CN208780347U - 红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器 - Google Patents

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许正
许正一
张仁富
李忠明
陈敏
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Nanjing Fang Xuzhi Core Microelectronic Technology Co Ltd
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Nanjing Fang Xuzhi Core Microelectronic Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元与有效象元阵列中对应的一行有效象元子单元电性连接，且参考盲象元单元包括的一列参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与每个参考遮光象元子单元电性连接。由此，在不设置TEC的情况下，可通过控制每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元的通电时间相同，进而保证对应的参考遮光象元子单元及有效象元子单元受到的焦耳热影响也相同，避免由于受到的焦耳热影响不同，而不能获得目标的有效温度信号。

Description

红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。
背景技术
红外热成像技术分为制冷型和非制冷型，该技术的核心技术是探测器。微测辐射热计焦平面阵列具有较高的灵敏度，是应用最广泛的一种非制冷红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array，IRFPA)探测器，由红外敏感阵列和读出电路(ReadoutIntegrated Circuit，ROIC) 两部分组成。一般读出电路的电流信号是通过参考盲象元Rb来抵消有效象元的直流信号，从而得到目标的有效温度信号。其中，非制冷红外焦平面阵列探测器可在常温下工作，无需制冷设备。
在现有的实施方式中，非制冷红外焦平面阵列探测器的读出电路中仅设置有一个参考象元Rs(该参考象元为参考盲象元或参考遮光象元)，以利用该参考象元Rs通过参考盲象元Rb抵消与该参考盲象元Rb对应的有效象元的直流信号。但是受温度影响，上述设置在实际应用中并不能完全抵消有效象元的直流信号，这将会对在有目标红外光照射时获得的温度信号产生影响，使得并不能获得目标的有效温度信号。若设置TEC(ThermoelectricCooler，半导体制冷器)虽然可以将探测器稳定在一个固定的温度，但是存在功耗大、成本高等不足，会限制探测器的应用。
实用新型内容
为了克服现有技术中的上述不足，本申请实施例的目的在于提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器，其能够通过设置包括一列参考遮光象元子单元的参考遮光象元单元，每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元电性连接，在不设置TEC的情况下可使得在通电时保证参考遮光象元子单元与对应的有效象元子单元受到的焦耳热影响相同，从而在无目标红外光照射时，可通过参考盲象元子单元抵消有效象元子单元的直流信号，以便在有目标红外光照射时可获得有效温度信号。
第一方面，本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路，包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元，
所述有效象元阵列单元包括以阵列排列方式设置的多个有效象元子单元，所述参考盲象元单元包括一行参考盲象元子单元，所述参考遮光象元单元包括一列参考遮光象元子单元；其中，所述一行参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元电性连接，剩余的其它每个参考盲象元子单元与对应的一列有效象元子单元中的每个有效象元子单元电性连接；所述参考遮光象元子单元的数量与所述有效象元阵列单元中有效象元子单元的行数相同，每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元电性连接；
所述电容跨阻放大器单元包括一行电容跨阻放大器，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，该正相输入端电性连接于一个所述参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元之间、反相输入端电性连接于对应的一个所述参考盲象元子单元与一列有效象元子单元之间、输出端与所述选择输出单元电性连接，以经所述选择输出单元依次输出与每个有效象元子单元对应的积分信号。
