CN103776544B - 一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路，包括：产生探测输出信号的第一偏置电路、产生第一参考输出信号的第二偏置电路、第一积分电路和模数转换电路，模数转换电路包括斜坡信号发生器，该斜坡信号发生器基于第三偏置电路中的第二参考微测辐射热计的输出生成斜坡信号。该读出电路中，探测输出信号和第一参考输出信号的“做差”和“放大”由积分器在模拟域完成，而“求比例”由模数转换器在模数转换的过程中完成，模数转换与红外探测结合更加紧密。而且，参考微测辐射热计在列级集成的读出通道中仅使用了一个，在芯片级的斜坡信号发生器中也仅用了一个，在面积上更节约，且有较少的噪声源。

Description

一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路
技术领域
本发明涉及红外焦平面阵列技术领域，尤其是涉及一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路。
背景技术
微测辐射热计红外成像系统作为一种热敏型红外探测器，若不采用特别的补偿方式，其探测结果与衬底温度是相关的。在实际使用中，希望红外探测的结果仅与探测目标温度相关，而与其它因素无关。
传统非制冷微测辐射热计红外成像系统中使用热电制冷器（Thermo-ElectricCooler,TEC）实现衬底温度补偿。然而，TEC本身具有一定的体积和功耗，从而使非制冷红外焦平面阵列探测器的应用受到一定程度的影响，所以人们尝试去除TEC。但是，去除TEC后的微测辐射热计红外成像系统，随着衬底温度的变化会导致焦平面阵列极大的非均匀性和非线性等非理想效应，从而影响读出结果。
解决无TEC的非制冷红外焦平面阵列探测器的非理想效应的关键技术，一方面在于工艺上的改进，另一方面在于具有非均匀性校正功能的读出电路的设计，从电路上对非均匀性进行补偿，使得非制冷红外焦平面阵列探测器在没有TEC作为温度稳定装置的情况下，也能正常工作，输出具有良好质量的图像。同时，将模拟信号在芯片内部转换为数字信号输出是一种保证图像质量的有效手段。
现有的具有模数转换功能的无TEC非制冷红外焦平面读出电路中，采用恒压偏置探测微测辐射热计及其参考微测辐射热计的方式获取红外辐射信号，在电路中增加列级集成的参考微测辐射热计以实现衬底温度补偿，即每列读出通道中使用两个参考微测辐射热计。获取的红外辐射信号经积分器放大，再模数转换器转换为数字信号输出。
现有技术的读出电路中，模数转换与红外探测本身没有关系。此外，由于每列读出通道中使用两个参考微测辐射热计，在电路中增加了噪声源，同时也增加了较大的芯片面积。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种其中使用的参考微测辐射热计更少、更加节约芯片面积的非制冷红外焦平面阵列的读出电路。
本发明的目的之一是提供一种其中模数转换与红外探测接合的更加紧密的非制冷红外焦平面阵列的读出电路。
本发明公开的技术方案包括：
提供了一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路，其特征在于，包括：第一偏置电路，所述第一偏置电路连接到探测微测辐射热计单元，所述第一偏置电路基于所述探测微测辐射热计单元的电学性质产生探测输出信号；第二偏置电路，所述第二偏置电路包括第一参考微测辐射热计单元，所述第二偏置电路基于所述第一参考微测辐射热计单元的电学性质产生第一参考输出信号；第一积分电路，所述第一偏置电路和所述第二偏置电路连接到所述第一积分电路，所述第一积分电路将所述探测输出信号和所述第一参考输出信号做差并将所述探测输出信号和所述第一参考输出信号的差放大，产生积分输出信号；模数转换电路，所述第一积分电路连接到所述模数转换电路，并且所述模数转换电路将所述积分输出信号转换成数字输出信号；其中所述模数转换电路包括斜坡信号发生器，所述斜坡信号发生器包括：斜坡信号生成电路；第三偏置电路，所述第三偏置电路连接到所述斜坡信号生成电路；所述第三偏置电路包括第二参考微测辐射热计，所述第三偏置电路基于所述第二参考微测辐射热计的电学性质产生第二参考输出信号并将所述第二参考输出信号输出到所述斜坡信号生成电路；所述斜坡信号生成电路基于所述第二参考输出信号生成斜坡信号。
