一種斜坡信號生成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種斜坡信號生成電路，包括：電流控制電路，用于產生用以生成斜坡信號的電流；積分電路，用于基于該電流生成斜坡信號；模式選擇電路，連接在電流控制電路和積分電路之間，用于選擇生成的斜坡信號的模式。本發(fā)明實施例的斜坡信號生成電路可以通過模式選擇電路對斜坡信號的模式進行選擇。
【專利說明】一種斜坡信號生成電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外焦平面陣列探測器領域，尤其是涉及一種用于紅外焦平面陣列探測器的讀出電路的斜坡信號生成電路。
【背景技術】
[0002]根據(jù)普朗克輻射定理，任何溫度高于絕對零度的物體，其內部都會發(fā)生分子熱運動，從而產生波長不等的紅外輻射。紅外輻射具有強度和波長直接與物體表面溫度有關的重要特征，提供了物體的豐富的信息。但是紅外輻射是一種不可見的電磁波，利用紅外輻射來獲取物體的信息的時候，需要將這種紅外輻射轉換為可測量的信號。
[0003]紅外焦平面陣列探測器就是將紅外輻射轉換成可測量的信號的裝置。紅外焦平面陣列探測器通過光電轉換、電信號處理等手段將目標物體的溫度分布轉換成視頻圖像，其具有抗干擾能力強、隱蔽性能好、跟蹤和制導精度高等優(yōu)點，在軍事和民用領域獲得了廣泛的應用。
[0004]但是紅外焦平面陣列探測器在工作溫度較高時，其本身固有的熱激發(fā)過程會快速增加，從而使得暗電流和噪聲迅速上升，會極大地降低紅外焦平面陣列探測器的性能，所以需要制冷設備使其工作在低溫環(huán)境下。但是由于制冷設備的存在，使得探測系統(tǒng)在體積、重量、功耗和成本方面都大量增加，從而增加了它應用的困難性。
[0005]隨著技術的不斷發(fā)展，人們提出了非制冷紅外焦平面陣列探測器。非制冷紅外焦平面陣列探測器可在常溫下工作，無需制冷設備，并具有質量輕、體積小、壽命長、成本低、功耗小、啟動快及穩(wěn)定性好等優(yōu)點，滿足了民用紅外系統(tǒng)和部分軍事紅外系統(tǒng)對長波紅外探測器的迫切需要。因而使這項技術得到了快速的發(fā)展和廣泛的應用。
[0006]而在非制冷紅外焦平面的讀出電路中，模數(shù)轉換器(ADC)是越來越多地被用來作為首選手段將傳感器獲得的模擬信號轉換成數(shù)字信號并讀出。在單斜率ADC中，輸入的模擬信號與斜坡信號生成電路產生的斜坡信號進行比較，比較的結果存在寄存器中，在有效的時鐘沿到來時，寄存器將比較的結果輸出，完成從模擬到數(shù)字的轉換。但是現(xiàn)有技術中的斜坡信號生成電路中，產生的斜坡信號的上下限通常不能靈活變化。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠控制輸出的斜坡信號的波形模式的斜坡信號生成電路。
[0008]本發(fā)明的目的之一是提供一種生成的斜坡信號的上、下限可調節(jié)的斜坡信號生成電路。
[0009]本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠控制步進的時間長度的斜坡信號生成電路。
[0010]本發(fā)明公開的技術方案包括:
提供了一種斜坡信號生成電路，其特征在于，包括:電流控制電路，所述電流控制電路用于產生用以生成斜坡信號的電流；積分電路，所述積分電路用于基于所述電流生成斜坡信號；模式選擇電路，所述模式選擇電路連接在所述電流控制電路和所述積分電路之間，用于選擇生成的所述斜坡信號的模式。
[0011]本發(fā)明一個實施例中，還包括第一可調電壓源和第二可調電壓源，所述電流控制電路的第一輸入端連接到所述第一可調電壓源，所述電流控制電路的第二輸入端連接到所述第二可調電壓源。
[0012]本發(fā)明一個實施例中，所述模式選擇電路包括:第一模式選擇開關Sf,所述第一模式選擇開關Sf —端連接到所述電流控制電路的第一輸出端，另一端連接到所述積分電路的第一輸入端；第二模式選擇開關Sk，所述第二模式選擇開關Sk —端連接到所述電流控制電路的第二輸出端，另一端連接到所述積分電路的所述第一輸入端；第三模式選擇開關SFF，所述第三模式選擇開關Sff —端連接到所述第一可調電壓源，另一端連接到所述積分電路的第二輸入端；第四模式選擇開關Skk，所述第四模式選擇開關Skk—端連接到所述第二可調電壓源，另一端連接到所述積分電路的所述第二輸入端。
