本发明属于图像传感器技术领域，涉及混合式热释电型irfpa图像传感器roic器件的串扰测试电路以及测试方法。
背景技术
近年来，随着红外探测技术的发展，红外技术的应用日益广泛。红外探测系统在军事及民用领域获得广泛的应用，市场发展潜力巨大，受到各国的重视。研究自主产权的红外探测器相关的各种技术越来越急迫。以国产热释电混合型irfpa的重要组成部分roic为研究对象，对其进行测试，研究串扰参数的测试方法，构建测试系统具有非常重要的意义。
热释电型irfpa因其众多优点受到国内外普遍重视，发展十分迅速。混合型irfpa红外探测敏感元把红外辐射转换成电信号，在其读出电路roic的扫描控制下，依次输出视频信号，从而显示形成热像。roic的性能优劣直接关系irfpa的质量，甚至整个红外探测系统的性能。混合式探测阵列中，光伏探测器像素通过铟柱与读出电路输入级相连接，由探测器像素通过直接注入管将积分电容上存储的电荷泄放，实现信号的读出。由于混合式irfpa的光敏元件阵列和读出电路阵列可以分开，我们就可以选用最佳的材料和最佳的工艺来分别制作两个阵列，且可以分别测试其参数以确保各自的性能，从而就可以提高两个阵列互连后形成的红外焦平面阵列的整体性能。混合结构的焦平面器件是通过铟柱互连方法把探测器列阵芯片和读出电路集成在一起的，由铟接点完成信号的传输。制作铟柱之前需要对读出电路进行测试，在硅片中挑选可用的管芯，以提供焦平面互联使用。
另外随着irfpa技术的发展，人们越来越发现在探测器的众多特性参数中，串扰(crosstalk)已经成为一个非常重要的参数，美国军方甚至将其列为红外焦平面阵列性能评价时的必测参数。在红外焦平面阵列成像系统中,串扰的大小与探测器的材料、工艺和结构设计等有关，串扰的出现将使系统的调制传递函数(mtf)降低,从而导致整个系统的性能下降。红外焦平面阵列的电学特性和光学特性都能够导致这种不希望发生的效应。在混合型irfparoic器件研制过程中，由于在联调实验中发现roic器件存在行间串扰的问题，而这一点事先没有检测到，造成很大的财力和时间的损失。因此需要在器件的研发阶段设法对器件进行测试，判断roic是否存在行间串扰问题。因此，串扰成为评价irfparoic性能的重要参数之一，串扰测试成为irfparoic设计和研制必备的性能测试环节。
传统的串扰测试方法采用光学注入方式，系统非常庞大而复杂,要实现串扰的准确测试,必须解决系统的控制问题,设计优良的聚焦光学系统和精密位移机构,实现良好的聚焦,降低系统噪声。近年来应用需求和工艺进步促进了irfpa技术的发展，irfpa阵列规模越来越大，而探测器单元尺寸(已达到20-30μm)和间隔越来越小，在使热成像系统性能提高的同时，直接影响irfpa的串扰性能，不仅相邻探测器单元间的影响变得更加突出，而且探测器单元尺寸已进入光学衍射限，即难以将红外小光点的尺寸限制在一个探测器单元之内，传统的红外小光点测试方法和设备在原理上已面临失效的危险。因此，需要研究新的串扰测试方法，实现对高性能irfpa的串扰性能测试和评价。在无探测器的情况下，实现对特性参数的测试，以电注入信号来模拟红外光学信号，实现在roic的研制阶段即可对参数进行评价，就具有很重要的实验价值。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于电注入方式的irfparoic串扰测试电路以及测试方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于电注入方式的irfparoic串扰测试电路，包括：信号选择电路、注入管、读出电路roic、测试电路和计算机自动测试系统；
光敏像元信号输出端连接信号选择电路像元信号输入端，测试电路信号发送端连接光电转换电路信号接收端，光电转换电路信号发送端连接工作测试开关一端，工作测试开关另一端连接注入管信号接收端，注入管信号发送端连接信号选择电路测试信号接收端，信号选择电路输出端连接读出电路roic信号接收端，读出电路roic信号输出端连接计算机自动测试系统信号接收端。
所述的基于电注入方式的irfparoic串扰测试电路，优选的，所述测试电路包括：
