384×288非制冷红外探测器驱动电路设计

O 引言

　　近年来，非制冷红外探测器以及由多个敏感单元构成的红外焦平面阵列在军事及民用领域受到越来越广泛的关注。非制冷红外探测器工作于室温下，所以又称之为室温红外探测器。与制冷型红外探测器相比，室温红外探测器最大的优点在于系统无需制冷器，可在常温下工作，在低成本、低功耗、小型化和可靠性等方面有明显的优势，且已显示出了巨大的市场潜力。UFPA是非制冷红外热成像系统的核心，决定了系统的性能参数和成像质量。为了进一步提高UFPA的性能，除提高工艺水平外，还需设计高质量低噪声的驱动电路，使UFPA处于最佳工作状态，以提高系统的成像品质。

1 UFPA的结构及工作原理

　　本电路采用的384×288像素非制冷红外焦平面器件为ULIS公司生产的非晶硅微测辐射热计UL03191，其主要由一个二维微测辐射热计阵列(FPA)和一个内部集成的热电制冷器(17EC)组成，热电制冷器通过对焦平面温度的精确控制使焦平面获得稳定的工作温度。ULO3191壳体外形紧凑，其像感面面积为9．6 mm×7．2 mm，重量≤25克，像元间距为25 μm，最高帧频100 MHz，带有一个 vwin 输出和一个数字输出。

　　UL03191采用脉冲电压偏置，对红外辐射进行逐行积分，然后将目标的红外辐射转换为电流信号；而读出电路逐点读出像素电流信号，并由读出电路的电容反馈跨导 放大器 (C TI A)转换为电压信号，最终由多路复用器将经过放大的信号逐行输出。

2 UFPA的驱动电路设计

　　非制冷红外探测器驱动电路设计的关键是提供满足探测器正常工作的几个偏置电压，提供MC、INT和RESET等时序脉冲，以及提供热电稳定器和温度环控制的接口信号。

　　2．1 偏置电压电路的设计

　　为了非制冷红外焦平面阵列正常工作，驱动UFPA中的读出电路，保证探测器热电稳定，并且使UFPA具有较大的动态范围和较好的NETD性能，偏置电压电路应当具有结构紧凑，性能稳定、精度高、保护措施严密等特点。

　　本方案采用多片LTl761-5、LTl761-3．3分别得到5 V、3．3 V；用LTl761-2．8得到VBUS所需的2．8 V电压；GFID，VSK，GSK均采用LTl-761通过分流电阻获得各自所需电压值。