640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路设计
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083;2. 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083;3. 中国科学院大学, 北京 100049;4. 上海科技大学, 上海 200083)

作者简介:

陆逸凡(1998-),男,江苏省扬州市人,硕士研究生,主要研究方向为红外焦平面读出电路设计;

通讯作者:

中图分类号:

TN402

基金项目:

国家自然科学基金项目(62175250); 中国科学院青年创新促进会项目(2020245).*通信作者:黄松垒,李雪 E-mail:huangsl@mail.sitp.ac.cn


Design of Readout Circuit Based on 640×512-5μm InGaAs Shortwave Infrared Focal Plane
Author:
Affiliation:

(1. State Key Lab. of Transducer Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, CAS, Shanghai 200083, CHN;2. Key Lab. of Infrared Imaging Materials and Detectors, Shanghai Institute of Technical Physics, CAS, Shanghai 200083, CHN;3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, CHN;4. Shanghai Tech. University, Shanghai 200083, CHN)

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    为了适应第三代红外焦平面高密度、微型化发展方向,设计了一款大面阵小像元低功耗640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路。重点研究了3T像素单元简易结构的性能,分析其对芯片暗电流、焦平面噪声的影响,实现了卷帘曝光工作方式、列级缓冲器动态工作以及四通道输出功能。利用可编程增益放大器,实现增益可调以及噪声抑制功能。基于0.18μm 3.3V标准CMOS工艺,在输入时钟频率为5MHz条件下,对小像素单元进行性能分析,阵列窗口进行四通道输出以及线性度仿真。结果表明,电容反馈跨阻放大器(CTIA)输入级偏压变化约30mV,工作帧频为54Hz,输出摆幅为1.7V,最大功耗小于150mW,线性度为99.987%。

    Abstract:

    In order to adapt to the development direction of high density and minization of the third generation infrared focal plane, a large array small pixel and low power consumption of 640×512-5μm InGaAs shortwave infrared focal plane readout circuit was designed in this paper. The performance of the simple structure of 3T pixel unit was studied, and its influence on the chip dark current and focal plane noise was analyzed to realize the rolling curtain exposure operation mode, the dynamic operation of column level buffer and the four-channel output function. Programmable gain amplifier was used to achieve gain adjustment and noise suppression. Based on the standard CMOS technology of 0.18μm 3.3V, the performance analysis of the small pixel unit and the four-channel output of the array window and the linearity simulation were carried out at the input clock frequency of 5MHz. The results show that the bias change of the input stage of CTIA is about 30mV, the working frame frequency is 54Hz, the output swing is 1.7V, the maximum power consumption is less than 150mW, and the linearity is 99.987%.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陆逸凡,汪鸿祎,陶文刚,曹嘉晟,田宇,景松,黄松垒,李雪.640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路设计[J].半导体光电,2023,44(3):350-355. LU Yifan, WANG Hongyi, TAO Wengang, CAO Jiasheng, TIAN Yu, JING Song, HUANG Songlei, LI Xue. Design of Readout Circuit Based on 640×512-5μm InGaAs Shortwave Infrared Focal Plane[J].,2023,44(3):350-355.

复制
分享
相关视频

文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2023-01-05
  • 最后修改日期:
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2023-07-12
  • 出版日期:
文章二维码

漂浮通知

①关于用户登录弱密码必须强制调整的说明
②《半导体光电》微信公众号“半导体光电期刊”已开通,欢迎关注