可选地，在本申请实施例中，所述电路还包括控制单元，
每个有效象元子单元包括一个有效象元及与该有效象元电性连接的第一开关元件；
每个参考遮光象元子单元包括一个参考遮光象元及与该参考遮光象元电性连接的第二开关元件；
所述控制单元经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件及第二开关元件电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件及第二开关元件处于相同工作状态，其中，所述行选线为多条，位于同一行的第一开关元件及第二开关元件与一条行选线电性连接。
可选地，在本申请实施例中，所述控制单元还与所述选择输出单元电性连接，用于控制所述选择输出单元依次输出与每个有效象元对应的积分信号。
可选地，在本申请实施例中，每个所述参考盲象元子单元包括一个参考盲象元，所述参考盲象元的一端与对应的一列有效象元子单元或所述参考遮光象元单元电性连接，另一端与参考电压端电性连接。
可选地，在本申请实施例中，所述选择输出单元为多路复用开关选择器。
可选地，在本申请实施例中，每个所述电容跨阻放大器包括一个运算放大器及一个电容，电容一端与该运算放大器的反相输入端电性连接，另一端与该运算放大器的输出端电性连接。
第二方面，本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路，包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、电流镜单元、电流控制单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元，
所述有效象元阵列单元包括以阵列排列方式设置的多个有效象元子单元，所述电流镜单元包括一行PMOS管，所述电流控制单元包括一行NMOS管；所述一行PMOS管中包括一个第一PMOS管及多个第二PMOS管，第一PMOS管经对应的一个NMOS管与所述参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元电性连接，每个第二 PMOS管分别经一个NMOS管与对应的一列有效象元子单元中的每个有效象元子单元电性连接；其中，第一PMOS管的栅极与漏极电性连接，并经栅极与每个第二PMOS管的栅极电性连接；每个NMOS 管的栅极分别与第一偏置电压输入端电性连接；所述参考遮光象元子单元的数量与所述有效象元阵列单元中有效象元子单元的行数相同，每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元电性连接；
所述电容跨阻放大器单元包括一行电容跨阻放大器，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，所有正相输入端与第二偏置电压输入端电性连接、该反相输入端电性连接于对应的一个第二PMOS管与一个NMOS管之间、输出端与所述选择输出单元电性连接，以经所述选择输出单元依次输出与每个有效象元子单元对应的积分信号。
可选地，在本申请实施例中，所述电路还包括控制单元，
每个有效象元子单元包括一个有效象元及与该有效象元电性连接的第一开关元件；
每个参考遮光象元子单元包括一个参考遮光象元及与该参考遮光象元电性连接的第二开关元件；
所述控制单元经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件及第二开关元件电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件及第二开关元件处于相同工作状态，其中，所述行选线为多条，位于同一行的第一开关元件及第二开关元件与一条行选线电性连接。
可选地，在本申请实施例中，所述控制单元还与所述选择输出单元电性连接，用于控制所述选择输出单元依次输出与每个有效象元对应的积分信号。
第三方面，本申请实施例提供一种红外焦平面探测器，包括所述的红外焦平面读出电路。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。该参考遮光象元单元的一列参考遮光象元子单元中的每个参考遮光象元子单元与有效象元阵列单元中对应的一行有效象元子单元电性连接。电容跨阻放大器单元中的每个电容电阻跨阻放大器的正相输入端电性连接于所述参考盲象元中的一个参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元之间，反相输入端电性连接于对应的一个所述参考盲象元子单元与一列有效象元子单元之间，输出端则与所述选择输出单元电性连接。由此，在不设置TEC的情况下，通过控制一个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元同时通电，可保证该参考遮光象元子单元与对应的该行有效象元子单元中每个有效象元子单元的焦耳热相同，进而保证在无目标红外光照射时可经参考盲象元子单元抵消有效象元子单元的直流信号，以便在有目标红外光照射时可获得有效温度信号。
