CN112787668A - 一种中波红外探测器成像驱动装置 - Google Patents
一种中波红外探测器成像驱动装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112787668A CN112787668A CN202011580822.3A CN202011580822A CN112787668A CN 112787668 A CN112787668 A CN 112787668A CN 202011580822 A CN202011580822 A CN 202011580822A CN 112787668 A CN112787668 A CN 112787668A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistor
- infrared detector
- wave infrared
- medium wave
- analog signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007903 penetration ability Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明涉及电子应用技术领域，特别涉及一种中波红外探测器成像驱动装置；本发明包括中波红外探测器、电平转换单元、预放单元和直流偏置单元，本发明将中波红外探测器驱动时序的电平调整为满足驱动输入条件的电平标准，以匹配中波红外探测器的输入驱动信号范围，同时能够对中波红外探测器输出的模拟视频信号进行调整，以满足后端的模数转换器的输入范围，实现低噪声、高动态范围的红外图像。
Description
技术领域
本发明涉及电子应用技术领域，特别涉及一种中波红外探测器成像驱动装置。
背景技术
在军事对抗中，利用中波红外探测器可以实现对火箭尾焰和空间弱小目标的搜索、检测以及跟踪等用途，因此要求红外图像清晰，准确。
红外成像系统抗干扰能力强，隐蔽性能好，大气穿透能力强，适应多种特殊场合，但是由于红外探测器本身的如灵敏度等特性，以及工作环境复杂及各种噪声的干扰，使得红外图像经常出现对比度低，信噪比低，背景和目标区别不太明显或者相差过大但是细节缺失等特点，因此在显示之前，必须对红外图像进行必要处理。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种中波红外探测器成像驱动装置，其将中波红外探测器驱动时序的电平调整为满足驱动输入条件的电平标准，以匹配中波红外探测器的输入驱动信号范围，同时能够对中波红外探测器输出的模拟视频信号进行调整，以满足后端的模数转换器的输入范围，实现低噪声、高动态范围的红外图像。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种中波红外探测器成像驱动装置，其与主控制器、模数转换器进行连接，其中，包括：
中波红外探测器；
电平转换单元，用于将所述主控制器发出的LVCMOS电平标准的驱动时序进行调整，进而调整为+5V电平标准，再输出5V驱动信号至所述中波红外探测器；
预放单元，用于将所述中波红外探测器输出的模拟信号进行调节，且对该模拟信号进行低通滤波，再将该模拟信号输出至所述模数转换器；
直流偏置单元，用于给所述预放单元提供运放参考电平及给所述中波红外探测器提供恒流源和Gpol参考电平。
作为本发明的一种改进，所述预放单元包括：
模拟信号调整电路，用于对所述中波红外探测器输出的模拟信号进行调整从而达到所述模数转换器的输入要求；
滤波电路，用于对所述模拟信号调整电路输出的模拟信号进行滤波。
作为本发明的进一步改进，所述模拟信号调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一运算放大器，将所述中波红外探测器输出的模拟信号通过电阻R1和电阻R2分压后输入到第一运算放大器的同相输入端，同时将所述直流偏置单元的运放参考电平经电阻R3输入到第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的输出端将模拟信号输出至所述滤波电路。
作为本发明的更进一步改进，所述滤波电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第二运算放大器、电容C1和电容C2；电阻R5的一端与所述模拟信号调整电路连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、电容C1的一端连接，电阻R6的另一端分别与第二运算放大器的同相输入端、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与第二运算放大器的反相输入端、电阻R8的一端连接，第二运算放大器的输出端分别与电阻R8的另一端、电容C1的另一端和模数转换器连接。
作为本发明的更进一步改进，所述中波红外探测器设置有九个驱动信号接口、四个模拟信号输出接口、一个温度采集接口、一个工作偏置电压输入接口，所述驱动信号接口与所述电平转换单元连接，所述模拟信号输出接口与所述预放单元连接，所述温度采集接口分别与所述直流偏置单元、主控制器连接，所述工作偏置电压输入接口与所述直流偏置单元连接。
作为本发明的更进一步改进，所述中波红外探测器采用含有320×256像元的焦平面阵列，其响应波段为3.7μm～4.8μm。
作为本发明的更进一步改进，所述直流偏置单元包括基准源芯片AD580、电阻R9、电阻R10和射随器；通过使用基准源芯片AD580产生+2.5V的基准电平，利用电阻分压产生参考电平，该参考电平的电压值等于所述中波红外探测器的模拟信号输出的暗底电平，将该暗底电平通过运放搭建的射随器后提供给所述预放单元。
作为本发明的更进一步改进，所述模数转换器内设置有模数转换芯片，所述模数转换芯片内设置有模数转换电路。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明将中波红外探测器驱动时序的电平调整为满足驱动输入条件的电平标准，以匹配中波红外探测器的输入驱动信号范围，同时能够对中波红外探测器输出的模拟视频信号进行调整，以满足后端的模数转换器的输入范围，实现低噪声、高动态范围的红外图像。