本发明的一个实施例中，所述第一偏置电路包括：第一恒流源，所述第一恒流源连接到所述探测微测辐射热计单元的一端；第一运算放大器；其中所述探测微测辐射热计单元的与所述第一恒流源连接的一端还连接到所述第一运算放大器的同相输入端。
本发明的一个实施例中，所述第二偏置电路还包括：第二恒流源，所述第二恒流源连接到所述第一参考微测辐射热计单元的一端；第二运算放大器；其中所述第一参考微测辐射热计单元的与所述第二恒流源连接的一端还连接到所述第二运算放大器的同相输入端；所述第二恒流源与所述第一恒流源的偏置电流相等。
本发明的一个实施例中，所述第三偏置电路还包括：第三恒流源，所述第三恒流源连接到所述第二参考微测辐射热计的一端；第三运算放大器；其中所述第二参考微测辐射热计的与所述第三恒流源连接的一端还连接到所述第三运算放大器的同相输入端；所述第三恒流源的偏置电流小于所述第一恒流源或者所述第二恒流源的偏置电流。
本发明的一个实施例中，所述积分电路包括第四运算放大器、积分电阻和积分电容，其中：所述第一偏置电路通过所述积分电阻连接到所述第四运算放大器的反相输入端；所述第二偏置电路连接到所述第四运算放大器的同相输入端；所述第四运算放大器的所述反相输入端通过所述积分电容连接到所述第四运算放大器的输出端。
本发明的一个实施例中，所述斜坡信号生成电路包括电流镜电路和第二积分电路，所述第三偏置电路连接到所述电流镜电路，所述电流镜电路连接到所述第二积分电路。
本发明的一个实施例中，所述模数转换电路还包括：比较器，所述第一积分电路连接到所述比较器的第一输入端，所述斜坡信号发生器连接到所述比较器的第二输入端；计数器；寄存器组，所述比较器的输出端和所述计数器的输出端连接到所述寄存器组；其中所述比较器比较所述积分输出信号和所述斜坡信号；所述寄存器组基于所述积分输出信号和所述斜坡信号的比较结果以及所述计数器的计数结果产生所述数字输出信号。
本发明的一个实施例中，所述计数器为双边沿格雷码计数器。
本发明的实施例中的读出电路中，探测输出信号和第一参考输出信号的“做差”和“放大”由积分器在模拟域完成，而“求比例”由模数转换器在模数转换的过程中完成，模数转换成为红外探测的一个部分，与红外探测结合更加紧密。而且，参考微测辐射热计在列级集成的读出通道中仅使用了一个，而芯片级的斜坡信号发生器中也仅用了一个参考微测辐射热计，因此在面积上更节约，且有较少的噪声源。
附图说明
图1是本发明一个实施例的非制冷红外焦平面阵列的读出电路的结构框图示意图。
图2是本发明一个实施例的第一偏置电路的结构示意图。
图3是本发明一个实施例的在不同的衬底温度下第一偏置电路的输出信号与目标温度的关系曲线示意图。
图4是本发明一个实施例的第二偏置电路的结构示意图。
图5是本发明一个实施例的在不同的衬底温度下第二偏置电路的输出信号与目标温度的关系曲线示意图。
图6是本发明一个实施例的第一积分电路的结构示意图。
图7是本发明一个实施例的在不同的衬底温度下第一积分电路的输出信号与积分时间的关系曲线示意图。
图8是本发明一个实施例的斜坡信号发生器的结构示意图。
图9是本发明一个实施例的在不同的衬底温度下斜坡信号发生器输出的斜坡信号与模数转换时间的关系曲线示意图。
图10是本发明一个实施例的双边沿格雷码计数器的结构和时序示意图。
图11是本发明一个实施例的模数转换的时序示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的非制冷红外焦平面阵列的读出电路的具体结构。