为使申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路的示意图之一。
图2是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路的示意图之二。
图3是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路的示意图之三。
图4是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路的示意图之四。
图标：100-红外焦平面读出电路；110-有效象元阵列单元；113- 有效象元子单元；115-第一开关元件；120-参考遮光象元单元；123- 参考遮光象元子单元；125-第二开关元件；130-参考盲象元单元；140- 电容跨阻放大器单元；150-选择输出单元；160-控制单元；170-电流镜单元；180-电流控制单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，图1是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路100 的示意图之一。红外焦平面读出电路100用于将红外敏感阵列的信号变化转换成电信号(其中包含积分、采样、驱动输出等环节)，在一定的帧频下获得最大的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)。
所述红外焦平面读出电路100包括：有效象元阵列单元110、参考遮光象元单元120、参考盲象元单元130、电容跨阻放大器单元140 及选择输出单元150。所述参考遮光象元单元120中的每个参考遮光象元子单元123与所述有效象元阵列单元110中对应的一行有效象元子单元113中的每个有效象元子单元113电性连接。通过上述设置，在不设置TEC(Thermoelectric Cooler，半导体制冷器)的情况下，通过控制一参考遮光象元子单元123与对应的一行有效象元子单元 113同时通电，可保证在无目标红外光照射时，该参考遮光象元子单元123的焦耳热与其对应的一行有效象元子单元113中的每个有效象元子单元113的焦耳热相同，进而可保证可通过参考盲象元单元130 中的参考盲象元子单元抵消对应的有效象元子单元113的直流信号，以便在有目标红外光照射时可获得有效温度信号。
在本实施例中，所述有效象元阵列单元110包括以阵列排列形式设置的多个有效象元子单元113。所述参考盲象元单元130包括一行参考盲象元子单元。所述参考遮光象元单元120包括一列参考遮光象元子单元123。其中，所述一行参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元120中的每个参考遮光象元子单元123电性连接，剩余的其它每个参考盲象元子单元与对应的一列有效象元子单元113中的每个有效象元子单元113电性连接。每个参考遮光象元子单元123与所述有效象元阵列单元110中对应的一行有效象元子单元113电性连接。
可选地，参考盲象元子单元的数量等于所述有效象元阵列单元 110中有效象元子单元113的列数加1，所述参考遮光象元子单元123 的数量与所述有效象元阵列单元110中有效象元子单元113的行数相同。在本实施例的一种实施方式中，一个参考遮光象元子单元123 与一行有效象元子单元113为一一对应关系，且位于同一行。
如图1所示，Rb2所在的参考盲象元子单元与有效象元子单元列 C1对应，Rb2所在的参考盲象元子单元与该有效象元子单元列C1 中的每个有效象元子单元113电性连接。Rs1所在的参考遮光象元子单元123与有效象元子单元行R1对应，Rs1所在的参考遮光象元子单元123与该有效象元子单元行R1中的每个有效象元子单元113电性连接。
在本实施例中，所述电容跨阻放大器单元140包括一行电容跨阻放大器(Capacitor Trans-Impedance Amplifier，CTIA)，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，所有正相输入端电性连接于一个所述参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元120 之间、该反相输入端电性连接于对应的一个所述参考盲象元子单元与一列有效象元子单元113之间、该输出端与所述选择输出单元150电性连接，以经所述选择输出单元150依次输出与每个有效象元子单元 113对应的积分信号。如图1所示，每个电容跨阻放大器的正相输入端均电性连接于Rb0所在的参考盲象元子单元与参考遮光象元单元120之间，电容跨阻放大器2的反相输入端则电性连接于Rb2所在的参考盲象元子单元与对应的有效象元子单元列C1之间。