[0013]本發(fā)明一個實施例中，所述積分電路包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的反相輸入端連接到所述積分電路的所述第一輸入端，所述第三運算放大器的同相輸入端連接到所述積分電路的所述第二輸入端。
[0014]本發(fā)明一個實施例中，所述電流控制電路包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一電流鏡電路、第二電流鏡電路、第一晶體管匪3和第二晶體管PM3，其中所述第一運算放大器的同相輸入端連接到所述第一可調電壓源，所述第一運算放大器的反相輸入端連接到所述第一晶體管匪3的源極，所述第一運算放大器的輸出端連接到所述第一晶體管匪3的柵極；所述第一晶體管匪3的漏極連接到所述第一電流鏡電路；所述第二運算放大器的同相輸入端連接到所述第二可調電壓源，所述第二運算放大器的反相輸入端連接到所述第二晶體管PM3的源極，所述第二運算放大器的輸出端連接到所述第二晶體管PM3的柵極；所述第二晶體管PM3的漏極連接到所述第二電流鏡電路；所述第一晶體管匪3的源極連接到所述第二晶體管PM3的源極。
[0015]本發(fā)明一個實施例中，所述電流控制電路還包括可調電阻電路，所述可調電阻電路包括第一端A和第二端B，所述第一端A連接到所述第一晶體管匪3的源極，所述第二端B連接到所述第二晶體管PM3的源極。
[0016]本發(fā)明一個實施例中，所述可調電阻電路包括η個電阻和η個開關，并且η為大于或者等于2的自然數(shù)，其中:所述η個電阻中的第一個電阻一端連接到所述第一端Α，另一端通過所述η個開關中的第一個開關SI連接到所述第二端B ;所述η個電阻中的其余η_1個電阻中的每一個一端連接到前一個電阻的與開關連接的一端，另一端通過所述η個開關中的其余η-1個開關中的一個連接到所述第二端B。
[0017]本發(fā)明一個實施例中，所述η個電阻的阻值彼此相等。
[0018]本發(fā)明一個實施例中，所述第一電流鏡電路包括第三晶體管PMl和第四晶體管ΡΜ2，其中所述第三晶體管PMl的源極連接到系統(tǒng)電源VDD，所述第三晶體管PMl的漏極連接到所述第一晶體管匪3的漏極，所述第三晶體管PMl的柵極連接到所述第四晶體管ΡΜ2的柵極并且連接到所述第三晶體管PMl的漏極；所述第四晶體管ΡΜ2的源極連接到系統(tǒng)電源VDD，所述第四晶體管ΡΜ2的漏極連接到所述第一模式選擇開關SF。
[0019]本發(fā)明一個實施例中，所述第二電流鏡電路包括第五晶體管匪I和第六晶體管匪2，其中所述第五晶體管匪I的源極連接到地，所述第五晶體管匪I的漏極連接到所述第二晶體管PM3的漏極，所述第五晶體管匪I的柵極連接到所述第六晶體管匪2的柵極并且連接到所述第五晶體管NMl的漏極；所述第六晶體管NM2的源極連接到地，所述第六晶體管匪2的漏極連接到所述第二模式選擇開關SK。
[0020]本發(fā)明實施例的斜坡信號生成電路可以通過調節(jié)輸入電壓V H、Vl對斜坡的上、下限進行任意調節(jié)，可以通過調節(jié)接入回路的Rdac的阻值大小對產生斜坡的步進時間長度進行調節(jié)，因此有很好的適用性。并且通過模式選擇電路，可以對斜坡信號的模式進行選擇。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一個實施例的斜坡信號生成電路的結構示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明一個實施例的可調電阻電路的示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明一個實施例的斜坡信號生成電路的時序示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例的斜坡信號生成電路的結構。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，一種斜坡信號生成電路包括電流控制電路、積分電路和模式選擇電路。