图1为本发明一个实施例中的非制冷红外焦平面阵列的读出电路的结构框图示意图。
如图1所示，本发明一个实施例中，一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路包括第一偏置电路10、第二偏置电路20、第一积分电路30和模数转换电路50。
本发明的实施例中，第一偏置电路10连接到探测微测辐射热计单元。非制冷红外焦平面阵列中，通常包括多个探测微测辐射热计单元，并且这些探测微测辐射热计单元排列成阵列，用以探测入射的红外辐射。本发明的实施例中，一个第一偏置电路10连接到该探测微测辐射热计阵列中的一列（或者行），并且在工作时，每次可选择地连接到该列（或者行）中的一个探测微测辐射热计单元上。也就是说，每列（或者行）探测微测辐射热计单元对应设置有一个第一偏置电路10。因此，本发明的实施例中，该读出电路包括多个第一偏置电路10，并且第一偏置电路10的数量可以与探测微测辐射热计阵列中的探测微测辐射热计单元的列（或者行）的数量相同。
本发明的实施例中，第一偏置电路10连接到探测微测辐射热计单元，并且基于该探测微测辐射热计单元的电学性质产生探测输出信号。
一个实施例中，第一偏置电路10的结构可以如图2所示。其中，该第一偏置电路10包括第一恒流源101和第一运算放大器102。第一恒流源101连接到探测微测辐射热计单元（图中用Rs示意性地表示）的一端（例如图中字母“A”所示），并且该探测微测辐射热计单元的与该第一恒流源101连接的一端（图中字母“A”所示）还连接到第一运算放大器102的同相输入端。
本实施例中，第一运算放大器102的反相输入端连接到该第一运算放大器102的输出端（例如图中字母“B”所示）。
工作时，红外辐射被探测微测辐射热计单元所获取，引起探测微测辐射热计单元的温度变化，从而改变探测微测辐射热计单元的电学性质（例如，探测微测辐射热计单元的等效电阻值Rs），从而改变第一偏置电路10根据该探测微测辐射热计单元的电学性质（例如其等效电阻值Rs）产生的探测输出信号（例如，输出电压Vs）。
此外，当红外焦平面阵列的衬底温度发生变化时，探测微测辐射热计单元的电学性质（例如其等效电阻值Rs）也会发生变化，从而导致探测输出信号（例如，输出电压Vs）的变化。
例如，一个实施例中，该第一偏置电路10中，第一恒流源101提供的偏置电流I ref 对探测微测辐射热计单元恒流偏置，并由第一运算放大器102取A点电压并作为输出Vs。该输出Vs由偏置电流I ref 和探测微测辐射热计单元的等效电阻Rs共同决定。探测微测辐射热计单元的等效电阻Rs与衬底温度有关。
本发明一个实施例中，第一偏置电路10的输出电压Vs与目标温度Ttarget和衬底温度（Tsub1、Tsub2）之间的关系可以如图3所示。由图3可知V s 随红外目标温度升高而降低，且V s 随衬底温度升高而降低。
本发明的实施例中，第二偏置电路20与第一偏置电路10和/或探测微测辐射热计单元的列（或者行）对应，即，每个探测微测辐射热计单元的列（或者行）和/或第一偏置电路10对应设置有一个第二偏置电路20。因此，本发明的实施例中，该读出电路包括多个第二偏置电路20，并且第二偏置电路20的数量可以与探测微测辐射热计阵列中的探测微测辐射热计单元的列（或者行）和/或第一偏置电路10的数量相同。并且本发明的一个实施例中，每个第二偏置电路20包括一个第一参考微测辐射热计单元（如下文所述）。
本发明的实施例中，第二偏置电路20的集成方式可以与第一偏置电路10相同。即，如果第一偏置电路10是列集成方式，则第二偏置电路20也是列集成方式；如果第一偏置电路10是行集成方式，则第二偏置电路20也是行集成方式。
一个实施例中，第二偏置电路20的结构可以如图4所示，包括第二恒流源201、第二运算放大器202和第一参考微测辐射热计单元203。