在上述设置下，只要控制参考遮光象元子单元123与对应的一行有效象元子单元113同时通电、同时断电，即可保证该参考遮光象元子单元123中的焦耳热与对应的一行有效象元子单元113中每个有效象元子单元113中的焦耳热相同，从而避免由于两者焦耳热不同，而不能通过参考盲象元单元130中的参考盲象元子单元抵消对应的有效象元子单元113的直流信号。由此不需要设置TEC，也可在有目标红外光照射时获得有效温度信号。
可选地，在本实施例的一种实施方式中，所述选择输出单元150 为多路复用开关选择器(Multiplexer，MUX)。
请参照图2，图2是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路100 的示意图之二。所述电容跨阻放大器，也称积分器，包括一个运算放大器(Op Amps，OP)及一个电容C。该电容C的一端与该运算放大器的反相输入端电性连接，该电容C的另一端与该运算放大器的输出端电性连接。其中，该运算放大器的正相输入端为该电容跨阻放大器的正相输入端，该运算放大器的反相输入端为该电容跨阻放大器的反相输入端，该运算放大器的输出端为该电容跨阻放大器的输出端。
请参照图3，图3是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路100 的示意图之三。所述红外焦平面读出电路100还包括控制单元160。每个有效象元子单元113包括一个有效象元Ra及一个第一开关元件 115，该有效象元Ra的一端经该第一开关元件115与对应的参考盲象元子单元电性连接，另一端接地。每个参考遮光象元子单元123包括一个参考遮光象元Rs及一个第二开关元件125，该参考遮光象元Rs 的一端经该第二开关元件125与对应的参考盲象元子单元电性连接，另一端接地。所述控制单元160经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件115及第二开关元件125电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件115及第二开关元件125处于相同的工作状态，由此可保证位于同一行的参考遮光象元Rs与有效象元Ra通电时间相同，因焦耳热而变化的电阻值相同。由此，通过所述控制单元160 控制位于同一行的参考遮光象元Rs、有效象元Ra同时通电及同时断电，从而保证同一行的参考遮光象元Rs、有效象元Ra由于通电而产生的焦耳热相同，以避免由于焦耳热不同而导致在无目标红外光照射时不能通过参考盲象元子单元抵消有效象元子单元113的直流信号。其中，控制单元160可以为数字逻辑控制电路。
可选地，所述行选线为多条。如图3所示，分别与有效象元 Ra1_1～RaM_1(Ra1_1、Ra2_1、…、RaM_1)电性连接的第一开关元件115、与参考遮光象元Rs1电性连接的第二开关元件125和同一条行选线电性连接。也就是说，位于同一行的第一开关元件115及多个第二开关元件125与同一条行选线电性连接。所述控制单元160 通过向行选线发送行选信号，可控制与该行选线电性连接的第一开关元件115及多个第二开关元件125的状态。
在本实施例中，所述控制单元160还与所述选择输出单元150 电性连接，用于通过向所述控制选择输出单元150发送列选信号，以控制所述选择输出单元150依次输出与每个有效象元Ra对应的积分信号，从而得到有效温度信号。
请再次参照图3，每个参考盲象元子单元包括一个参考盲象元 Rb，所述参考盲象元Rb的一端与对应的一列有效象元子单元113或参考遮光象元单元120中的每个参考遮光象元Rs电性连接，另一端与参考电压端电性连接，以获得参考电压VSK。其中，所有参考盲象元Rb得到的参考电压相同，均为VSK。
在本实施例中，参考盲象元，对探测目标的温度不敏感，只会随着环境温度变化而变化电阻值。有效象元，对探测目标的温度敏感，也会随着环境温度变化而变化电阻值，还会由于正常工作时的电学焦耳热变化电阻值(不同的温度下焦耳热不同)。参考遮光象元，对探测目标的温度不敏感，会随着环境温度变化而变化电阻值，还会由于正常工作时的电学焦耳热变化电阻值(不同的温度下焦耳热不同)。其中，参考遮光象元的结构与有效象元的结构相同，只是在有效象元上面增加阻挡层，不让探测目标的红外光照射到参考遮光象元上。
下面结合图3对所述红外焦平面读出电路100进行举例说明。