[0026]本發(fā)明的實施例中，電流控制電路用于產生用以生成斜坡信號的電流，該電流通過模式選擇電路流入積分電路中。積分電路用于基于該電流生成需要的斜坡信號。
[0027]模式選擇電路連接在電流控制電路和積分電路之間，用于選擇生成的斜坡信號的模式，例如，選擇生成的斜坡信號是上行的還是下行的。
[0028]本發(fā)明的實施例中，該斜坡信號生成電路還可以包括第一可調電壓源Vh和第二可調電壓源圖1中，第一可調電壓源Vh和第二可調電壓源'沒有顯示出，而只是用符號示意性地表示。
[0029]本發(fā)明的實施例中，這里的第一可調電壓源Vh和第二可調電壓源'可以是實際的可調的電壓源，也可以是能夠輸出電壓并且輸出電壓可以調節(jié)的任何其他類型的元件，例如電壓轉換裝置，例如變壓器等等。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的實施例中，模式選擇電路可以包括第一模式選擇開關Sf、第二模式選擇開關Sk、第三模式選擇開關Sff和第四模式選擇開關SKK。
[0031]第一模式選擇開關Sf—端連接到電流控制電路的第一輸出端(例如，第四晶體管PM2的漏極)，另一端連接到積分電路的第一輸入端(例如，第三運算放大器30的反相輸入端)。
[0032]第二模式選擇開關Sk—端連接到電流控制電路的第二輸出端(例如，第六晶體管匪2的漏極)，另一端連接到積分電路的該第一輸入端(例如，第三運算放大器30的反相輸入端)。
[0033]第三模式選擇開關Sff —端連接到第一可調電壓源VH，另一端連接到積分電路的第二輸入端(例如，第三運算放大器30的同相輸入端)。
[0034]第四模式選擇開關Skk —端連接到第二可調電壓源\，另一端連接到積分電路的該第二輸入端(例如，第三運算放大器30的同相輸入端)。[0035]如圖1所示，本發(fā)明的實施例中，積分電路包括第三運算放大器30、積分電容Cmp和復位開關SKST。第三運算放大器30的反相輸入端連接到積分電路的前述的第一輸入端(即與前述的第一模式選擇開關Sf和第二模式選擇開關Sk連接)，并且第三運算放大器30的同相輸入端連接到積分電路的前述的第二輸入端(即與前述的第三模式選擇開關Sff和第四模式選擇開關Skk相連)。
[0036]此外，積分電容Cramp和復位開關Skst分別連接在第三運算放大器30的反相輸入端和第三運算放大器30的輸出端之間。第三運算放大器30的輸出端即為積分電路的輸出端，也即為本發(fā)明實施例的斜坡信號生成電路的輸出端。
[0037]本發(fā)明的實施例中，當?shù)谝荒Ｊ竭x擇開關Sf閉合、第二模式選擇開關Sk斷開時，積分電容Cmp充電，積分電路的輸出電壓升高；當?shù)谝荒Ｊ竭x擇開關Sf斷開、第二模式選擇開關&閉合時，積分電容Cramp放電，積分電路的輸出電壓降低。這樣，控制生成的斜坡信號是上行的還是下行的。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，電流控制電路包括第一運算放大器10、第二運算放大器20、第一電流鏡電路、第二電流鏡電路、第一晶體管匪3和第二晶體管PM3。
[0039]第一運算放大器10的同相輸入端連接到前述的第一可調電壓源VH、'，第一運算放大器10的反相輸入端連接到第一晶體管匪3的源極，第一運算放大器10的輸出端連接到第一晶體管匪3的柵極。
[0040]第一晶體管匪3的漏極連接到第一電流鏡電路。
[0041 ] 第二運算放大器20的同相輸入端連接到前述的第二可調電壓源\，第二運算放大器20的反相輸入端連接到第二晶體管PM3的源極，第二運算放大器20的輸出端連接到第二晶體管PM3的柵極。
[0042]第二晶體管PM3的漏極連接到第二電流鏡電路。
[0043]第一晶體管匪3的源極連接到第二晶體管PM3的源極。
[0044]本發(fā)明的實施例中，電流控制電路還包括可調電阻電路Rdac,該可調電阻電路Rdac包括第一端A和第二端B，第一端A連接到第一晶體管匪3的源極，第二端B連接到第二晶體管PM3的源極。
