紅外焦平面模擬前端電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于紅外探測技術領域，特別涉及一種紅外焦平面模擬前端電路
【背景技術】
[0002] 紅外焦平面是當前主流的紅外探測技術，具體而言主要可以分成兩種類型：制冷 型和非制冷型。前者基于光電效應，通過探測電磁輻射激發的載流子多少實現溫度測量；后 者則是直接將吸收的電磁輻射轉換成物質的某種基本特性，如電阻的改變，通過測量電阻 值的變化可以實現溫度測量。后者主要基于氧化釩熱輻射測量計設計的，直接將吸收的電 磁輻射轉換成物質的某種基本特性，如電阻的改變，通過測量電阻值的變化可以實現溫度 測量。氧化釩薄膜電阻的阻值會隨溫度變化而變化，在某一溫度附近可以近似為線性關系： R(T) =Rq(Tq) (1+TCR'DT)?其中TCR(TemperatureCoefficientofResistance)是指電 阻溫度系數，對于氧化釩薄膜電阻，在室溫下，TCR的值為-2%~-3%。通常情況下，我們 使用半導體制冷器來提供一個相對比較恒定的環境溫度環境溫度，然而，半導體制冷器的 引入增加了額外的功耗和成本。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種紅外焦平面模擬前端電路。
[0004] 本發明提供一種紅外焦平面模擬前端電路，包括電連接的紅外探測陣列、基準像 元及積分器，其中，所述紅外探測陣列包括感光像元電阻，所述基準像元包括盲像元電阻， 還包括控制模塊電路，所述控制模塊電路包括電流鏡及偏置單元，所述偏置單元用于控制 所述紅外焦平面模擬前端電路的初始電流大小。
[0005] 在本發明的一較佳實施例中，所述偏置單元包括偏置單元電阻，所述偏置單元電 阻與所述盲像元電阻的阻值相同。
[0006] 在本發明的一較佳實施例中，所述電流鏡應用產生與流經盲像元電阻和感光像元 電阻電流相同的電流。
[0007] 在本發明的一較佳實施例中，所述電流鏡包括第一電流鏡電路和第二電流鏡電 路，所述第一電流鏡電路用于產生與流經盲像元電阻相同的電流，所述第二電流鏡電路用 于產生與流經感光像元電阻相同的電流。
[0008] 在本發明的一較佳實施例中，所述積分器包括數字可調的積分電容，所述積分電 容與初始電流的調整范圍比例相同。
[0009] 在本發明的一較佳實施例中，所述偏置單元電阻為氧化釩薄膜電阻。
[0010] 相較于現有技術，本發明提供的紅外焦平面模擬前端電路具有如下有益效果：
[0011] 一、初始電流不再是被受環境溫度影響的電阻決定的，免除了安裝半導體制冷器。
[0012] 二、盲像元電阻和感光像元電阻隨溫度變化的阻值不會反應在最終的量化結果 中，因此，只要初始電流恒定，就可以線性量化溫度的改變。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它 的附圖，其中：
[0014]圖1是本發明紅外焦平面模擬前端電路的結構框圖；
[0015] 圖2是圖1所示紅外焦平面模擬前端電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范 圍。
[0017] 本發明公開了一種紅外焦平面模擬前端電路，請同時參閱圖1與圖2,所述紅外焦 平面模擬前端電路1包括電連接的紅外探測陣列11、基準像元12、積分器13及控制模塊電 路14,其中，所述紅外探測陣列11包括感光像元電阻111，所述基準像元12包括盲像元電 阻 121。
[0018] 所述控制模塊電路14包括電流鏡141及偏置單元142,所述偏置單元142用于控 制所述紅外焦平面模擬前端電路1的初始電流I。的大小。
[0019] 所述偏置單元142包括偏置單元電阻143,所述偏置單元電阻143與所述盲像元電 阻121的阻值相同。
[0020] 所述電流鏡141應用產生與流經盲像元電阻121和感光像元電阻111電流相同的 電流。
[0021] 具體的，所述電流鏡141包括第一電流鏡電路1411和第二電流鏡電路1412,所述 第一電流鏡電路1411用于產生與流經盲像元電阻121相同的電流，所述第二電流鏡電路 1412用于產生與流經感光像元電阻111相同的電流。