该红外焦平面读出电路100包括：控制单元160、MxN阵列有效象元Ra、N行参考遮光象元Rs、M+1列参考盲象元Rb、M列电容跨阻放大器、多路复用开关选择器。其中，每个有效象元Ra一端接地，另一端通过一个第一开关元件115与对应的一个参考盲象元 Rb电性连接。每个参考遮光象元Rs一端接地，另一端通过一个第二开关元件125与对应的一个参考盲象元(如图3中的参考盲象元Rb0) 电性连接。每个参考盲象元Rb一端与一个参考电压端电性连接，以获得参考电压VSK，另一端经第一开关元件115与对应的有效象元Ra电性连接、或经第二开关元件125与对应的参考遮光象元Rs电性连接。每个电容跨阻放大器的反相输入端电性连接于对应的参考盲象元Rb与一列有效象元Ra之间。所有电容跨阻放大器的正相输入端电性连接于一个参考盲象元Rb与N行参考遮光象元Rs之间，输出端与多路复用开关选择器电性连接。所述控制单元160通过行选线控制位于同一行的第一开关元件115与第二开关元件125的状态，以保证位于同一行的参考遮光象元Rs与有效象元Ra的焦耳热相同。其中，该电路中包括惠斯通电桥，一个典型的惠斯通电桥由参考盲象元 Rb0、参考盲象元Rb1、参考遮光象元Rs和有效象元Ra1_1组成。
正常工作时，行选信号ROW1打开，与参考遮光象元Rs1电性连接的第二开关元件125及与有效象元Ra1_1～RaM_1电性连接第一开关元件115闭合；跨阻电容放大器对目标的红外光信号进行积分，输出列积分电压VCOL1～VCOLM；通过多路复用开关选择器将第1行积分电压分时输出到视频信号VOUT。接着行选信号ROW2打开，与参考遮光象元Rs2连接的第二开关元件125和与有效象元 Ra1_2～RaM_2连接的第一开关元件115闭合；跨阻电容放大器对目标的红外光信号进行积分，输出列积分电压VCOL1～VCOLM；通过多路复用开关选择器将第2行积分电压分时输出到视频信号VOUT。依次循环将所有行的积分信号输出。
其中，列输出电压VCOL计算公式为：
其中，VREF为电桥参考电压，TINT为积分时间，CINT为积分电容。
结合图3，假设红外焦平面读出电路仅设置一个与参考盲象元 Rb0一直电性连接的Rs。由上述公式可知，若Rs为参考盲象元，当无目标红外光进行照射时，Rb0等于Rs，VREF等于0.5VSK(VSK 为偏置电压)，Ra由于电学焦耳热引起电阻值变小，导致直流电流无法有效抵消，因此列输出信号VCOL变大。焦耳热引起的电阻变化与通电时间成正比，Ra的通电时间为积分时间TINT。在不同的环境温度下，焦耳热大为不同，直流电流变化增大，导致VCOL输出电压饱和，无法在系统级进行校准。
若Rs为参考遮光象元，当无目标红外光进行照射时，Rs一直通电，通电时间比Ra长非常多，因此Rs的焦耳热比Ra的焦耳热大很多，导致直流电流无法有效抵消。在不同的环境温度下，Rs和Ra的焦耳热差异不同，直流电流变化增大，导致VCOL输出电压饱和，无法在系统级进行校准。
而在本实施例中，当无目标红外光进行照射时，Rb0等于 Rb1～RbM；由于Rs和Ra使用同一个开关控制信号ROW，因此其通电时间相同，均为TINT。由于Rs和Ra结构完全一致，在通电时间相同时，在不同环境温度下焦耳热也完全相同，因此Rs等于Ra，基于VCOL的计算公式可计算出直流电流完全抵消，VCOL都为VREF，直流电流信号不会引起输出积分电压变化，因此无需专门设置TEC，该红外焦平面读出电路100也能达到很好的性能。
请参照图4，图4是本申请实施例提供的红外焦平面读出电路100 的示意图之四。所述红外焦平面读出电路100包括：有效象元阵列单元110、参考遮光象元单元120、电流镜单元170、电流控制单元180、电容跨阻放大器单元140及选择输出单元150。
所述有效象元阵列单元110包括以阵列排列方式设置的多个有效象元子单元113。所述电流镜单元170包括一行PMOS(Positive channel Metal Oxide Semiconductor，P型金属氧化物半导体)管，所述电流控制单元180包括一行NMOS(Negative channel-Metal-Oxide -Semiconductor，N型金属氧化物半导体)管。所述一行PMOS管中包括一个第一PMOS管及多个第二PMOS管，第一PMOS管经对应的一个NMOS管与所述参考遮光象元单元120中的每个参考遮光象元子单元123电性连接，每个第二PMOS管分别经一个NMOS管与对应的一列有效象元子单元113中的每个有效象元子单元113电性连接。其中，第一PMOS管的栅极与漏极电性连接，并经栅极与每个第二PMOS管的栅极电性连接；每个NMOS管的栅极分别与第一偏置电压输入端电性连接，以得到第一偏置电压VBN。
其中，上述PMOS管为镜像电流管，NMOS管为偏压控制NMOS 管。
其中，所述参考遮光象元子单元123的数量与所述有效象元阵列单元110中有效象元子单元113的行数相同，每个参考遮光象元子单元123与对应的一行有效象元子单元113中的每个有效象元子单元 113电性连接。
