专利名称：应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法
技术领域：
本发明属于红外焦平面探测器读出电路的技术领域，尤其涉及一种应用电荷扣除技术提高红外焦平面探测器读出电路电荷存储容量的方法。
背景技术：
在红外焦平面探测器中，读出电路的作用是将红外焦平面探测器的微弱输出信号检出、处理后按顺序输出到后续电路。读出单元电路的主要功能是将探测器产生的光电流提出、放大、积分并转换为电压信号后输出。现代红外焦平面探测器利用光电流积分技术来提高信号的信噪比。其原理为信号电流ip在积分电容上积分，经过一定积分时间Tint,电容两端的电压V。经多路开关输出，此时电容内存储的电荷为Q，由下式给出
权利要求
1.应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一利用电压比较器监测积分电路的积分电容Cint上的电压，电压比较器的翻转电压设定为Vkef ； 步骤二 当积分电容上的信号电压到达设定值Vkef时，电压比较器翻转，输出由低电平变为高电平，触发单稳态触发器输出一个恒定宽度的脉冲信号，单稳态触发器输出的恒定宽度的脉冲信号控制一个恒流源电路，将积分电容Cint上的电荷定量泻放，每次泻放的电荷量为Qo，电荷定量泻放的次数N由一个数字计数器计数； 步骤三当积分时间结束时，积分电容上的残余电压为Vms，残余电压输出至片外与电荷定量泻放的次数N —起构成此像元的输出值；将积分过程结束后的残余输出电压Vms量化，与计数器的计数值N组合，可以实现全数字的光电流读出；在相同积分电容的情况下，采用电荷扣除技术后，积分电路的电荷存储容量提高了 N倍，读出单元电路的动态范围增加了 N倍，光电流积分时间延长N倍，探测器输出光电信号的信噪比提高#倍。
2.按照权利要求I所述的应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征在于单稳态触发器由一个D触发器来监测输入脉冲的上升沿，输出脉冲的上升沿与输入脉冲的上升沿同步，输出脉冲的宽度Ttl由电阻Rtl及电容Ctl的值决定。
3.按照权利要求I所述的应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征在于每次扣除的电荷量Qtl的值由电流Itl及时间Ttl的值决定，采用恒流源来保证电荷扣除电路的电流值Itl的精度，采用单稳态触发器来保证电荷扣除电路的时间Ttl的精度。
4.按照权利要求3所述的每次扣除的电荷量Qtl,其特征在于Qtl的最佳取值为泻放完毕后积分电容上的电压值'接近于零，这样可以最大化的增加电荷存储容量。
全文摘要
应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征是在积分过程中，一旦积分电容上存储的电荷超过一定量，则通过电荷扣除电路将积分电容上的电荷泻放一部分，避免积分电容饱和，使光电流积分过程得以继续进行，电荷扣除电路每次扣除的电荷量是恒定的，并由数字计数器记录电荷扣除的次数，理论上扩大了积分电容的电荷存储容量，保留了整个积分过程中总电荷的信息。本发明在相同积分电容的情况下，提高读出电路的电荷存储容量，延长光电流的积分时间，提高探测器输出光电信号的信噪比；积分电路总电荷存储容量的提高和动态范围的提高由电荷扣除电路中计数器的位数决定，并且电荷扣除电路中计数器输出为数字信号，有利于实现数字化读出电路。
文档编号G01J5/00GK102735343SQ20121022859
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者刘传明, 姚立斌, 朱江, 洪闻青, 王晓东, 胡志斌, 苏兰, 赵海生 申请人:昆明物理研究所