专利名称：基于ctia读出电路的光伏型探测器偏置电压电路的设计方法
技术领域：
本发明涉及光伏探測器偏置电压的设计，具体是ー种能够提供低噪声偏置电压、克服复位瞬态充电电流影响的偏置电压设计方法。
背景技术：
本发明主要针对CTIA读出型光伏探測器中偏置电压的设计，CTIA电路如图I所示，其偏置电压对信号读出的影响很大，当光伏ニ极管采用零偏附近吋，VMf的影响大概 为AV= I. 6AVMf，所以低噪声偏置电压的设计对探測器的读出电路噪声和偏置电压影响巨大。一般情况下，常用的偏置电压设计由LDO加分压阻抗网络构成，这种设计方法简单、噪声小，但是由于其内阻较大，所以当负载发生变化时其稳定性差。深入研究CTIA型光伏探測器的工作机理可以发现，探測器在积分时间段吋，Vref的作用为提供静态工作点没有负载变换的情況，即偏置电压的工作环境较为理想；但是在行像素复位情况下，积分电容进行放电，其光生电流对Vref进行充电，其结构如图2所示，采用法国Sofradir短波320*244探测器进行防真，其单像素的放电瞬态电流如图3所示，这个电流将导致偏置电压的纹波加剧，从而对信号产生耦合噪声。

发明内容
本发明针对CTIA型光伏探測器的偏置电压进行低噪声设计，具体利用射极跟随器进行阻抗实现低阻抗源电阻，同时利用大电感滤波网络克服瞬态电流影响的作用，实现探测器读出信号的完整性，从而提高探測器的读出动态范围。其具体结构如图4所示，该结构分为两个部分，其具体设计方法如下I)第一部分的结构采用运放构成的有源跟随器，其目的在于降低传统分压式偏置电压设计中源电阻过大的问题。电路设计的要求为以下两个方面 分压网络中R2值选取越小越好，为了平衡LDO的负载一般选IkQ。 对于运放的选取原则一是选取低噪声运放；ニ是运放匹配噪声电阻为
Rs =ず=Iぬ，其中En为输入噪声电压谱密度，In为输入噪声电流谱密度；
η 三是要求运放的输出阻抗越小越好，一般可以选O. I Ω。2)第二部分为瞬态电流抑制网络，瞬态电流的持续时间为IOfs级别，具有极高的频率成分，同时其电流值很大，所以滤波网络的设计要求为以下两个方面 采用大的绕线电感一般要求200uH以上，静态阻抗O. I Ω。 电容过大会引起运放的容性负载过大，折中选用10uF，同时选用容性负载较大的运放。


图ICTIA读出电路结构图。图2行像素复位对偏置电压充电电流回路。图3瞬态充电电流。图4偏置电压设计结构图。
具体实施例方式本发明设计的电路主要用于CTIA型光伏探測器的偏置电压设计，下面以法国Sofradir短波红外探測器的偏置电压设计为例，其偏压要求为I. 2V。采用本发明的电路设计，具体采用器件及其參数的如下
权利要求
1.一种基于CTIA读出电路的光伏型探測器偏置电压电路的设计方法，其特征在于1)分压网络中R2选IkQ；2)采用低噪声运放，其匹配噪声电阻为テ=1/0,输出阻抗为0.1Ω； η3)瞬态电流抑制网络采用200uH以上的电感，其静态阻抗O.I Ω ;电容采10uF。
全文摘要
本发明公开了一种CTIA型光伏探测器偏置电压电路的设计方法，该方法通过采用射极跟随器实现阻抗变换减小偏置电压源内阻，同时采用大电感抑制探测器行像素复位过程中对偏置电压的瞬态充电大电流引起的偏置电压波动。本发明的优点在于结构简单不会带来新的噪声源，同时可以很好的控制瞬态电流的影响，从而从根本上实现偏置电压的低噪声设计要求。
文档编号G01J1/44GK102661790SQ20121014249
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者孙胜利, 陈凡胜, 雍朝良 申请人:中国科学院上海技术物理研究所