所述电容跨阻放大器单元140包括一行电容跨阻放大器，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端。所有正相输入端与第二偏置电压输入端电性连接，以获得第二偏置电压VBUS；该反相输入端电性连接于对应的一个第二PMOS管与一个NMOS管之间；输出端与所述选择输出单元150电性连接，以经所述选择输出单元150依次输出与每个有效象元子单元113对应的积分信号。
请再次参照图4，所述红外焦平面读出电路100还包括控制单元 160。每个有效象元子单元113包括一个有效象元及与该有效象元电性连接的第一开关元件115。每个参考遮光象元子单元123包括一个参考遮光象元及与该参考遮光象元电性连接的第二开关元件125。所述控制单元160经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件115及第二开关元件125电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件115及第二开关元件125处于相同工作状态。其中，所述行选线为多条，位于同一行的第一开关元件115及第二开关元件125与一条行选线电性连接。
在本实施例中，所述控制单元160还与所述选择输出单元150 电性连接，用于控制所述选择输出单元150依次输出与每个有效象元子单元113对应的积分信号。
在本实施例中，偏压信号VBN通过控制参考遮光象元Rs和有效象元Ra的偏置电压大小来控制参考遮光象元Rs和有效象元Ra的偏置电流大小。参考遮光象元Rs的偏置电流通过镜像电流管MP0(即第一PMOS管)镜像给第二PMOS管MP1～MPM，与偏压管 MN1～MNM的偏置电流抵消。
由于参考遮光象元Rs和有效象元Ra结构完全一致，在通电时间相同的情况下，在不同环境温度下焦耳热也完全相同，VCOL都为偏压信号VBUS，直流电流信号不会引起输出积分电压变化，因此无需专门设置TEC也能达到很好的性能。
关于图4中的有效象元阵列单元110、参考遮光象元单元120、电容跨阻放大器单元140、选择输出单元150及控制单元160的描述可以参见上文对图1～图3的描述，在此不再赘述。
在本实施例的实施方式中，图1～图4所示的红外焦平面读出电路100还可以根据实际需求包括其他单元，比如，偏置产生单元、温度检测单元等。
在本实施例中，可以理解的是，N行参考遮光象元结构不仅可以应用于惠斯通电桥架构，也可以应用于电流镜抵消直流电流信号架构中，还可以应用在其他抵消有效象元直流电流信号的架构中。
本申请实施例还提供一种红外焦平面探测器，该红外焦平面探测器包括上述的红外焦平面读出电路100。该红外焦平面探测器为非制冷红外焦平面阵列探测器，无需制冷设备，具有质量轻、体积小、功耗低、启动快、成本低等优点。
综上所述，本申请实施例提供一种红外焦平面读出电路及红外焦平面探测器。该电路包括有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元。该参考遮光象元单元的一列参考遮光象元子单元中的每个参考遮光象元子单元与有效象元阵列单元中对应的一行有效象元子单元电性连接。电容跨阻放大器单元中的每个电容电阻跨阻放大器的正相输入端电性连接于所述参考盲象元中的一个参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元之间，反相输入端电性连接于对应的一个所述参考盲象元子单元与一列有效象元子单元之间，输出端则与所述选择输出单元电性连接。由此，通过控制一个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元同时通电，可保证该参考遮光象元子单元与对应的该行有效象元子单元中每个有效象元子单元的焦耳热相同，进而保证在无目标红外光照射时可经参考盲象元子单元抵消有效象元子单元的直流信号，以便在有目标红外光照射时可获得有效温度信号。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种红外焦平面读出电路，其特征在于，包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、参考盲象元单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元，
所述有效象元阵列单元包括以阵列排列方式设置的多个有效象元子单元，所述参考盲象元单元包括一行参考盲象元子单元，所述参考遮光象元单元包括一列参考遮光象元子单元；其中，所述一行参考盲象元子单元中的其中一个参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元电性连接，剩余的其它每个参考盲象元子单元与对应的一列有效象元子单元中的每个有效象元子单元电性连接；所述参考遮光象元子单元的数量与所述有效象元阵列单元中有效象元子单元的行数相同，每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元电性连接；