本发明的实施例中，第二偏置电路20包括第一参考微测辐射热计单元203，并且基于该第一参考微测辐射热计单元203的电学性质产生第一参考输出信号（例如，输出电压Vb）。如前文所述，本发明的实施例中，读出电路可以包括多个第二偏置电路20，因此，该读出电路中相应地可以包括多个第一参考微测辐射热计单元203。
本发明的实施例中，该第一参考微测辐射热计单元203不受入射的红外辐射影响，即，工作时，其不对入射的红外辐射产生响应。例如，一个实施例中，该第一参考微测辐射热计单元203可以包括遮蔽罩2030，工作时，该遮蔽罩2030遮挡入射的红外辐射使得入射的红外辐射不能入射到该第一参考微测辐射热计单元203上。本发明一个实施例中，除了该遮蔽罩2030之外，该第一参考微测辐射热计单元203的其它结构可以与前述的探测微测辐射热计单元相同。
但是，虽然第一参考微测辐射热计单元203不受入射的红外辐射影响，但是其电学性质（例如，其等效电阻Rb）将受到红外焦平面阵列的衬底温度的影响。
例如，一个实施例中，该第二偏置电路20中，第二恒流源201提供的偏置电流I ref 对第一参考微测辐射热计单元203恒流偏置，并由第二运算放大器202取C点电压并作为输出Vb。该输出Vb由偏置电流I ref 和第一参考微测辐射热计单元203的等效电阻Rb共同决定。第一参考微测辐射热计单元203的等效电阻Rb与衬底温度有关。
本发明一个实施例中，第二恒流源201的偏置电流可以与第一恒流源101的偏置电流相等，即大小相同。
本发明一个实施例中，第二偏置电路20的输出电压Vb与目标温度Ttarget和衬底温度（Tsub1、Tsub2）之间的关系可以如图5所示。由图5可见Vb随红外目标温度升高而降低，且Vb随衬底温度升高而降低。
本发明的实施例中，第二恒流源201连接到第一参考微测辐射热计单元203的一端（例如图中字母“C”所示），并且该第一参考微测辐射热计单元203的与该第二恒流源201连接的一端（图中字母“C”所示）还连接到第二运算放大器202的同相输入端。
本实施例中，第二运算放大器202的反相输入端连接到该第二运算放大器202的输出端（例如图中字母“D”所示）。
本发明的实施例中，第一偏置电路10和第二偏置电路20连接到第一积分电路30。该第一积分电路30将第一偏置电路10输出的探测输出信号和第二偏置电路20输出的第一参考输出信号做差（即计算二者的差）并将该探测输出信号和第一参考输出信号的差放大，从而产生积分输出信号（例如，Vint）。
一个实施例中，第一积分电路30的结构可以如图6所示，其中该第一积分电路30包括第四运算放大器301、积分电容302和积分电阻303。
本实施例中，第一偏置电路10通过积分电阻303连接到第四运算放大器301的反相输入端，第二偏置电路20连接到该第四运算放大器301的同相输入端，第四运算放大器301的反相输入端通过积分电容302连接到该第四运算放大器301的输出端。
此外，该第一积分电路30还可以包括相应的时序开关305，该时序开关305连接在第四运算放大器301的反相输入端和输出端之间，即，与积分电容302并联。
该第一积分电路30中，以Vb为初始值，按照Vb和Vs的差值积分，该第一积分电路30获得的信号Vint随衬底温度变化。
图7中所示的图为积分输出Vint与积分时间关系。从0到Tint_start时刻为积分器复位时间，将积分器输出复位到其同相输入端的值，即Vb。从Tint_start到Tint_over时刻为积分器积分时间，从初始值开始将Vb和Vs的差值积分。两条曲线是相同红外辐射、不同衬底温度（Tsub1、Tsub2）下的积分曲线。其中，Tsub1<Tsub2，可见衬底温度较高时积分输出较小，反之较大。
如图1所示，第一积分电路30连接到模数转换电路50。该模数转换电路50将第一积分电路30的积分输出信号转换成数字输出信号。
