CN201780166U - 一种红外探测器的读出电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种红外探测器的读出电路，其包括含至少一个运算放大器的CTIA结构积分单元，所述运算放大器为MOS器件，其特征在于：所述积分单元内含的运算放大器为工作在亚阀值区——MOS器件的栅源电压绝对值小于MOS器件的阈值电压绝对值。且在积分单元之前，设有暗电流抑制电路和测试电路；在积分单元之后，设有一个输出缓冲器。本实用新型的电路技术方案较之于现有技术，由于积分单元的内部运放工作于亚阈值区，能极大降低整个红外读出电路系统的功耗；此外，整个单元电路版图控制在一个很小的值，以利于采用倒装焊技术与红外探测器互连，而且采用输出缓冲器驱动线寄生电容，相比源极跟随器，提高了信号的线性度。
Description
技术领域
本发明涉及一种CMOS集成电路的设计，具体涉及一种新型的红外探测器读出电路的结构设计，以满足大阵列红外读出电路低功耗的设计要求。
背景技术
在基于量子阱(QWIP)红外探测器的红外读出电路设计中，CTIA结构的积分单元不仅能提供稳定的偏置，而且能获得高质量的积分信号，但是在大阵列的设计中，由于CTIA结构每一个积分单元都含有一个运放，传统的运中的MOS器件一般工作在饱和区，这样整个阵列的功耗就会很高，这与目前主流的设计思路即低功耗设计相悖。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种红外探测器的读出电路，通过对传统积分单元结构的改进，缓解高质量积分信号和低功耗之间的矛盾。
本发明的目的，将通过以下技术方案来实现：
一种红外探测器的读出电路，其包括含至少一个运算放大器的积分单元，所述积分单元为CTIA结构，所述运算放大器为MOS器件，其特征在于：所述积分单元内含的运算放大器为工作在亚阀值区——MOS器件的栅源电压绝对值小于MOS器件的阈值电压绝对值。
进一步地，前述一种红外探测器的读出电路，沿信号传输方向在积分单元之前，设有暗电流抑制电路和测试电路；且在积分单元之后，还可设有一个输出缓冲器。
本发明的技术方案较之于现有技术，其显著优点体现在：
1.积分单元的内部运放工作于亚阈值区，能极大降低整个红外读出电路系统的功耗。
2.整个单元电路版图控制在一个很小的值，以利于采用倒装焊技术与红外探测器互连。
3.采用输出缓冲器驱动线寄生电容，相比源极跟随器，提高了信号的线性度。
附图说明
图1是本发明实施例积分单元的整体结构图；
图2是本发明实施例运算放大器的电路结构图。
具体实施方式
针对现有基于量子阱(QWIP)红外探测器的红外读出电路设计中，尤其是在大阵列的设计中，由于CTIA结构中传统的运放MOS器件一般都是工作在饱和区，而使整个阵列的功耗维持在一相当高的水平，这显然与目前主流的低功耗设计思路相悖。为此，本发明创新的提出了一种红外探测器的读出电路，通过对该CTIA结构的改进降低单元电路的功耗。
如图1至图2所示的本发明实施例积分单元的整体结构图及运算放大器的电路结构图，可以清楚地看出：该红外探测器的读出电路改进了现有常用的 CTIA积分单元结构，从而实现了一种低功耗的积分功能。同时在积分单元之前，引入了暗电流抑制电路和测试电路，该暗电流抑制电路为由PMOS器件构成；并在积分单元之后，引入一个输出缓冲器，以驱动大的线寄生电容。其中，输出缓冲器仅在行选信号RS有效时工作，以降低功耗。
特别地，该读出电路的CTIA积分单元内含的运算放大器为工作在亚阀值区的，其器件结构可为MOS晶体管，具有一个公共端Vcom，及信号输入输出端各一个，且输入端与输出端之间连有一电容。其中运算放大器工作于亚阈值区即运算放大器的电流极小，约为几百个纳安；该MOS晶体管的栅源电压绝对值小于MOS晶体管的阈值电压的绝对值，MOS器件工作于弱反型区，这样可以大大降低整个运放的功耗。
在该读出电路单元电路的制版工艺中，整个版图面积控制在30μm×30μm，利于采用倒装焊技术与红外探测器互联。
综上所述的具体实施范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明专利申请权利保护范围之内。
Claims (3)
1.一种红外探测器的读出电路，其包括含至少一个运算放大器的积分单元，所述积分单元为CTIA结构，所述运算放大器为MOS器件，其特征在于：所述积分单元内含的运算放大器为工作在亚阀值区——MOS器件的栅源电压绝对值小于MOS器件的阈值电压绝对值。
2.根据权利要求1所述的一种红外探测器的读出电路，其特征在于：所述读出电路沿信号传输方向，在积分单元之前，设有暗电流抑制电路和测试电路。
3.根据权利要求1所述的一种红外探测器的读出电路，其特征在于：所述读出电路沿信号传输方向，在积分单元之后，设有一个输出缓冲器。
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