[0022] 在本實施例中，所述電流鏡141復制產生相同的流經盲像元電阻121 (Rref)和感光 像元電阻111 (Ract)的電流，在電阻匹配的前提下，二者有相同的電壓降，以此進行基于探測 目標的溫度探測。
[0023] 進一步的，設定初始電流為I。，所述偏置單元142中的電阻也均為氧化釩電阻，并 且都和盲像元電阻121匹配，阻值均為（Rref)。則在這種情況下，積分電流Iint的表達式為：
[0027]當環境溫度變化較大時，基礎電阻值RJT。）可能會有很大的變化，這有可能會使 MOS管退出飽和區，無法實現電流復制。
[0028] 設定Rq(Tq)的變化范圍為1/5RQ(T。）~5RQ(T。)，因此，將初始電流I。設定為數字 可調的：51。~1/51。，確保盲像元和感光像元的電壓降不會發生顯著的變化，從而避免某些 MOS管進入線性區的可能。
[0029] 為了確保最終積分結果不受初始電流I。變化的影響，所述積分器13包括數字可 調的積分電容131，即，將積分電容131設定為數字可調的：5Cint~l/5Cint。
[0030] 所述積分電容131與初始電流的調整范圍比例相同，具體的，當RJT。）的變化為 1/5R0(T0)時，將初始電流I0設定為510,將積分電容131設定為5Cint〇
[0031] 當RJT。）的變化為5RJT。）時，將初始電流I。設定為1/51。，將積分電容131設定 為l/5Cint〇
[0032] 可以理解為，所述初始電流I。與積分電容131的調整范圍不局限于上述設定值， 在設定的范圍內，調整所述初始電流I。與積分電容131以相同倍數的增加或減少至任何數 值，均在本實施例要求保護的范圍內。
[0033] 相較于現有技術，本發明提供的紅外焦平面模擬前端電路具有如下有益效果：
[0034] -、初始電流不再是被受環境溫度影響的電阻決定的，免去了安裝半導體制冷器。
[0035] 二、盲像元電阻和感光像元電阻隨溫度變化的阻值不會反應在最終的量化結果 中，因此，只要初始電流恒定，就可以線性量化溫度的改變。
[0036] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領 域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種紅外焦平面模擬前端電路，包括電連接的紅外探測陣列、基準像元及積分器，其 中，所述紅外探測陣列包括感光像元電阻，所述基準像元包括盲像元電阻，其特征在于，還 包括控制模塊電路，所述控制模塊電路包括電流鏡及偏置單元，所述偏置單元用于控制所 述紅外焦平面模擬前端電路的初始電流大小。2. 根據權利要求1所述的紅外焦平面模擬前端電路，其特征在于，所述偏置單元包括 偏置單元電阻，所述偏置單元電阻與所述盲像元電阻的阻值相同。3. 根據權利要求1所述的紅外焦平面模擬前端電路，其特征在于，所述電流鏡應用產 生與流經盲像元電阻和感光像元電阻電流相同的電流。4. 根據權利要求3所述的紅外焦平面模擬前端電路，其特征在于，所述電流鏡包括第 一電流鏡電路和第二電流鏡電路，所述第一電流鏡電路用于產生與流經盲像元電阻相同的 電流，所述第二電流鏡電路用于產生與流經感光像元電阻相同的電流。5. 根據權利要求1所述的紅外焦平面模擬前端電路，其特征在于，所述積分器包括數 字可調的積分電容，所述積分電容與初始電流的調整范圍比例相同。6. 根據權利要求2所述的紅外焦平面模擬前端電路，其特征在于，所述偏置單元電阻 為氧化釩薄膜電阻。
【專利摘要】本發明提供一種紅外焦平面模擬前端電路。所述紅外焦平面模擬前端電路包括控制模塊電路，所述控制模塊電路包括電流鏡及偏置單元，所述偏置單元用于控制所述紅外焦平面模擬前端電路的初始電流大小。本發明提供的紅外焦平面模擬前端電路的初始電流不再是被受環境溫度影響的電阻決定的，免除了安裝半導體制冷器的必要。
【IPC分類】G01J5/24
【公開號】CN105067126
【申請號】CN201510547873
【發明人】呂堅
【申請人】西安賽恒電子科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月31日