红外焦平面读出电路数字控制电路的整体设计

数字控制电路在大面阵非制冷红外探测器读出电路中的功能及作用可以简要概括为以下几点:

  1. 通过输入输出IO接口接收数据,包括:主时钟信号CLK、帧复位信号Reset、上下阵列的帧校正信号Cor Data_up和Cor Data_down等;
  2. 产生模拟电路模块需要的控制信号,从而根据需求生成不同的可控的模拟电压电流信号,包括:积分电容的选择、偏置电压的调节、积分电流的选择等;
  3. 产生阵列选择控制信号,包括:行选控制信号、列选控制信号、行扫描时间控制信号和积分复位信号等;
  4. 转换非均匀性校正信号,将接收的非均匀性校正数据转换为阵列各像素单元所需的DAC控制选择信号,以完成逐点校正;
  5. 数字化信号的输出,将阵列各像素单元的A/D转换结果进行码型转换和并串转换,按照特定的方式,逐行分奇偶列有序输出。

因此,可以将大面阵非制冷红外探测器读出电路的数字控制电路主要分为5个模块,包括:数字输入信号控制模块、时序控制模块、行列选控制模块、列级像素单元逐点非均匀性校正模块和数字式信号输出控制模块。

结合以上的分析结果,大面阵非制冷红外探测器读出电路的数字控制电路的工作原理和主要流程如图5-1所示。在图5-1中,主要数字控制电路模块的功能简要描述如下:

片外的主时钟信号CLK、上下阵列的帧校正信号Cor Data_up和Cor Data_down等数据通过数字输入信号控制模块实现输入,经内部的时钟变换模块对主时钟信号CLK进行分频变换,生成行校正数据串并转换电路的转换时钟以及列选电路的列选时钟;通过帧校正数据控制模块实现帧校正数据的输入和串并转换。时序控制模块主要用于产生阵列行选模块、列选模块的控制信号、控制行扫描时间等。阵列选择控制模块按照卷帘式的读出方式逐行选中每行像元进行积分、A/D转换,然后将完成A/D转换后的数字化信号逐列传输至输出控制模块。输出控制模块先进行码型转换,再进行并串转换,然后将数字式信号传输至片外。【1p46】

根据20帧左右的探测器输出数据,提取并计算阵列各像元所需的非均匀性校正数据Cordata<13:0>,将探测器设置为校正模式,通过数字输入信号控制模块接收列级NUC校正数据后,列级NUC校正模块开始工作;Cordata<13:0>分为两组,分别调节图3-2所示的具有非均匀性校正功能的列级读出电路的DAC1和DAC2,以完成对阵列各像元的逐点非均匀性校正。

【1】大面阵非制冷红外探测器读出电路关键技术研究_闵道刚

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