测试信号发送端分别连接第一模拟开关及第二模拟开关的输出端，测试控制信号test连接第一模拟开关的控制端，测试控制信号test连接反相器输入端，反相器输出端连接第二模拟开关的控制端，第一可调模拟电压v1信号输出端连接第一输入运算放大器正极端，第一输入运算放大器负极端连接第一模拟开关信号输入端以及第一输入运算放大器的输出端，第一输入运算放大器负极电源端连接5v负极电源，第一输入运算放大器正极电源端连接5v正极电源，5v正极电源分别连接第一可调电阻第一端和第二可调电阻第一端，第一可调电阻第二端接地，第二可调电阻第二端接地，第一可调电阻第三端连接第一输入运算放大器正极输入端作为第一可调模拟电压v1，第一输入运算放大器还连接第二电容一端，第二电容另一端接地，第二可调电阻第三端连接第二输入运算放大器正极输入端作为第二可调模拟电压v2，第二输入运算放大器还连接第三电容一端，第三电容另一端接地，第一模拟开关输出端连接信号选择电路信号输入端，第一可调模拟电压v2信号输出端连接第二输入运算放大器正极输入端，第二输入运算放大器负极端连接第二模拟开关输入端以及第一输入运算放大器的输出端，第二输入运算放大器负极电源端连接5v负极电源，第二输入运算放大器正极电源端连接5v正极电源，信号放大器输出端连接第二模拟开关信号输入端。
本发明还公开一种基于电注入方式的irfparoic串扰测试方法，包括如下步骤：
s1，光敏像元单元电路产生光信号，设定关闭注入管，通过信号选择电路与红外焦平面阵列直接进行成像操作；
s2，当切换到串扰测试阶段，通过工作测试开关连通注入管，信号选择电路切换到测试状态，光敏像元单元电路的光信号通过光电转换电路将光信号转换为电信号，使注入管开启串扰测试，注入管调整注入的电压信号形成变换的测试信号，通过计算机自动测试系统进行信号输出成像。
所述的基于电注入方式的irfparoic串扰测试方法，优选的，所述测试信号包括：
对测试电路发送驱动信号，在特定时间间隔范围内产生交错的时钟信号，在若干列的测试信号值为高电平，剩余列的测试信号为低电平，通过计算机自动测试系统生成m×n的点的图像；
输入对时钟clk分频系数的控制信号a，控制频率可调，若a为1，则对时钟clk分频系数进行二分频，形成cpy行扫描的时钟信号、sx列起始脉冲信号，sy行起始脉冲信号，cpx列扫描时钟信号，通过点图像的电信号注入模拟点图像的光信号，
s-a，根据时钟clk分频系数，对控制信号a为1，sy行起始脉冲信号初始生成低电平信号，运行扫描开始时，sy行起始脉冲信号跃升为高电平信号，运行一个像元时钟周期的高电平信号之后，sy行起始脉冲信号降为低电平信号，sy行起始脉冲信号在低电平信号维持多个行周期后，到新的一行的扫描开始，再次将sy行起始脉冲信号跃升为高电平信号，依次周期性重复，一直持续到设定的测试阈值次数结束；
s-b，根据时钟clk分频系数，对控制信号a为1，cpy行扫描的时钟信号初始生成低电平信号，扫描开始时，cpy行扫描的时钟信号跃升为高电平信号，运行半个行周期高电平信号之后，cpy行扫描的时钟信号降为低电平信号，cpy行扫描的时钟信号在低电平信号维持半个行周期后，再次将cpy行扫描的时钟信号跃升为高电平信号，一直到行像元个数扫描完成后，持续变为低电平被截断，直到新的一行的起始开始，重复生成时钟信号，直持续到设定的测试阈值次数结束；
s-c，根据时钟clk分频系数，对控制信号a为1，sx列起始脉冲信号初始生成低电平信号，列扫描开始时，sx列起始脉冲信号跃升为高电平信号，运行一个像元时钟周期高电平信号之后，sx列起始脉冲信号降为低电平信号，sx列起始脉冲信号在低电平信号维持一个行周期后，再次将sx列起始脉冲信号跃升为高电平信号，运行一个像元周期高电平后，变为低电平，sx行起始脉冲信号维持多个列周期后，到新的一列的扫描开始，再次将sx列起始脉冲信号跃升为高电平信号。依次周期性重复。一直持续到设定的测试阈值次数结束；
s-d，根据时钟clk分频系数，对控制信号a为1，cpx列扫描时钟信号在列扫描开始时，生成高电平信号，然后cpx列扫描时钟信号持续半个像元周期后，变为低电平信号；持续半个像元周期后，重新变为高电平信号，形成周期性的时钟信号；一直到列像元个数扫描完成后，持续变为低电平被截断；直到新的一列的起始开始，重复生成时钟信号；一直持续到设定的测试阈值次数结束；
