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        一種紅外焦平面探測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2015-03-29 02:11:24李進(jìn)武劉澤巍孫玉杰
        激光與紅外 2015年8期
        關(guān)鍵詞:偏置探測(cè)器紅外

        李 娟,李進(jìn)武,劉澤巍,石 綱,孫玉杰

        (華北光電技術(shù)研究所,北京100015)

        1 引言

        隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,紅外焦平面探測(cè)器的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。不同應(yīng)用背景條件下,需研制性能與之相匹配的探測(cè)器。紅外焦平面探測(cè)器的篩選,需要專用的測(cè)試系統(tǒng),圖1給出了紅外焦平面測(cè)試系統(tǒng)框圖。驅(qū)動(dòng)電路作為測(cè)試系統(tǒng)中的一個(gè)基礎(chǔ)模塊,在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。它為探測(cè)器提供所需的偏置電壓和時(shí)序邏輯信號(hào),同時(shí)接收探測(cè)器的輸出,傳輸?shù)叫盘?hào)采集系統(tǒng),并為采集系統(tǒng)提供同步信號(hào)。紅外焦平面探測(cè)器小體積、輕型化、低功耗(SWaP)的需求使得對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路的要求進(jìn)一步增加,驅(qū)動(dòng)電路在能夠提供基本信號(hào)的情況下,要求穩(wěn)定性高、體積小、重量輕、易操作等。針對(duì)原有驅(qū)動(dòng)電路噪聲高、通用性及可控性低的缺陷,設(shè)計(jì)了一款新的紅外焦平面探測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路,能夠滿足單路、雙路、四路、八路、十六路輸出的多路輸出探測(cè)器使用,并且適用于多家公司測(cè)試系統(tǒng)中。

        圖1 紅外焦平面測(cè)試系統(tǒng)框圖

        2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

        紅外焦平面探測(cè)器芯片由光敏芯片和讀出電路構(gòu)成[1],讀出電路屬于數(shù)?;旌霞呻娐?,其工作需要由外部提供數(shù)字時(shí)序邏輯信號(hào)和偏置電壓。驅(qū)動(dòng)電路不僅能夠提供這些時(shí)序邏輯信號(hào)和偏置電壓,它還將探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后傳遞給采集卡,由采集卡完成信號(hào)的采集。下面分別從驅(qū)動(dòng)電路的偏置電壓部分、時(shí)序邏輯電路部分、信號(hào)輸出部分三個(gè)方面對(duì)驅(qū)動(dòng)電路作以介紹。

        2.1 偏置電壓部分

        紅外探測(cè)器陣列一般工作在負(fù)偏壓情況下(零偏也可以)[2]。圖2和圖3給出了兩種典型讀出電路輸入級(jí)電路結(jié)構(gòu)。其中,圖2輸入電路的探測(cè)器偏壓由VDIG和VDET確定,即V反=VDIG-VT-VDET,圖3輸入電路的偏壓為V反=Vref-Vdet,,這樣就可以達(dá)到調(diào)整探測(cè)器偏壓的目的。同時(shí),電路中其他部分也需要直流偏置,如復(fù)位電壓VRST、放大器內(nèi)部的偏置等等。這些偏置電壓一般都在0 V~VDD之間。

        圖2 DI輸入電路

        圖3 CTIA輸入電路

        驅(qū)動(dòng)電路的偏置電壓產(chǎn)生電路為探測(cè)器提供這些偏置電壓。紅外探測(cè)器需要正常工作,必須提供合適的偏置電壓,這些電壓的精度和噪聲決定了焦平面探測(cè)信號(hào)的精度和噪聲[3]。

        偏置電路的設(shè)計(jì)需與配套的測(cè)試系統(tǒng)相結(jié)合,HGH以及PI測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部提供了多路偏置電壓,完全能夠滿足實(shí)際的需求。為了保證輸入探測(cè)器中偏置電壓的穩(wěn)定性,以及降低輸入噪聲、提高帶載能力,設(shè)計(jì)了二階巴特沃思濾波電路與運(yùn)算放大器相結(jié)合的方式。巴特沃思濾波電路相較于一般的單元級(jí)聯(lián)電路,更接近于理想濾波器,具有更好的濾波特性。其電路結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。運(yùn)放芯片選用TL071C芯片,該芯片是具有低噪聲的單位增益運(yùn)算放大器,輸入噪聲電壓為輸入電流1.4 mA,增益帶寬能達(dá)到4.0 MHz。將其與巴特沃思濾波電路相結(jié)合,設(shè)計(jì)成具有單位放大系數(shù)的偏壓跟隨電路,其具體電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        圖4 二階巴特沃思濾波電路