附图说明
图1为本发明的中波红外探测器成像驱动装置的连接框图；
图2为本发明的预放单元内的电路连接示意图；
图3为本发明的直流偏置单元的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，本发明的一种中波红外探测器成像驱动装置，其与主控制器、模数转换器进行连接，模数转换器内设置有模数转换芯片，模数转换芯片内设置有模数转换电路，模数转换电路将中波红外探测器输出的模数信号转换为数字图像输入至主控制器内。
如图1所示，本发明的一种中波红外探测器成像驱动装置包括：
中波红外探测器；
电平转换单元，用于将主控制器发出的LVCMOS电平标准的驱动时序进行调整，进而调整为+5V电平标准，再输出5V驱动信号至所述中波红外探测器；
预放单元，用于将中波红外探测器输出的模拟信号进行调节，且对该模拟信号进行低通滤波，再将该模拟信号输出至所述模数转换器；
直流偏置单元，用于给所述预放单元提供运放参考电平及给所述中波红外探测器提供恒流源和Gpol参考电平。
在本发明内，如图2所示，预放单元包括：
模拟信号调整电路，用于对中波红外探测器输出的模拟信号进行调整从而达到模数转换器的输入要求；
滤波电路，用于对模拟信号调整电路输出的模拟信号进行滤波。
在本发明内，模拟信号调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一运算放大器，电阻R1的一端与中波红外探测器连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2、第一运算放大器的同相输入端连接，电阻R3的一端与直流偏置单元连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端、第一运算放大器的反相输入端连接，第一运算放大器的输出端分别与电阻R4的另一端、滤波电路的电阻R5连接；具体地讲，将中波红外探测器输出的模拟信号通过电阻R1和电阻R2分压后输入到第一运算放大器的同相输入端，同时将直流偏置单元的运放参考电平经电阻R3输入到第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的输出端将模拟信号输出至滤波电路；利用运算放大器搭建负反馈电路，合理选择参数设置放大倍数，以满足模数转换电路的最大输入范围，本发明中第一运算放大器的放大倍数为1.78倍，信号经过模拟信号调整电路后可达到0～5V。
在本发明内，滤波电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第二运算放大器、电容C1和电容C2；电阻R5的一端与所述模拟信号调整电路连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、电容C1的一端连接，电阻R6的另一端分别与第二运算放大器的同相输入端、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与第二运算放大器的反相输入端、电阻R8的一端连接，第二运算放大器的输出端分别与电阻R8的另一端、电容C1的另一端和模数转换器连接；具体地讲，将模拟信号调整电路输出的信号经过二阶有源低通滤波器进行滤波，减少噪声干扰。
在本发明内，中波红外探测器设置有九个驱动信号接口、四个模拟信号输出接口、一个温度采集接口、一个工作偏置电压输入接口，驱动信号接口与电平转换单元连接，模拟信号输出接口与预放单元连接，温度采集接口分别与直流偏置单元、主控制器连接，工作偏置电压输入接口与直流偏置单元连接；具体地讲，中波红外探测器，像元数为320×256，其工作谱段为3.7μm～4.8μm，像元大小为30μm，也就是说，中波红外探测器采用含有320×256像元的焦平面阵列，其响应波段为3.7μm～4.8μm，对外的电学接口包括9个驱动信号以及4路模拟信号输出、一个温度采集接口、一个工作偏置电压输入接口，下表为驱动信号电平标准：
也就是说，预放单元是将中波红外探测器输出的模拟信号进行调节，以满足模数转换电路的输入要求，同时对模拟信号进行低通滤波，实现低噪声、高动态范围的红外图像；模拟信号调整电路采用运算放大器将中波红外探测器输出的模拟信号调整到模数转换电路所要求的输入条件，实现高动态范围的红外图像；滤波电路是采用运算放大器实现二阶有源低通滤波器，对模拟信号调整电路输出的模拟信号进行滤波，输出低噪声、高信噪比的模拟信号。
电平转换单元是将主控制器发出的+3.3V的LVCMOS时序信号调整为+5V，以达到中波红外探测器对驱动信号的输入电平要求。
在发明内，如图3所示，直流偏置单元包括基准源芯片AD580、电阻R9、电阻R10和射随器；通过使用基准源芯片AD580产生+2.5V的基准电平，利用电阻分压产生参考电平，该参考电平的电压值等于所述中波红外探测器的模拟信号输出的暗底电平，将该暗底电平通过运放搭建的射随器后提供给所述预放单元，该暗底电平也即为运放参考电平；具体地讲，直流偏置单元不仅提供预放单元参考电平，同时还为中波红外探测器提供稳定的1mA直流，以便采集中波红外探测器内部温敏电阻的电压，供主控制器掌握其温度信息；也就是说，通过使用基准源芯片AD580产生+2.5V的基准电平，利用电阻分压产生参考电平，该参考电平的电压值等于探测器模拟输出的暗底电平，将该电平通过运放搭建的射随器后提供给预放单元，由于中波红外探测器模拟输出幅值范围为1.6V(零电流)～4.4V(饱和)，因此该电路产生的参考电平幅值利用电阻R9、电阻R10分压调整为1.6V，此外，直流偏置单元，可以为探测器提供工作需参考的Gpol参考电平，调整该参考电平，使得中波红外探测器获得最佳的工作性能，一般地，该Gpol电平幅值为1±0.1V，产生电路与上述参考电平产生电路相同。
