专利名称：一种红外焦平面阵列的扫描控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外焦平面阵列的控制电路，尤其是涉及一种红外焦平面阵列的扫描控制电路。
背景技术：
根据普朗克辐射定理，任何温度高于绝对零度的物体，其内部都会发生分子热运动，从而产生波长不等的红外辐射。红外辐射具有强度和波长直接与物体表面温度有关的重要特征，提供了物体的丰富的信息。但是红外辐射是一种不可见的电磁波，利用红外辐射来获取物体的信息的时候，需要将这种红外辐射转换为可测量的信号。红外焦平面阵列探测器就是将红外辐射转换成可测量的信号的装置。红外焦平面阵列探测器通过光电转换、电信号处理等手段将目标物体的温度分布转换成视频图像，其具有抗干扰能力强、隐蔽性能好、跟踪和制导精度高等优点，在军事和民用领域获得了广泛的应用。但是红外焦平面阵列探测器在工作温度较高时，其本身固有的热激发过程会快速增加，从而使得暗电流和噪声迅速上升，会极大地降低红外焦平面阵列探测器的性能，所以需要制冷设备使其工作在低温环境下。但是由于制冷设备的存在，使得探测系统在体积、重量、功耗和成本方面都大量增加，从而增加了它应用的困难性。随着技术的不断发展，人们提出了非制冷红外焦平面阵列探测器。非制冷红外焦平面阵列探测器可在常温下工作，无需制冷设备，并具有质量轻、体积小、寿命长、成本低、功耗小、启动快及稳定性好等优点，满足了民用红外系统和部分军事红外系统对长波红外探测器的迫切需要。因而使这项技术得到了快速的发展和广泛的应用。在红外焦平面阵 列制造过程中，由于外部因素和工艺缺陷的影响，得到的红外焦平面阵列在均匀性、响应精度和速度等方面可能不满足性能要求，这将导致时间效率的下降以及芯片制造成本的增加。一般境况下，一个红外焦平面阵列内部单元由于受到边沿接触、切片损伤等因素的影响较小，具有相对较好的均匀性。所以为了提高芯片的利用率，降低成本，可以通过控制阵列的扫描规模，选择内部子阵列作为探测阵列。已知的方法有通过设计数字控制电路控制阵列扫描数字控制模块，进而实现对红外焦平面阵列的扫描，但该方法增加了一个引脚，芯片每次启动时还需要加载数字控制信号。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能够方便地控制红外焦平面阵列的扫描规模的红外焦平面阵列的扫描控制电路。本发明实施例公开的技术方案包括:
一种红外焦平面阵列的扫描控制电路，其特征在于，包括:阵列扫描数字控制模块，所述阵列扫描数字控制模块连接到红外焦平面陈列；修剪控制模块，所述修剪控制模块连接到所述阵列扫描数字控制模块；其中所述修剪控制模块包括上拉电阻和至少两个修剪控制单元；每个所述修剪控制单元包括第一晶体管、第二晶体管和可修剪导线，所述第一晶体管的栅极连接到第一栅极偏压，所述第一晶体管的源极通过所述可修剪导线连接到所述上拉电阻的第一端，所述第一晶体管的漏极连接到所述第二晶体管的漏极，所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极作为所述修剪单元的输出端并连接到所述阵列扫描数字控制模块；所述第二晶体管的栅极连接到第二栅极偏压，所述第二晶体管的源极接地；所述上拉电阻的第二端连接到电源。进一步地，所述第一晶体管的电流能力大于所述第二晶体管的电流能力。进一步地,所述第一晶体管为PMOS晶体管,所述第二晶体管为NMOS晶体管。进一步地，所述可修剪导线设置在划片槽中。进一步地，所述阵列扫描数字控制模块包括模式选择模块、中央时序控制器、列选时序控制器和行选时序控制器；所述模式选择模块的输入端连接到每个所述修剪控制单元的输出端；所述模式选择模块的输出端连接到所述中央时序控制器；所述列选时序控制器的输入端连接到所述中央时序控制器，所述列选时序控制器的输出端连接到所述红外焦平面阵列；所述行选时序控制器的输入端连接到所述中央时序控制器，所述行选时序控制器的输出端连接到所述红外焦平面阵列。