s-e，根据s-a至s-d的设定条件，发送测试信号，测试信号持续低电平信号，然后在测试的行、列对应像元处，输出高电平，持续一个像元周期时间，而后变为低电平，一直持续到设定的测试像元次数结束。
所述的基于电注入方式的irfparoic串扰测试方法，优选的，所述测试信号为均匀的或者点阵式的注入信号。
所述的基于电注入方式的irfparoic串扰测试方法，优选的，红外焦平面阵列形成m*n个像元输出的信号，利用统计分析还可显示串扰像元所处的位置；v(i,j)≠0
使vtest＝vdd，注入管截止，信号选择电路选择光信号，光敏像元单元电路输出的信号由读出电路来读出并输出红外视频信号vout；当需要测试读出电路的参数时，用低噪声可调直流电压加在电注入输入端vtest，信号选择电路选择电信号输出到计算机自动测试系统视频信号vout，在进行测试工作时，调整输入电压进行串扰测试模拟，从而使读出视频信号；所述v(i，j)为roic器件输出信号，利用每个像元输出信号的情况统计出串扰产生的位置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
该发明研究电信号模拟红外光信息图案的方法，设计电注入方式产生不规则的电信号注入到混合型热释电irfparoic器件中，保证在不同测试条件下改变电注入信号的大小及图案形状模拟不同的光照条件。通过分析热释电irfparoic串扰产生原理及现象，研究点阵图案形式的串扰电学测试方法，建立串扰测试理论，实现点阵图案形式的串扰电信号测试。采用电注入方式，对roic器件进行注入一定图案的电信号，通过器件显示的图像判断串扰现象，并可实现串扰参数定量参数。因此，本发明可对irfparoic器件的成像质量进行定量评价，通过测试结果可以为串扰现象的噪声修正提供指导，从而提高成像的质量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明电注入测试系统构成图；
图2为本发明电注入信号产生示意图；
图3为本发明电注入图案信号设计局部示意图；
图4为本发明电注入图案信号设计局部示意图；
图5为本发明电注入图案信号设计局部示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的目的是针对目前流行的串扰测试方法是基于光学系统的测试，系统要求高，设计难度大。提出一种电注入方式对串扰进行测试，可以避免光学系统与像元尺寸之间的瓶颈问题，实现以电方式来模拟光学信号，是串扰测试发展的新方向。本发明的目的是采用下述方案实现的：
为了适应第三代irfpa发展的需求，在roic输入单元电路里，各波段、各通道处理电路预置注入管mt。当mt处于测试模式时，注入管模拟光电流进行全芯片电注入测试。改变测试管的栅电压，读出电路的输出即可相应改变。通过在像素内部加入电注入测试管，可以对信号电流加以仿真。采用电注入的方式，对读出电路电注入输入端输入可调的电压值，来模拟光敏元的输出电信号。
用电信号模仿红外信号的方法，对热释电irfparoic注入电信号，调节该电信号即可模拟不同的测试条件，设计出均匀的以及点阵图案的电压信号vtest。测试系统对不同测试条件下roic输出的信号进行采集以及统计，即可测试其主要参数的技术指标。采用不规则电压信号注入方式，通过设计测试电路，利用开关选择电压信号的图案，实现均匀图案的电压信号以及点阵式图案的电压信号。
调节注入电压vtest，使测试电路输出幅度按一定时序规律变化的模拟电压信号，如3*3点阵，使得roic阵列中3*3个像元有输出，其余处于截止状态。利用它作为注入信号对roic进行成像实验，就可以从显示的图案中判断有没有串扰现象。同时，利用公式1即可统计串扰像元的个数，同时利用统计分析还可显示串扰像元所处的位置。
v(i,j)≠0
其中，i，j即是串扰像元的位置行、列坐标。
所述mt为电注入管，mt的个数即是光敏元阵列的像元个数。
