激光与红外

作者：刘忆宸

单位：大连理工大学 集成电路学院,辽宁 大连 116000；

关键词：红外焦平面阵列;数字像素;细量化;脉冲频率调制;电容跨阻放大器

针对短波红外焦平面阵列读出电路的高灵敏度需求,本文设计了一种两步式量化的红外数字像素。提出的数字像素基于12 bit脉冲频率调制结构,输入级采用电容跨阻型放大器,通过运算放大器、电容以及比较器的复用,在像素内部构建一个8bit循环模数转换器,在脉冲频率计数结束后,对残差电压进一步细量化,实现20 bit的分辨率。该结构在不影响像素电荷处理能力的情况下,降低最小电荷分辨率,从而提高对光信号的灵敏度。仿真结果表明,数字像素的最小电荷分辨率达到4883 e-,对应的电荷处理能力为512 Me-,光信号探测线性度为99997,动态范围为120dB。

来源：2025年第11期

《激光与红外》期刊编辑部

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