本发明合理设置二阶有源低通滤波器的各个工作参数，实现对模拟信号调整电路输出的模拟信号进行滤波，不仅减小了由于探测器读出电路带来的读出噪声，而且降低了由于模拟信号调整电路采用有源器件而引起的电源噪声和热噪声，提高了红外图像的信噪比。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种中波红外探测器成像驱动装置，其与主控制器、模数转换器进行连接，其特征在于，包括：
中波红外探测器；
电平转换单元，用于将所述主控制器发出的LVCMOS电平标准的驱动时序进行调整，进而调整为+5V电平标准，再输出5V驱动信号至所述中波红外探测器；
预放单元，用于将所述中波红外探测器输出的模拟信号进行调节，且对该模拟信号进行低通滤波，再将该模拟信号输出至所述模数转换器；
直流偏置单元，用于给所述预放单元提供运放参考电平及给所述中波红外探测器提供恒流源和Gpol参考电平。
2.根据权利要求1所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述预放单元包括：
模拟信号调整电路，用于对所述中波红外探测器输出的模拟信号进行调整从而达到所述模数转换器的输入要求；
滤波电路，用于对所述模拟信号调整电路输出的模拟信号进行滤波。
3.根据权利要求2所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述模拟信号调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一运算放大器，将所述中波红外探测器输出的模拟信号通过电阻R1和电阻R2分压后输入到第一运算放大器的同相输入端，同时将所述直流偏置单元的运放参考电平经电阻R3输入到第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的输出端将模拟信号输出至所述滤波电路。
4.根据权利要求3所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、第二运算放大器、电容C1和电容C2；电阻R5的一端与所述模拟信号调整电路连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端、电容C1的一端连接，电阻R6的另一端分别与第二运算放大器的同相输入端、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与第二运算放大器的反相输入端、电阻R8的一端连接，第二运算放大器的输出端分别与电阻R8的另一端、电容C1的另一端和模数转换器连接。
5.根据权利要求1所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述中波红外探测器设置有九个驱动信号接口、四个模拟信号输出接口、一个温度采集接口、一个工作偏置电压输入接口，所述驱动信号接口与所述电平转换单元连接，所述模拟信号输出接口与所述预放单元连接，所述温度采集接口分别与所述直流偏置单元、主控制器连接，所述工作偏置电压输入接口与所述直流偏置单元连接。
6.根据权利要求1所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述中波红外探测器采用含有320×256像元的焦平面阵列，其响应波段为3.7μm～4.8μm。
7.根据权利要求1所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述直流偏置单元包括基准源芯片AD580、电阻R9、电阻R10和射随器；通过使用基准源芯片AD580产生+2.5V的基准电平，利用电阻分压产生参考电平，该参考电平的电压值等于所述中波红外探测器的模拟信号输出的暗底电平，将该暗底电平通过运放搭建的射随器后提供给所述预放单元。
8.根据权利要求1所述的一种中波红外探测器成像驱动装置，其特征在于，所述模数转换器内设置有模数转换芯片，所述模数转换芯片内设置有模数转换电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011580822.3A CN112787668A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种中波红外探测器成像驱动装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011580822.3A CN112787668A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种中波红外探测器成像驱动装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112787668A true CN112787668A (zh) | 2021-05-11 |
Family
ID=75752949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011580822.3A Pending CN112787668A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种中波红外探测器成像驱动装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112787668A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204705413U (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-14 | 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 | 一种小型化的红外成像装置 |
| CN107197175A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-09-22 | 北京空间机电研究所 | 一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统 |
| CN107677369A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于全局快门模式的高空间和光谱分辨率的光谱成像系统 |