所示vtest为电注入测试输入电压。当读出电路与红外光敏元阵列互连在一起成像时，使vtest＝vdd，mt管截止，信号选择电路选择光信号，热释电光敏元阵列输出的信号由读出电路来读出并输出红外视频信号vout；当需要测试读出电路的参数时，用低噪声可调直流电压加在电注入输入端vtest，信号选择电路选择电信号由读出电路读出并输出roic模拟的视频信号vout。在进行测试工作时，只要调整vtest输入电压即可完成对热释电光敏元阵列输出信号的模拟，从而使读出电路输出模拟的视频信号。对读出电路输出的信号进行采集即可完成对读出电路参数的测试。
所述v(i，j)为roic器件输出信号，利用每个像元输出信号的情况即可统计出串扰产生的位置。
参见图1，在光敏像元单元电路输出端，设计信号选择电路，当光敏像元单元电路与读出电路互连成像时，注入管mt关闭，光信号由读出电路读出并成像。当需要进行串扰测试时，注入管mt开启，注入的电信号vtest由读出电路读出，此时输出数据含有串扰噪声。通过搭建pc-daq系统，对输出数据进行采集、处理及分析，即可统计出串扰噪声，反映出串扰产生的位置。
参见图2，在串扰测试的过程中，对电注入信号的设计非常关键。v1、v2为注入的两个可调模拟电压值，通过电位器分压而得到。54hc4066是模拟开关，当数字信号test为高电平时，开关导通，反之则断开。两个模拟开关在信号test的控制下，vout端输出高电平为v1低电平为v2的模拟注入电压。通过设计test信号的波形图案，即可完成对注入信号图案的设计，产生均匀的或者点阵式的注入信号，可以对roic输出数据进行分析即可完成串扰的测试。
测试信号发送端分别连接第一模拟开关及第二模拟开关的输出端，测试控制信号test连接第一模拟开关的控制端，测试控制信号test连接反相器输入端，反相器输出端连接第二模拟开关的控制端，第一可调模拟电压v1信号输出端连接第一输入运算放大器正极端，第一输入运算放大器负极端连接第一模拟开关信号输入端以及第一输入运算放大器的输出端，第一输入运算放大器负极电源端连接5v负极电源，第一输入运算放大器正极电源端连接5v正极电源，5v正极电源分别连接第一可调电阻第一端和第二可调电阻第一端，第一可调电阻第二端接地，第二可调电阻第二端接地，第一可调电阻第三端连接第一输入运算放大器正极输入端作为第一可调模拟电压v1，第一输入运算放大器还连接第二电容一端，第二电容另一端接地，第二可调电阻第三端连接第二输入运算放大器正极输入端作为第二可调模拟电压v2，第二输入运算放大器还连接第三电容一端，第三电容另一端接地，第一模拟开关输出端连接信号选择电路信号输入端，第一可调模拟电压v2信号输出端连接第二输入运算放大器正极输入端，第二输入运算放大器负极端连接第二模拟开关输入端以及第一输入运算放大器的输出端，第二输入运算放大器负极电源端连接5v负极电源，第二输入运算放大器正极电源端连接5v正极电源，信号放大器输出端连接第二模拟开关信号输入端。
第一模拟开关(u1a)和第二模拟开关(u2b)优选为54hc4066j，信号放大器优选为7404。第一和第二输入运算放大器优选为lf356。
参见图3至图5，在irfparoic驱动信号的基础上，利用vhdl软件编程，可以设计出不同图案的test信号。在特定行的特定列处使test为‘1’，其余地方test为“0”，这样控制就能显示出一个m×n的点的图像。test是产生的测试控制信号。其中，输入信号a(a2a1a0)为3位二进制数，是对时钟clk分频系数的控制，以此来控制信号的频率使其可调。若a为1，a2a1a0分别持续为低电平0、低电平0和高电平1信号，则对clk进行二分频，cpx时钟则是clk的二分频信号，依次类推。sy为行起始脉冲、cpy为行扫描电路的时钟、sx为列起始脉冲、cpx为列扫描电路时钟。通过点图像的电信号注入来模拟点图像的光信号，通过roic器件的成像质量，即可判断串扰的产生及其他噪声的因素。
该实施例，通过调节电注入信号的图案，以此模拟红外光信号，对irfparoic器件的成像质量进行测试分析，对串扰产生的位置进行测量判断，对串扰现象进行分析并由此可对其进行修正。因此，利用该设计思想即可在器件研发阶段，修正器件噪声，提升器件的成像质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。