模数转换电路50包括比较器501、斜坡信号发生器502、计数器503和寄存器组505。第一积分电路30连接到比较器501的第一输入端，斜坡信号发生器502连接到比较器501的第二输入端，比较器501的输出端和计数器503的输出端连接到寄存器组505。
本发明的实施例中，模数转换电路50中，比较器501和寄存器组505可以是列级集成的器件，而斜坡信号发生器502是芯片级集成的器件。
比较器501比较第一积分电路30输出的积分输出信号Vint和斜坡信号发生器502输出的斜坡信号Vramp，并将比较结果PWM输出到寄存器组505；计数器503进行计数，并将计数结果输出到寄存器组505。寄存器组505基于积分输出信号Vint与斜坡信号Vramp的较结果PWM和计数器503的计数结果产生数字输出信号Dout。
本发明的一个实施例中，计数器503可以是双边沿格雷码计数器。使用双边沿格雷码计数器可以降低操作速率，减小电路设计的压力。
一个实施例中，斜坡信号发生器502的结构可以如图8所示。本实施例中，斜坡信号发生器502包括第三偏置电路5020和斜坡信号生成电路，该第三偏置电路5020连接到斜坡信号生成电路。其中斜坡信号生成电路包括电流镜电路5021和第二积分电路5022。第三偏置电路5020连接到电流镜电路5021，该电流镜电路5021连接到第二积分电路5022。
如图8所示，一个实施例中，第三偏置电路包括第三恒流源5025、第三运算放大器5026和第二参考微测辐射热计5027。
本发明的实施例中，第三偏置电路5020包括第二参考微测辐射热计5027，并且基于该第二参考微测辐射热计5027的电学性质产生第二参考输出信号。
本发明的实施例中，斜坡信号发生器502为芯片级集成的器件，而非列（或者行）级集成的器件。也就是说，每个斜坡信号发生器502可以对应探测微测辐射热计阵列中的多个列（或者行）。即，每个模数转换器电路50对应多个第一偏置电路10和第二偏置电路20。因此，相应地，对于多个第一偏置电路10和第二偏置电路20，对应的第二参考微测辐射热计5027只需要一个。
本发明的实施例中，该第二参考微测辐射热计5027不受入射的红外辐射影响，即，工作时，其不对入射的红外辐射产生响应。例如，一个实施例中，该第二参考微测辐射热计5027可以包括遮蔽罩5028，工作时，该遮蔽罩5028遮挡入射的红外辐射使得入射的红外辐射不能入射到该第二参考微测辐射热计5027上。本发明一个实施例中，除了该遮蔽罩5028之外，该第二参考微测辐射热计5027的其它结构可以与前述的探测微测辐射热计单元相同。
但是，虽然第二参考微测辐射热计5027不受入射的红外辐射影响，但是其电学性质（例如，其等效电阻Rb1）将受到红外焦平面阵列的衬底温度的影响。
例如，一个实施例中，该第三偏置电路5020中，第三恒流源5025提供的偏置电流可以为kIref，这里，0＜k≤1。这里，k是一个选定的恒量，其值可以根据需要选定。该偏置电流kIref对第二参考微测辐射热计5027恒流偏置，并由第三运算放大器5026取E点电压并作为第二参考输出信号输出。该输出的电压由偏置电流kIref和第二参考微测辐射热计5027的等效电阻Rb1共同决定。第二参考微测辐射热计5027的等效电阻Rb1与衬底温度有关，因此，第二参考输出信号将与衬底温度有关。
本发明的实施例中，第三恒流源5025连接到第二参考微测辐射热计5027的一端（例如图中字母“E”所示），并且该第二参考微测辐射热计5027的与该第三恒流源5025连接的一端（图中字母“E”所示）还连接到第三运算放大器5026的同相输入端。
本发明的一个实施例中，第三恒流源5025的偏置电流可以小于第一恒流源101或者第二恒流源201的偏置电流。
本实施例中，第三运算放大器5026的反相输入端连接到电流镜电路5021，例如，连接到电流镜电路5021中的斜坡电路电阻Rramp的一端。