进一步地，所述可修剪导线能够被断开或者接通。本发明的实施例的红外焦平面阵列的扫描控制电路中，针对某一特定规模的阵列，当该阵列性能不是很理想时，可以根据需要修剪控制红外焦平面阵列的扫描规模，进而选择一个内部子阵列作为探测阵列，这样可以实现对残次芯片的再次利用，降低芯片制造成本；可修剪导线设置在划片槽中作为控制端，与通过数字电路产生控制信号的方法相比，本发明的实施例的扫描控制电路修剪一次就决定了阵列的扫描规模，不需要芯片每次启动时加载控制信号，减少了一个芯片引脚；修剪控制模块中各修剪控制单元共用一个上拉电阻，可以有效降低芯片面积。
图1是本发明一个实施例的红外焦平面阵列的扫描控制电路的示意图。图2是本发明一个实施例的阵列扫描数字控制模块的框图示意图。图3是本发明一个实施例的修剪控制模块的示意图。图4是本发明一个实施例中的红外焦平面阵列的不同扫描区域的示意图。图5是本发明一个实施例中的修剪控制模块输出的控制状态与红外焦平面阵列的阵列规模对应的实例。
具体实施例方式
下面将参考附图详细说明本发明的实施例。如图1所示，本发明的一个实施例中，一种红外焦平面阵列的扫描控制电路包括阵列扫描数字控制模块12和修剪控制模块10 。修剪控制模块10连接到阵列扫描数字控制模块12，而该阵列扫描数字控制模块12连接到红外焦平面阵列20。这样，通过修剪控制模块10和阵列扫描数字控制模块12控制红外焦平面阵列20的扫描。
如图1所示，本发明的一个实施例中，修剪控制模块10包括上拉电阻102和至少两个修剪控制单元100。上拉电阻102包括第一端和第二端，其中上拉电阻102的第一端连接到每个修剪控制单元(下文详述)，第二端连接到电源。每个修剪控制单元100包括第一晶体管1001、第二晶体管1002和可修剪导线1003(在图3中可修剪导线1003被用矩形框示意性地表示)。在每个修剪控制单元100中，第一晶体管1001的栅极连接到第一栅极偏压P_basic ;第一晶体管1001的源极通过可修剪导线1003连接到前述的上拉电阻102的第一端；第一晶体管1001的漏极连接到第二晶体管1002的漏极,该连接到一起的第一晶体管1001的漏极和第二晶体管1002的漏极作为当前修剪控制单元100的输出端并且连接到阵列扫描数字控制模块10 (下文详述)。第二晶体管1002的栅极连接到第二栅极偏压N_basic，第二晶体管1002的源极接地。本发明的实施例中，前述的第一栅极偏&P_basic的值可以是固定的，即可以是一个固定值的电压；类似地，第二栅极偏SN_basic的值也可以是固定的，即可以是一个固定值的电压。第一栅极偏压P_basic和第二栅极偏&N_basic的具体值可以分别根据第一晶体管1001和第二晶体管1002的类型、特性参数等等确定。本发明的实施例中，修剪控制模块10中包括的修剪控制单元100的数量可以根据实际情况的需要而灵活设定，本发明对此不做限制。本发明的实施例中，对于某个修剪控制单元100，可以设置其第一晶体管1001的电流能力大于第二晶体管1002的电流能力，这样使得初始状态时第一晶体管1001导通从而连接到电源，而使该修剪控制单元的初始状态为“I”。当然，本领域技术人员容易理解，这不是必需的。本发明的实施例中，第一晶体管可以是任何适合的P型的晶体管，例如，可以是PMOS晶体管。第二晶体管可以是任何适合的N型的晶体管，例如，可以是NMOS晶体管。本发明的实施例中，可修剪导线1003设置在划片槽中。