基于15位像素级模数转换器的640×512规格中波红外成像用48 mW数字读出电路

YU Shan-Zhe,ZHANG Ya-Cong,NIU Yu-Ze,ZHOU Ye,ZHUO Yi,MA Ding,LU Wen-Gao,CHEN Zhong-Jian,LI Xiang-Yang

Journal of Infrared and Millimeter Waves（2022）

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摘要

提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路.像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗.此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗.该存储器采用三管动态结构,仅占约54μm2面积,以满足15μm像素中心距的面积约束.量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰.基于0.18μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512规格的数字读出电路.测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me-.在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116μV,峰值信噪比为84 dB.

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关键词

IRFPA,DROIC,pixel-level single-slope ADC,power-self-adaptive pulse comparator

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