所述电容跨阻放大器单元包括一行电容跨阻放大器，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，该正相输入端电性连接于一个所述参考盲象元子单元与所述参考遮光象元单元之间、反相输入端电性连接于对应的一个所述参考盲象元子单元与一列有效象元子单元之间、输出端与所述选择输出单元电性连接，以经所述选择输出单元依次输出与每个有效象元子单元对应的积分信号。
2.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述电路还包括控制单元，
每个有效象元子单元包括一个有效象元及与该有效象元电性连接的第一开关元件；
每个参考遮光象元子单元包括一个参考遮光象元及与该参考遮光象元电性连接的第二开关元件；
所述控制单元经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件及第二开关元件电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件及第二开关元件处于相同工作状态，其中，所述行选线为多条，位于同一行的第一开关元件及第二开关元件与一条行选线电性连接。
3.根据权利要求2所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述控制单元还与所述选择输出单元电性连接，用于控制所述选择输出单元依次输出与每个有效象元对应的积分信号。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，每个所述参考盲象元子单元包括一个参考盲象元，所述参考盲象元的一端与对应的一列有效象元子单元或所述参考遮光象元单元电性连接，另一端与参考电压端电性连接。
5.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述选择输出单元为多路复用开关选择器。
6.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，每个所述电容跨阻放大器包括一个运算放大器及一个电容，电容一端与该运算放大器的反相输入端电性连接，另一端与该运算放大器的输出端电性连接。
7.一种红外焦平面读出电路，其特征在于，包括：有效象元阵列单元、参考遮光象元单元、电流镜单元、电流控制单元、电容跨阻放大器单元及选择输出单元，
所述有效象元阵列单元包括以阵列排列方式设置的多个有效象元子单元，所述电流镜单元包括一行PMOS管，所述电流控制单元包括一行NMOS管；所述一行PMOS管中包括一个第一PMOS管及多个第二PMOS管，第一PMOS管经对应的一个NMOS管与所述参考遮光象元单元中的每个参考遮光象元子单元电性连接，每个第二PMOS管分别经一个NMOS管与对应的一列有效象元子单元中的每个有效象元子单元电性连接；其中，第一PMOS管的栅极与漏极电性连接，并经栅极与每个第二PMOS管的栅极电性连接；每个NMOS管的栅极分别与第一偏置电压输入端电性连接；所述参考遮光象元子单元的数量与所述有效象元阵列单元中有效象元子单元的行数相同，每个参考遮光象元子单元与对应的一行有效象元子单元电性连接；
所述电容跨阻放大器单元包括一行电容跨阻放大器，每个电容跨阻放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，所有正相输入端与第二偏置电压输入端电性连接、该反相输入端电性连接于对应的一个第二PMOS管与一个NMOS管之间、输出端与所述选择输出单元电性连接，以经所述选择输出单元依次输出与每个有效象元子单元对应的积分信号。
8.根据权利要求7所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述电路还包括控制单元，
每个有效象元子单元包括一个有效象元及与该有效象元电性连接的第一开关元件；
每个参考遮光象元子单元包括一个参考遮光象元及与该参考遮光象元电性连接的第二开关元件；
所述控制单元经行选线和与该行选线电性连接的所述第一开关元件及第二开关元件电性连接，用于控制位于同一行的第一开关元件及第二开关元件处于相同工作状态，其中，所述行选线为多条，位于同一行的第一开关元件及第二开关元件与一条行选线电性连接。
9.根据权利要求8所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述控制单元还与所述选择输出单元电性连接，用于控制所述选择输出单元依次输出与每个有效象元对应的积分信号。
10.一种红外焦平面探测器，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的红外焦平面读出电路。
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