本发明的实施例中，斜坡信号生成电路（例如，电流镜电路5021和第二积分电路5022）基于第三偏置电路5020输出的第二参考输出信号生成斜坡信号Vramp。由前文所述，第三偏置电路5020输出的第二参考输出信号与衬底温度有关，因此该斜坡信号Vramp也与衬底温度有关。
本发明一个实施例中，斜坡信号发生器502输出的斜坡信号Vramp与模数转换时间TAD和衬底温度（Tsub1、Tsub2）之间的关系可以如图9所示。
因此，如图8和图9所示，本实施例中，恒流偏置第二参考微测辐射热计，但是偏置电流与前述的第一偏置电路10和第二偏置电路20中不同，为kI ref （0＜k<1）。由第三运算放大器5026获取kV b ，并在斜坡电路电阻Rramp上产生电流I R 。由I R 的产生方式可知其与衬底温度有关。斜坡发生器502中的积分器在kV b 的基础上对I R 的镜像电流积分，积分输出即为斜坡信号V ramp 。由图中易知V ramp 随衬底温度变化。
图9中图示了斜坡发生器502的输出V ramp 与模数转换时间TAD的关系。两条曲线是相同红外辐射、不同衬底温度下的V ramp 曲线。其中，T sub1 <T sub2 ，可见衬底温度较高时V ramp 较小，反之较大。即其关系与第一积分电路30的输出V int 和衬底温度的关系趋势相同。
本发明的实施例中，利用V int 和V ramp 与衬底温度的关系趋势相同的特点，在模数转换的过程中完成衬底温度补偿。因为本发明实施例中的模数转换电路50（例如，其构成了一个单斜率模数转换器（SingleSlopeADC））的实质是求V int 和V ramp 的比例，二者求比例后可消除与衬底温度相关项，故其比例与衬底温度无关。
如前文所述，本发明的实施例中，计数器503可以是双边沿格雷码计数器。图10是图1中的双边沿格雷码计数器的结构和时序示意图。双边沿格雷码计数器使用两种触发器，上升沿有效触发器和下降沿有效触发器。该计数器在时钟的上升沿和下降沿都能计数，即一个时钟计两个数。格雷码计数有效的降低模数转换器的误码率。同时，使用双边沿格雷码计数器可以降低操作速率，减小电路设计的压力。
图11是本发明实施例的模数转换的时序图。V int 是积分结果；V ramp 是斜坡信号发生器的输出；PWM是比较器的比较结果，它在V int 刚小于V ramp 时由高电平转换为低电平并在该模数转换周期内保持为低，控制寄存器组记录并保持当前计数器计数。Counts是计数器计数，它在模数转换过程中持续增长，不受PWM信号控制。D out 为寄存器组所记录到的计数器计数，当PWM为高电平时，它随Counts变化，当PWM由高电平变为低电平时，它不再跟随Counts变化，而记录当前的Counts，之后PWM保持为低电平，使D out 也保持不变。
其中衬底温度和目标温度的关系分别为：T sub1 <T sub 2，T target1 >T target2 。斜坡信号发生器的输出Vramp在Tsub1下，初始值较高，斜率较大（与T sub2 的V ramp 相比）。T target1 下的积分结果V int 比T target2 下的积分结果高，且二者相对于T sub2 下的V int 都更高。但是在两个衬底温度下，对于相同的目标温度，其数字输出D out 都是相同的。
因为比较器和寄存器组都是列级集成，因此该列的PWM信号变为低电平时，并不会影响其它列的寄存器组，即相同行的各列的模数转换可以在一个模数转换周期中完成。
本发明中辐射信号获取由恒流偏置的微测辐射热计支路完成。红外辐射信号的“做差”和“放大”由积分器在模拟域完成，而“求比例”由模数转换器（例如，SingleSlopeADC）在模数转换的过程中完成。模数转换成为红外探测的一个部分，与红外探测结合更加紧密。同时，参考微测辐射热计在列级集成的读出通道中仅使用了一个，而芯片级的带参考微测辐射热计的斜坡信号发生器仅用了一个，因此在面积上更节约，且有较少的噪声源。此外使用双边沿格雷码计数器可以降低操作速率，减小电路设计的压力。
