号转换成电流小信号。使用跨导放大器可W避免使用电阻带来的 热噪声大，占用芯片面积大等问题。
[0021] 所述积分放大单元，通过控制自身的开关的导通与断开而控制积分放大单元处于 积分或复位状态，积分电容选择单元并联在积分放大单元上。
[0022] 所述缓冲隔离单元，主要起到隔离采样保持单元内部的开关对前级积分放大单元 的噪声影响。
[0023] 所述采样保持单元，主要是对积分放大单元的积分信号进行采样并保持，通过控 制自身的开关的导通与断开而控制采样保持单元处于采样或保持状态。
[0024] 所述缓冲输出单元，作为接口电路的最后一级，用于提高输出级的带负载能力，并 隔离探测器的行选开关化对采样保持单元的噪声影响。
[00巧]所述积分放大单元具体包括：积分放大单元的输入端分别经过开关S1接基准电 压化ef和经过开关S2接运算放大器AMP1反相输入端，运算放大器AMP1同相输入端接基准 电压化ef，开关S3接在运算放大器AMP1输出端和反相输入端之间；所述积分电容选择单 元包括多个并联的支路，每个支路为一个电容选择开关和一个积分电容的串联，通过控制 电容选择开关而选择合适的电容，并联支路的一端经过开关S4连接初始积分电压Vclamp， 同时经过开关S5连接运算放大器AMP1输出端，并联支路另一端连接运算放大器AMP1反相 输入端。开关S1接时钟信号志开关S2接时钟信号〇0,开关S3和S4接时钟信号〇1， 开关S5接时钟信号巧。积分放大单元的积分过程是一个反向积分过程，通过给积分电容 一个较高或较低的初始积分电压值来增大积分放大单元的积分量程，从而可W提高系统的 放大倍数。
[0026] 当00=0, 01=1时，积分放大单元处于复位状态，此时积分放大单元的输出值为 化ef，积分电容初始值为Vclamp;当00=0，01=0时，积分放大单元处于积分前的保持状 态，此时积分放大单元的输出值为积分电容的右侧极板电压值；当00=1，01=0时，积分放 大单元处于积分状态，积分放大单元的输出值开始从初始积分电压值Vclamp反向积分，直 至积分时间结束。
[0027] 所述采样保持单元包括；运算放大器AMP3同相输入端经过开关S6连接缓冲隔离 单元的输出，并经过电容Csh接地，运算放大器AMP3反相输入端与输出端相连；开关S6接 时钟信号0 2, 0 2=1时，采样保持单元处于采样状态；0 2=0时，采样保持单元处于保持状 态。
[002引所用到的数字时钟信号不需要使用两相非交叠时钟模块，使得电路更简单。
[0029] 由时序图2可知，当00=0, 01=1时，积分放大单元处于复位状态，此时积分放大 单元的输出值为化ef，积分电容初始值为Vclamp ; 当00=0, 01=0时，积分放大单元处于积分前的保持状态，此时积分放大单元的输出 值为积分电容的右侧极板电压值Vclamp ; 当00=1，01=0时，积分放大单元处于积分状态，积分放大单元的输出值开始从初始 积分电压值Vclamp反向积分，直至积分时间结束。
[0030] 当00=0, 01=0时，积分放大单元处于积分后的保持状态，此时积分放大单元的 输出值为积分电容的积分电压值； 当0 2=1时，采样保持单元处于采样状态；0 2=0时，采样保持单元处于保持状态。并 且采样时间一般取在积分放大单元积分结束后和下一周期的复位状态之间，使得采样保持 单元的采样值和保持值为同一个数值。
【主权项】
1. 可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，包括依次连接的：跨导放大器 单元、积分放大单元、缓冲隔离单元、采样保持单元和缓冲输出单元，还包括电平转换单元、 基准电流源单元和积分电容选择单元； 所述电平转换单元将数字控制电路生成的列选控制信号由5V电平转换成9V电平，从 而控制二极管型焦平面阵列探测器的高压列选开关，每个高压列选开关一端接9V直流电 平，另一端接阵列中一路串联的二极管； 所述基准电流源单元连接二极管型焦平面阵列，为其提供偏置电流，当列选开关导通 