本发明的实施例中，修剪单元100的可修剪导线1003能够被断开或者接通，从而使该修剪单元100具有两种状态(例如，“I”状态和“O”状态)。每个修剪单元100的状态作为一位模式选择信号从作为该修剪单元100的输出端的连接到一起的第一晶体管1001的漏极和第二晶体管1002的漏极输出到阵列数字控制模块12中。这样，对于具有η个修剪单元100的修剪控制模块10，通过控制每个修剪单元100的可修剪导线1003的断开或者接通，可以获得η位模式选择信号(即图1中的Model〈0>、…Model〈n_l>),这η位模式选择信号可以获得2η种控制状态。这里，容易理解，η可以为大于或者等于2的自然数。本发明的实施例中，可以使用任何适合的方法使可修剪导线1003接通或者断开。例如，一个实施例中，可修剪导线1003的初始状态是接通的，可以使用加热该可修剪导线1003的方法使该可修剪导线1003断开，从而切换该可修剪导线1003所属的修剪单元100的状态。如图2所示，本发明的实施例中，阵列扫描数字控制模块12可以包括模式选择模块120、中央时序控制器121、列选时序控制器122和行选时序控制器123。模式选择模块 120接收来自于前述的修剪控制模块10中的η位模式选择信号(即图2中的MOdel〈n-l:0>)。也就是说，模式选择模块120的输入端连接到修剪控制模块10中的每个修剪控制单元100的输出端，如前文所述，每个修剪控制单元100的输出端是该修剪控制单元100中的被连接到一起的第一晶体管1001的漏极和第二晶体管1002的漏极。这样，当修剪控制模块10中包括η个修剪控制单元100时，模式选择模块120即可从该修剪控制模块10接收η位模式选择信号。模式选择模块120的输出端连接到中央时序控制器121。列选时序控制器122的输入端连接到中央时序控制器121，列选时序控制器122的输出端连接到红外焦平面阵列20。本发明的实施例中，列选时序控制器122的输出端可以通过其它需要的辅助电路连接到红外焦平面阵列20，例如读出通道电路(图中没有显示出)
坐坐寸寸ο类似地，行选时序控制器123的输入端连接到中央时序控制器121，行选时序控制器123的输出端连接到红外焦平面阵列20。本发明的实施例中，行选时序控制器123的输出端可以通过其它需要的辅助电路连接到红外焦平面阵列20，例如读出通道电路(图中没有显不出)等等。本发明的实施例中，模式选择模块120接收到来自于修剪控制模块10的模式选择信号之后，根据接收到的不同的模式选择信号产生不同的模式控制信号，该不同的模式控制信号传输到中央时序控制器121。中央时序控制器121根据不同的模式控制信号控制列选时序控制器122和行选时序控制器123分别产生不同的列选信号和行选信号，从而实现对红外焦平面阵列20的不同的扫描。通过列选时序控制器和行选时序控制器实现红外焦平面阵列的行列扫描的具体方法是本领域技术人员熟知的，在此不再详细描述。本领域技术人员·容易理解，前述的模式选择模块120、中央时序控制器121、列选时序控制器122和行选时序控制器123可以分别实现在不同的元件或者电路中，也可以其中的任意多个或者全部都实现在一个元件或者电路中。下面参考图3和图4，以IkX Ik红外焦平面阵列和由两个修剪控制单元组成的修剪控制模块为例进一步描述本发明的红外焦平面阵列的扫描控制电路控制红外焦平面阵列的扫描规模的整个过程。如图3所示，本实施例中，修剪控制模块包括两个修剪控制单元100，其中修剪控制单元100的可修剪导线1003分别为trim_0和trim_l。该修剪控制模块可以产生4种输出状态，具体实现方法为:
当可修剪导线trim_0、trim_l均保持导通时，由于PMOS管1001的电流能力强于NMOS管1002的电流能力，输出将通过PMOS管1001和上拉电阻102与电源相连，所以有Model〈l>=l、Model〈0>=l，即为初始状态 ModeKl:0>=110当加热trim掉trim_l (即将可修剪导线trim_l断开)时,MOS管Pm_l导通截断，输出Model〈l>通过MOS管Nm_l与地相连，则有Model〈l>=0、Model〈0>=l，得到控制状态ModeKl:0>=01。当加热trim掉trim—O (即将可修剪导线trim—O断开)时，MOS管Pm—O导通截断，输出Model〈0>通过MOS管Nm—O与地相连，则有Model〈l>=l、Model〈0>=0，得到控制状态ModeKl:0>=10。当加热trim 掉 trim—1、trim—O 时，MOS 管 Pm—1、Pm—O 导通截断，输出 Model〈l>通过MOS管Nm—I与地相连，输出Model〈0>通过MOS管Nm—O与地相连，则有Model〈l>=0、Model〈0>=0，得到控制状态 Model〈l: 0>=00。图5中给出了 4种状态下对应的红外焦平面阵列的阵列规模的一个实施例，这里各控制状态对应的阵列规模并不局限于表中给出的阵列规模，而是可根据实际需要设置每种状态对应的阵列规模的大小。下面将以行扫描为例说明在IkX Ik红外焦平面阵列中，如图5中所示的各子阵列扫描的实施过程。对IkXlk的方形红外焦平面阵列，行扫描为从第零行开始从左向右依次扫描1024个点，读出一行的像素数据，这里的一行像素数据就是一帧图像，然后扫描下一行得到下一帧图像，当扫描最后一行后得到全部1024帧图像。最后通过模数转换将1024帧图像数据在显示器上以一定帧频显示出来就可以得到一幅红外图像。如图4所示的阵列扫描范围示意图，当控制信号为Model〈l:0>=ll时，阵列扫描数字控制模块12将控制扫描时序实现对IkX Ik红外焦平面阵列的扫描，具体为:从第O行像元(0，O)开始依次扫描1024个点到像元(0，1023)截止，得到第一帧红外图像数据，然后第二行扫描从像元(1，O)开始扫描，以此逐步对1024行像元进行扫描，最后一行扫描起始点为(1023，0)，结束点为(1023，1023)，最终实现对IkX Ik红外焦平面阵列的扫描。当控制信号为Model〈l:0>=01时，阵列扫描数字控制模块12将控制扫描时序实现对阵列640 X 512的扫描，具体为:从第256行像元(256，192)开始依次扫描640个点到像元(256，831)截止，得到第一帧红外图像数据，然后第二行扫描从像元(257，192)开始扫描，以此逐步对512行像元进行扫描，最后一行扫描起始点为(767，192)，结束点为(767，831)，最终实现对阵列640X512的扫描。当控制信号为Model〈l:0>=10时，阵列扫描数字控制模块12将控制扫描时序实现对阵列640 X 480的扫描，具体为:从第272行像元(272，192)开始依次扫描640个点到像元(272，831)截止，得到第一帧红外图像数据，然后第二行扫描从像元(273，192)开始扫描，以此逐步对480行像元进行扫描，最后一行扫描起始点为(751，192)，结束点为(751，831)，最终实现对阵列640X480的扫描。当控制信号为Model〈l: 0>=00时，阵列扫描数字控制模块12将控制扫描时序实现对阵列320X240的扫描，具体为:从第392行像元(392，352)开始依次扫描320个点到像元(392，671)截止，得到第一帧红外图像数据，然后第二行扫描从像元(393，352)开始扫描，以此逐步对240行像元进行扫描，最后一行扫描起始点为(631，352)，结束点为(631，671)，最终实现对阵列320X240的扫描。