| CN107941349A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-04-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于soc的红外热成像网络传输系统 |
| CN111030670A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种红外成像处理电路及红外探测系统 |
| CN111082763A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-28 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种红外探测器的驱动电路及红外探测器系统 |
-
2020
- 2020-12-28 CN CN202011580822.3A patent/CN112787668A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204705413U (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-14 | 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 | 一种小型化的红外成像装置 |
| CN107197175A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-09-22 | 北京空间机电研究所 | 一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统 |
| CN107677369A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于全局快门模式的高空间和光谱分辨率的光谱成像系统 |
| CN107941349A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-04-20 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于soc的红外热成像网络传输系统 |
| CN111082763A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-28 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种红外探测器的驱动电路及红外探测器系统 |
| CN111030670A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种红外成像处理电路及红外探测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103259980A (zh) | 一种tdi ccd输出信号预处理器 | |
| US6617567B2 (en) | Analog pre-processor with improved input common mode range | |
| CN212726952U (zh) | 用于麦克风差分输入转单端输出的放大电路 | |
| US11610638B2 (en) | Sample holding circuit of reduced complexity and electronic device using the same | |
| US11399151B2 (en) | Signal conversion circuit and signal readout circuit | |
| CN113852420A (zh) | 一种自适应滤波的光功率检测电路及方法 | |
| CN112787668A (zh) | 一种中波红外探测器成像驱动装置 | |
| CN203416227U (zh) | 一种小信号放大电路 | |
| CN112886934A (zh) | 输入输出电压可调的可编程增益放大器 | |
| CN103162839B (zh) | 用于Nb5N6常温太赫兹检测器线阵的读出电路 | |
| CN108848327B (zh) | 硅基混成cmos-apd图像传感器系统 | |
| CN110006840A (zh) | 基于红外的二氧化碳传感器的读出电路及其控制方法 | |
| CN104811181A (zh) | 一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路及方法 | |
| CN102394609B (zh) | 一种窄脉冲电压放大器 | |
| CN105651452B (zh) | 一种可调节零偏的压力传感器信号读出电路 | |
| CN210403192U (zh) | 四通道音频小信号调理器 | |
| CN111044159B (zh) | 一种室温太赫兹焦平面阵列偏压调节电路及其使用方法 | |
| CN118018023B (zh) | 一种高动态与高分辨率兼容的模数转换系统及方法 | |
| CN111969963A (zh) | 前置放大器 | |
| CN108681270A (zh) | 一种线阵ccd探测器的信号处理电路 | |
| CN219417718U (zh) | 室内声源定位系统 | |
| CN113131943B (zh) | 一种传感器检测电路及电子装置 | |
| CN115657109A (zh) | 一种辐射探测电路 | |
| CN116567482A (zh) | 麦克风电路、装置、芯片、电子设备和麦克风电路输出方法 | |
| CN214011346U (zh) | 一种用于差分电压探头的数显测压电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210511 |