[0045]本發(fā)明的實施例中，電流控制電路中的輸入電壓(即第一可調電壓源V1^P第二可調電壓源\的電壓，這里仍然用Vh和 '表示)可以任意調節(jié)，這兩個電壓在Rdac處產生電流I = (VH - Vl)/ Rdac,該電流通過兩個電流鏡電路(即前述的第一電流鏡電路和第二電流鏡電路)輸出到模式選擇電路，調節(jié)積分電容Cmp的充、放電速度，從而控制所產生的斜坡信號的斜率。
[0046]如圖2所示，本發(fā)明的一個實施例中，可調電阻電路可以包括η個電阻和η個開關，并且η為大于或者等于2的自然數(shù)，其中:
η個電阻中的第一個電阻(即圖2中最靠近A點的電阻)一端連接到前述的第一端(即A點)，另一端通過η個開關中的第一個開關S1連接到前述的第二端(即B點)；而該η個電阻中其余η-1個電阻中的每一個一端連接到前一個電阻的與開關連接的一端，另一端通過該η個開關中其余η-1個開關中的一個連接到前述的第二端B。
[0047]本發(fā)明的實施例中，前述的η個電阻的阻值彼此相等。
[0048]本發(fā)明的實施例中，同一時刻，η個開關S1'S2、......、Sj^、Sn只能有一個閉合,其余均斷開，這樣可以通過控制S1、S2,……、Sn_1、Sn的開閉狀態(tài)來控制接入斜坡信號生成電路的電阻Rm的阻值大小，從而控制每一個步進的時間長度tMp。
[0049]本發(fā)明的實施例中，前述的第一電流鏡電路包括第三晶體管PMl和第四晶體管PM2，其中，第三晶體管PMl的源極連接到系統(tǒng)電源VDD，第三晶體管PMl的漏極連接到第一晶體管匪3的漏極，第三晶體管PMl的柵極連接到第四晶體管PM2的柵極并且連接到第三晶體管PMl的漏極；第四晶體管PM2的源極連接到系統(tǒng)電源VDD，第四晶體管PM2的漏極連接到前述的第一模式選擇開關SF。
[0050]本發(fā)明的實施例中，前述的第二電流鏡電路包括第五晶體管匪I和第六晶體管匪2，其中，所述第五晶體管匪I的源極連接到地，所述第五晶體管匪I的漏極連接到所述第二晶體管PM3的漏極，所述第五晶體管匪1的柵極連接到所述第六晶體管匪2的柵極并且連接到所述第五晶體管NMl的漏極；所述第六晶體管NM2的源極連接到地，所述第六晶體管匪2的漏極連接到所述第二模式選擇開關SK。
[0051]本發(fā)明實施例的斜坡信號生成電路可以工作在上行斜坡信號模式和下行斜坡信號模式兩種模式下。
[0052]1、上行斜坡信號模式。
[0053]斜坡生成電路復位時，斷開SF、SE, Sff,閉合SKT、See,則復位值為\，即所產生斜坡的初值為八。產生斜坡時，SKT、SFF、SKK、SF都處在斷開狀態(tài)，Sk閉合，則電路處在放電狀態(tài)，回路的總電流I = (VH - Vl)/ Rdac，則輸出電壓為
【權利要求】
1.一種斜坡信號生成電路，其特征在于，包括: 電流控制電路，所述電流控制電路用于產生用以生成斜坡信號的電流； 積分電路，所述積分電路用于基于所述電流生成斜坡信號； 模式選擇電路，所述模式選擇電路連接在所述電流控制電路和所述積分電路之間，用于選擇生成的所述斜坡信號的模式。
2.如權利要求1所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:還包括第一可調電壓源和第二可調電壓源，所述電流控制電路的第一輸入端連接到所述第一可調電壓源，所述電流控制電路的第二輸入端連接到所述第二可調電壓源。
3.如權利要求2所述的斜坡信號生成電路，其特征在于，所述模式選擇電路包括: 第一模式選擇開關(SF)，所述第一模式選擇開關(Sf)—端連接到所述電流控制電路的第一輸出端，另一端連接到所述積分電路的第一輸入端； 第二模式選擇開關(Sk)，所述第二模式選擇開關(Sk)—端連接到所述電流控制電路的第二輸出端，另一端連接到所述積分電路的所述第一輸入端； 第三模式選擇開關(SFF)，所述第三模式選擇開關(Sff) —端連接到所述第一可調電壓源，另一端連接到所述積分電路的第二輸入端； 第四模式選擇開關(SKK)，所述第四模式選擇開關(Skk) —端連接到所述第二可調電壓源，另一端連接到所述積分電路的所述第二輸入端。