        圖5 偏置跟隨電路

        設(shè)計(jì)中,考慮到驅(qū)動(dòng)電路的通用性,設(shè)計(jì)了11路偏置輸出,以滿足偏置電壓較多的探測(cè)器應(yīng)用。其中對(duì)于可調(diào)偏壓Gpol,設(shè)計(jì)了兩種可選方案,一種是由測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)發(fā),外接BNC輸入;一種是穩(wěn)定電壓芯片結(jié)合電位器提供。同時(shí),考慮到系統(tǒng)內(nèi)發(fā)信號(hào)上電不一致的情況,可能會(huì)對(duì)探測(cè)器造成損傷,在每路偏置前加入了繼電器控制。

        2.2 時(shí)序邏輯電路部分

        以某探測(cè)器正常工作的時(shí)序圖為例,如圖6所示,需要驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)序邏輯電路部分為探測(cè)器提供主時(shí)鐘MC和積分時(shí)間控制信號(hào)INT,讀出電路的數(shù)字電路則根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)產(chǎn)生探測(cè)器讀出的邏輯時(shí)序,探測(cè)器在此時(shí)序下,完成信號(hào)data的正確讀出。同時(shí),時(shí)序邏輯部分還需要產(chǎn)生與采集系統(tǒng)互通的同步信號(hào)來(lái)完成探測(cè)器輸出信號(hào)的采集。

        圖6 探測(cè)器工作時(shí)序圖

        數(shù)字脈沖信號(hào)很容易引入高頻噪聲,設(shè)計(jì)采用了一階低通濾波電路來(lái)濾除高頻噪聲和上升沿過(guò)沖現(xiàn)象。可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)R和C的值來(lái)達(dá)到濾除相應(yīng)頻率的噪聲。同時(shí),考慮到驅(qū)動(dòng)電路通用性的問題,設(shè)計(jì)了兩種不同的脈沖輸入方式:一種是由測(cè)試系統(tǒng)直供式的,采用BNC與驅(qū)動(dòng)電路連接;另一種是外接脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)接板的方式,通過(guò)外部的FPGA或CPLD芯片來(lái)產(chǎn)生所需脈沖。同樣,考慮到系統(tǒng)內(nèi)發(fā)信號(hào)不一致對(duì)探測(cè)器造成損傷,在數(shù)字脈沖部分也增加了繼電器控制。

        2.3 信號(hào)輸出部分

        探測(cè)器在提供了合適的偏置電壓和數(shù)字脈沖信號(hào)后,在讀出電路的控制下,信號(hào)有規(guī)律的輸出。從探測(cè)器直接輸出的信號(hào)通常在0~5 V范圍,而采集卡內(nèi)AD采集范圍通常為正負(fù)電壓范圍,因此輸出信號(hào)需要經(jīng)過(guò)一定的處理才能與之相匹配,繼而被正確的采集和處理。根據(jù)探測(cè)器的輸出信號(hào)以及采集卡的帶寬分析,設(shè)計(jì)了如圖7所示的信號(hào)輸出運(yùn)放電路。

        圖7 信號(hào)輸出運(yùn)放電路

        考慮到低噪聲設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)中選用LM6172運(yùn)放芯片,它是具有雙電源供電的雙路運(yùn)算放大器,帶寬能夠達(dá)到100 MHz,輸入電流僅為2.3 mA,功耗低,輸出電流50 mA,具有較高的帶載能力,且噪聲較小。設(shè)計(jì)中,考慮了測(cè)試過(guò)程中不同型號(hào)探測(cè)器對(duì)放大倍數(shù)要求的影響,可以改變R4、R3(R11、R18)的阻值,來(lái)滿足輸入輸出信號(hào)不同正向放大倍數(shù)的要求。R5、R6、R9、R10(R14、R15、R16、R17)是阻抗匹配電阻,用來(lái)實(shí)現(xiàn)與后端采集卡的阻抗匹配,其值可根據(jù)實(shí)際負(fù)載及不同型號(hào)探測(cè)器的輸出來(lái)進(jìn)行選擇。同時(shí),R5、R6、R9、R10(R14、R15、R16、R17)是具有相同阻值的電阻。該設(shè)計(jì)能夠消除電阻隨機(jī)分布的離散性,使得阻抗匹配更加精確。