时，9V直流电平使二极管型焦平面阵列正向导通，当探测器阵列接收红外辐射时，二极管探 测温度发生变化，二极管的结电压发生变化，从而产生反应红外辐射温度的电压小信号； 所述跨导放大器单元连接在探测器输出信号端和积分放大单元的输入端之间，将探测 器输出的电压小信号转换成电流小信号； 所述积分放大单元通过控制自身的开关的导通与断开而控制积分放大单元处于积分 或复位状态，积分电容选择单元并联在积分放大单元上； 所述缓冲隔离单元用于隔离采样保持单元内部的开关对前级积分放大单元的噪声影 响； 所述采样保持单元对积分放大单元的积分信号进行采样并保持，通过控制自身的开关 的导通与断开而控制采样保持单元处于采样或保持状态； 所述缓冲输出单元作为接口电路的最后一级，用于提高输出级的带负载能力，并隔离 探测器的行选开关对采样保持单元的噪声影响。
2. 如权利要求1所述的可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，所述积分 放大单元包括：积分放大单元的输入端分别经过开关S1接基准电压Vref和经过开关S2接 运算放大器AMP1反相输入端，运算放大器AMP1同相输入端接基准电压Vref，开关S3接在 运算放大器AMP1输出端和反相输入端之间；所述积分电容选择单元包括多个并联的支路， 每个支路为一个电容选择开关和一个积分电容的串联，通过控制电容选择开关而选择合适 的电容，并联支路的一端经过开关S4连接初始积分电压Vclamp,同时经过开关S5连接运算 放大器AMP1输出端，并联支路另一端连接运算放大器AMP1反相输入端，开关S1接时钟信 号_，开关S2接时钟信号①0,开关S3和S4接时钟信号①1，开关S5接时钟信号羽；积 分放大单元的积分过程是一个反向积分过程，通过给积分电容一个较高或较低的初始积分 电压值来增大积分放大单元的积分量程，从而可以提高系统的放大倍数。
3. 如权利要求2所述的可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，当0 0=0， 〇 1=1时，积分放大单元处于复位状态，此时积分放大单元的输出值为Vref，积分电容初始 值为Vclamp;当00=0, 〇 1=0时，积分放大单元处于积分前的保持状态，此时积分放大单元 的输出值为积分电容的右侧极板电压值；当00=1，01=0时，积分放大单兀处于积分状态， 积分放大单元的输出值开始从初始积分电压值Vclamp反向积分，直至积分时间结束。
4. 如权利要求1所述的可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，所述采样 保持单元包括：运算放大器AMP3同相输入端经过开关S6连接缓冲隔离单元的输出，并经过 电容Csh接地，运算放大器AMP3反相输入端与输出端相连；开关S6接时钟信号〇 2, 〇 2=1 时，采样保持单元处于采样状态；0 2=0时，采样保持单元处于保持状态。
5. 如权利要求1所述的可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，所述缓冲 隔离单元、缓冲输出单元均为运算放大器构成的电压跟随器。
6. 如权利要求2,4, 5所述的可增大积分摆幅的红外焦平面接口电路，其特征是，所采 用的运算放大器均为折叠式共源共栅运算放大器。
【专利摘要】本发明涉及一种可增大红外焦平面接口电路中积分摆幅的接口电路，所述的接口电路包括依次连接的：跨导放大器单元、积分放大单元、缓冲隔离单元、采样保持单元和缓冲输出单元，还包括电平转换单元、基准电流源单元和积分电容选择单元。发明的积分放大单元通过增加线性积分量程而避免积分饱和的现象，增大了系统放大倍数，对于减少系统噪声和节省芯片面积有重大的意义。
【IPC分类】G01J5-10
【公开号】CN104568170
【申请号】CN201510044892
【发明人】侯影, 黄卓磊, 王玮冰
【申请人】江苏物联网研究发展中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日