本发明的实施例的红外焦平面阵列的扫描控制电路中，针对某一特定规模的阵列，当该阵列性能不是很理想时，可以根据需要修剪控制红外焦平面阵列的扫描规模，进而选择一个内部子阵列作为探测阵列，这样可以实现对残次芯片的再次利用，降低芯片制造成本。本发明的实施例的红外焦平面阵列的扫描控制电路中，可修剪导线设置在划片槽中作为控制端，与通过数字电路产生控制信号的方法相比，本发明的实施例的扫描控制电路修剪一次就决定了阵列的扫描规模，不需要芯片每次启动时加载控制信号，减少了一个芯片引脚。本发明的实 施例的红外焦平面阵列的扫描控制电路中，修剪控制模块中各修剪控制单元共用一个上拉电阻，可以有效降低芯片面积。以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同 的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
权利要求
1.一种红外焦平面阵列的扫描控制电路，其特征在于，包括: 阵列扫描数字控制模块，所述阵列扫描数字控制模块连接到红外焦平面陈列； 修剪控制模块，所述修剪控制模块连接到所述阵列扫描数字控制模块； 其中所述修剪控制模块包括上拉电阻和至少两个修剪控制单元； 每个所述修剪控制单元包括第一晶体管、第二晶体管和可修剪导线，所述第一晶体管的栅极连接到第一栅极偏压，所述第一晶体管的源极通过所述可修剪导线连接到所述上拉电阻的第一端，所述第一晶体管的漏极连接到所述第二晶体管的漏极，所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极作为所述修剪单元的输出端并连接到所述阵列扫描数字控制模块；所述第二晶体管的栅极连接到第二栅极偏压，所述第二晶体管的源极接地； 所述上拉电阻的第二端连接到电源。
2.如权利要求1所述的扫描控制电路，其特征在于:所述第一晶体管的电流能力大于所述第二晶体管的电流能力。
3.如权利要求1所述的扫描控制电路，其特征在于:所述第一晶体管为PMOS晶体管，所述第二晶体管为NMOS晶体管。
4.如权利要求1所述的扫描控制电路，其特征在于:所述可修剪导线设置在划片槽中。
5.如权利要求1所述的扫描控制电路，其特征在于: 所述阵列扫描数字控制模块包括模式选择模块、中央时序控制器、列选时序控制器和行选时序控制器； 所述模式选择模块的输入端连接到每个所述修剪控制单元的输出端； 所述模式选择模块的输出端连接到所述中央时序控制器； 所述列选时序控制器的输入端连接到所述中央时序控制器，所述列选时序控制器的输出端连接到所述红外焦平面阵列； 所述行选时序控制器的输入端连接到所述中央时序控制器，所述行选时序控制器的输出端连接到所述红外焦平面阵列。
6.如权利要求1至5中任意一项的扫描控制电路，其特征在于:所述可修剪导线能够被断开或者接通。
全文摘要
本发明实施例公开了一种红外焦平面阵列的扫描控制电路，包括阵列扫描数字控制模块和修剪控制模块，修剪控制模块包括上拉电阻和至少两个修剪控制单元；每个修剪控制单元包括第一晶体管、第二晶体管和可修剪导线，第一晶体管和第二晶体管的栅极连接到栅极偏压，第一晶体管的源极通过可修剪导线连接到上拉电阻，漏极连接到第二晶体管的漏极，并作为该修剪单元的输出端并连接到阵列扫描数字控制模块；第二晶体管的源极接地；上拉电阻的第二端连接到电源。本发明的实施例的扫描控制电路中可以根据需要修剪控制红外焦平面阵列的扫描规模，进而选择一个内部子阵列作为探测阵列，这样可以实现对残次芯片的再次利用，降低芯片制造成本。
文档编号G01J5/02GK103234640SQ201310112600
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者吕坚, 阙隆成, 陈长龙, 吴晔晖, 周云 申请人:电子科技大学