4.如權利要求3所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述積分電路包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的反相輸入端連接到所述積分電路的所述第一輸入端，所述第三運算放大器的同相輸入端連接到所述積分電路的所述第二輸入端。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的斜坡信號生成電路，其特征在于，所述電流控制電路包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一電流鏡電路、第二電流鏡電路、第一晶體管(匪3)和第二晶體管(PM3)，其中 所述第一運算放大器的同相輸入端連接到所述第一可調電壓源，所述第一運算放大器的反相輸入端連接到所述第一晶體管(匪3)的源極，所述第一運算放大器的輸出端連接到所述第一晶體管(匪3)的柵極； 所述第一晶體管(匪3)的漏極連接到所述第一電流鏡電路； 所述第二運算放大器的同相輸入端連接到所述第二可調電壓源，所述第二運算放大器的反相輸入端連接到所述第二晶體管(PM3)的源極，所述第二運算放大器的輸出端連接到所述第二晶體管(PM3)的柵極； 所述第二晶體管(PM3)的漏極連接到所述第二電流鏡電路； 所述第一晶體管(匪3)的源極連接到所述第二晶體管(PM3)的源極。
6.如權利要求5所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述電流控制電路還包括可調電阻電路，所述可調電阻電路包括第一端(A)和第二端(B)，所述第一端(A)連接到所述第一晶體管(匪3)的源極，所述第二端(B)連接到所述第二晶體管(PM3)的源極。
7.如權利要求6所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述可調電阻電路包括η個電阻和η個開關，并且η為大于或者等于2的自然數(shù)，其中: 所述η個電阻中的第一個電阻一端連接到所述第一端(Α)，另一端通過所述η個開關中的第一個開關(SI)連接到所述第二端(B)；所述η個電阻中的其余n-1個電阻中的每一個一端連接到前一個電阻的與開關連接的一端，另一端通過所述η個開關中的其余η-1個開關中的一個連接到所述第二端(B)。
8.如權利要求7所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述η個電阻的阻值彼此相坐寸ο
9.如權利要求5至8中任意一項所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述第一電流鏡電路包括第三晶體管(PMl)和第四晶體管(ΡΜ2 )，其中 所述第三晶體管(PMl)的源極連接到系統(tǒng)電源(VDD)，所述第三晶體管(PMl)的漏極連接到所述第一晶體管(匪3)的漏極，所述第三晶體管(PMl)的柵極連接到所述第四晶體管(ΡΜ2)的柵極并且連接到所述第三晶體管(PMl)的漏極； 所述第四晶體管(ΡΜ2)的源極連接到系統(tǒng)電源(VDD)，所述第四晶體管(ΡΜ2)的漏極連接到所述第一模式選擇開關(SF)。
10.如權利要求5至8中任意一項所述的斜坡信號生成電路，其特征在于:所述第二電流鏡電路包括第五晶體管(匪I)和第六晶體管(匪2 )，其中 所述第五晶體管(匪I)的源極連接到地，所述第五晶體管(匪I)的漏極連接到所述第二晶體管(PM3)的漏極，所述第五晶體管(匪I)的柵極連接到所述第六晶體管(匪2)的柵極并且連接到所述第五晶體管(匪I)的漏極； 所述第六晶體管(匪2)的源極連接到地，所述第六晶體管(匪2)的漏極連接到所述第二模式選擇開關(SK)。`
【文檔編號】G01J5/10GK103840799SQ201410061415
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】呂堅, 闕隆成, 張壤勻, 牛潤梅, 周云 申請人:電子科技大學