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。

Claims (8)

1.一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路，其特征在于，包括：
第一偏置电路，所述第一偏置电路连接到探测微测辐射热计单元，所述第一偏置电路基于所述探测微测辐射热计单元的电学性质产生探测输出信号；
第二偏置电路，所述第二偏置电路包括第一参考微测辐射热计单元，所述第二偏置电路基于所述第一参考微测辐射热计单元的电学性质产生第一参考输出信号；
第一积分电路，所述第一偏置电路和所述第二偏置电路连接到所述第一积分电路，所述第一积分电路将所述探测输出信号和所述第一参考输出信号做差并将所述探测输出信号和所述第一参考输出信号的差放大，产生积分输出信号；
模数转换电路，所述第一积分电路连接到所述模数转换电路，并且所述模数转换电路将所述积分输出信号转换成数字输出信号；
其中所述模数转换电路包括斜坡信号发生器，所述斜坡信号发生器包括：
斜坡信号生成电路；
第三偏置电路，所述第三偏置电路连接到所述斜坡信号生成电路；
所述第三偏置电路包括第二参考微测辐射热计，所述第三偏置电路基于所述第二参考微测辐射热计的电学性质产生第二参考输出信号并将所述第二参考输出信号输出到所述斜坡信号生成电路；
所述斜坡信号生成电路基于所述第二参考输出信号生成斜坡信号。
2.如权利要求1所述的读出电路，其特征在于，所述第一偏置电路包括：
第一恒流源，所述第一恒流源连接到所述探测微测辐射热计单元的一端；
第一运算放大器；
其中所述探测微测辐射热计单元的与所述第一恒流源连接的一端还连接到所述第一运算放大器的同相输入端。
3.如权利要求2所述的读出电路，其特征在于，所述第二偏置电路还包括：
第二恒流源，所述第二恒流源连接到所述第一参考微测辐射热计单元的一端；
第二运算放大器；
其中所述第一参考微测辐射热计单元的与所述第二恒流源连接的一端还连接到所述第二运算放大器的同相输入端；
所述第二恒流源与所述第一恒流源的偏置电流相等。
4.如权利要求3所述的读出电路，其特征在于，所述第三偏置电路还包括：
第三恒流源，所述第三恒流源连接到所述第二参考微测辐射热计的一端；
第三运算放大器；
其中所述第二参考微测辐射热计的与所述第三恒流源连接的一端还连接到所述第三运算放大器的同相输入端；
所述第三恒流源的偏置电流小于所述第一恒流源或者所述第二恒流源的偏置电流。
5.如权利要求1所述的读出电路，其特征在于，所述第一积分电路包括第四运算放大器、积分电阻和积分电容，其中：
所述第一偏置电路通过所述积分电阻连接到所述第四运算放大器的反相输入端；
所述第二偏置电路连接到所述第四运算放大器的同相输入端；
所述第四运算放大器的所述反相输入端通过所述积分电容连接到所述第四运算放大器的输出端。
6.如权利要求1所述的读出电路，其特征在于，所述斜坡信号生成电路包括电流镜电路和第二积分电路，所述第三偏置电路连接到所述电流镜电路，所述电流镜电路连接到所述第二积分电路。
7.如权利要求1所述的读出电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括：
比较器，所述第一积分电路连接到所述比较器的第一输入端，所述斜坡信号发生器连接到所述比较器的第二输入端；
计数器；
寄存器组，所述比较器的输出端和所述计数器的输出端连接到所述寄存器组；
其中所述比较器比较所述积分输出信号和所述斜坡信号；
所述寄存器组基于所述积分输出信号和所述斜坡信号的比较结果以及所述计数器的计数结果产生所述数字输出信号。
8.如权利要求7所述的读出电路，其特征在于：所述计数器为双边沿格雷码计数器。
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