接所述互阻抗放大器的负输入端，所述积分电容的第二端接所述互阻抗放大器的输出端，所述互阻抗放大器的正输入端接收一第二参考电压信号，所述积分重置开关的第一端接所述互阻抗放大器的负输入端，所述积分重置开关的第二端接所述互阻抗放大器的输出端，所述积分重置开关用于在自动清零期间接收一积分重置信号以对所述积分电容进行重置。9.如权利要求8所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述积分电路还包括一积分控制开关，连接在所述减法电路与所述互阻抗放大器的负输入端之间，用于控制积分的停止。10.如权利要求8所述的焦平面红外传感器，其特征在于，所述积分电路还包括一采样电容，连接在所述互阻抗放大器的负输入端与地之间。11.一种应用于权利要求1-10任意一项所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，包括以下步骤：所述盲元电路的盲元行选信号选通，所述积分控制开关导通，所述第一运算放大器对所述盲元电路产生偏置，所述盲元电路产生的暗场电流流过所述减法电路左半侧，产生偏置电压并镜像至所述减法电路的右半侧；所述敏感元电路的敏感元行选信号依次选通，所述敏感元电路由所述第二运算放大器产生偏置，产生热电流，所述敏感元电阻在红外照射下温度升高，电阻变大，热电流变小，所述敏感元电阻产生的热电流流过所述减法电路右半侧；以及所述暗场电流和热电流在所述减法电路中做减法后产生电流差，所述电流差表示红外辐照在敏感元电阻上产生的电流变化，并输入至所述积分电路。12.如权利要求11所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，包括步骤：在自动清零周期，所述积分重置信号为高电平，所述积分重置开关导通，所述电流差直接流入所述互阻抗放大器的输出端，所述互阻抗放大器输出端的电压输出信号等于所述正输入端的第二参考电压信号，代表复位信号。13.如权利要求12所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，在首次自动清零周期，即开始同时对所述复位信号进行量化，得到数字化复位信号。14.如权利要求12所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，在第二次自动清零周期，才开始同时对所述复位信号进行量化，得到数字化复位信号。15.如权利要求13或14所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，包括步骤：在自动清零周期之后进入积分周期，在积分周期，所述积分重置信号为低电平，所述积分重置开关断开，所述减法电路流出的电流差在所述积分电容上积分，所述互阻抗放大器输出端的电压输出信号逐渐下降。16.如权利要求15所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，包括步骤：
在积分周期之后进入图像量化周期，在图像信号量化期间，所述积分控制开关断开，所述积分电路停止积分，所述互阻抗放大器输出端的电压输出信号为图像信号，对所述图像信号进行量化,得到数字图像信号。17.如权利要求15所述的焦平面红外传感器的信号读出方法，其特征在于，包括步骤：对所述数字化复位信号和数字化图像信号做减法，得到最终有效输出量化数字信号，所述最终有效输出量化数字信号正比于所述敏感元电路所感应的温度变化。

技术总结
本申请涉及一种焦平面红外传感器，包括：运算放大器模块，其正输入端接收一第一电压参考信号；盲元电路，包括若干盲元电阻，所述盲元电路根据所述运算放大器模块的偏置产生暗场电流；敏感元电路，包括若干敏感元电阻，所述敏感元电路根据所述运算放大器模块的偏置产生热电流；减法电路，其输入端与所述盲元电路的输出端相连，其输出端与所述敏感元电路的输出端相连，用于将所述暗场电流与所述热电流做减法以产生电流差，所述电流差表示红外辐照在敏感元电阻上产生的电流变化；以及积分电路，与所述减法电路的输出端相连，用于在积分周期对所述电流差进行积分。本申请还提供所述焦平面红外传感器的信号读出方法。红外传感器的信号读出方法。红外传感器的信号读出方法。


技术研发人员：任冠京 李跃 莫要武 陈鹏
受保护的技术使用者：思特威（上海）电子科技股份有限公司
技术研发日：2020.08.14
技术公布日：2022/3/3