        同時(shí),考慮了驅(qū)動(dòng)電路的通用性,設(shè)計(jì)了十六路信號(hào)輸出電路,以滿足不同探測(cè)器輸出通道數(shù)不同的要求。

        3 測(cè)試結(jié)果

        為了驗(yàn)證該驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)際性能,選取同一種陣列規(guī)格為256×256的紅外探測(cè)器,在此驅(qū)動(dòng)電路和另一測(cè)試電路上進(jìn)行了性能測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較,比較結(jié)果如圖8及表1所示。

        圖8 成像對(duì)比圖

        表1 測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖

        從上述測(cè)試結(jié)果可以看出,此電路板輸出圖像與原有驅(qū)動(dòng)電路一致。探測(cè)器的噪聲電壓RMS降低了0.05 mV,平均噪聲等效溫差與平均黑體探測(cè)率均優(yōu)于原有驅(qū)動(dòng)電路,滿足了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要求。

        4 結(jié)論

        紅外焦平面陣列的性能與系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集處理電路以及圖像處理算法緊密相關(guān)[4-5]。本文設(shè)計(jì)了一款紅外焦平面探測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路,整體設(shè)計(jì)滿足低噪聲要求,同時(shí)具有通用性強(qiáng)、可控性高的優(yōu)點(diǎn)。能夠支持單路、雙路、四路、八路、十六路等多種輸出,適用于多種型號(hào)探測(cè)器的使用。目前已用于中波320×256、長(zhǎng)波640×512等型號(hào)探測(cè)器篩選測(cè)試,同時(shí),它可以在多個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中使用。總之,此款驅(qū)動(dòng)電路為今后紅外焦平面探測(cè)器篩選提供了良好的測(cè)試保障。

        [1]HUANG Zhuangcheng,HUANG Songlei,ZHANG Wei,et al.Design of driving circuit for infrared focal plane array readout circuit[J].Laser&Infrared,2011,41(2):220-223.(in Chinese)黃莊成,黃松磊,張偉,等.紅外焦平面讀出電路片上驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[J].激光與紅外,2011,41(2):220-223.

        [2] GAN Wenxiang,DING Ruijun.Implementation of Digital-controlled Bias Voltage Circuit on IRFPA[J].Seniconductor Optoelectronics,2006,27(1):30-33.(in Chinese)甘文祥,丁瑞軍.一種紅外焦平面數(shù)控偏置電壓電路的實(shí)現(xiàn)[J].半導(dǎo)體光電,2006,27(1):30-33.

        [3] XIN Yongming,JIANG Yadong,LUO Shanyan,et al.A design of acquisition circuit of 640×480 infrared focal plane devices[J].Infrared Technology,2012,34(1):4-9.(in Chinese)辛勇明,蔣亞東,羅山焱,等.一種640×480紅外焦平面器件采集電路的設(shè)計(jì)[J].紅外技術(shù),2012,34(1):4-9.

        [4] ZHANG Pei,ZHU Hongbin,LJian,et al.Design of the low noise uncooled infrared focal plane array driver circuit[J].Infrared and Laser Engineering,2010,39(5):806-810.(in Chinese)張沛,祝紅斌,呂堅(jiān),等.低噪聲非制冷紅外焦平面陣列驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J].紅外與激光工程,2010,39(5):806-810.

        [5] ZHU Hongbin,LI Wei,LIU Wei,et al.Design on a lownoise acquisition circuit of infrared focal plane device[J].Infrared Technology,2013,32(3):165-172.(in Chinese)祝紅斌,李偉,劉子驥,等.一種低噪聲紅外焦平面器件采集電路的設(shè)計(jì)[J].紅外技術(shù),2013,32(3):165-172.

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