一种基于弛豫铁电单晶热释电探测器的读出电路

摘要

一种基于弛豫铁电单晶热释电读出电路，实现弛豫铁电单晶热释电信号的输出，其特征是：将弛豫铁电探测器的输出电流信号通过CTIA输入级电路模块转化为电压信号，并将信号进行放大输出，双采样保持电路分两次将信号采样，多路传输电路将各个通道逐次导通输出信号。本发明的电路模块集成在一集成电路芯片上，和探测器芯片互连，由外部驱动电路提供控制信号，可有效读出弛豫铁电探测器的信号。

主权项

一种单芯片弛豫铁电热释电探测器读出电路，其特征在于包括将弛豫铁电热释电探测器的输出电流信号转化为电压信号的CTIA输入级模块；进行采样保持的双采样保持电路模块；负责多路选通及输出的多路传输电路模块；其中：所述CTIA输入级电路模块由运算放大器和积分电容Cint、开关复位管M组成，积分电容Cint、开关复位管M负责积分电容的复位，开关复位管M分别与运算放大器的负输入端和输出端连接；所述运算放大器为一两级CMOS运算放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和RC补偿电路；所述的第一级放大器为双路差分输入，输入对管为PMOS晶体管；所述的第二级放大器为共源级放大器；所述的RC补偿电路由一个电容Cc和CMOS传输门做成的电阻串联，用于与运算放大器的频率补偿；运算放大器负输入端连接探测器，正输入端连接参考电压Vref，根据放大器的虚地原理，探测器连接运算放大器负输入端电压近乎等于Vref，则探测器的偏压由Vref与探测器另一端的电压控制，工作过程中几乎不会发生变化；运算放大器的接地电位接入负5V电压，当探测器的输出电流为反向电流时，也可以实现信号的积分放大，从而达到正反向电流读出的目的，使读出电路的读出效率理论上达到原来的两倍；所述双采样保持电路由双路采样电容和MOS开关管组成；所述多路传输电路由选通开关、移位寄存器和源随器组成，移位寄存器依次选通各个通道，信号由源随器输出，达到读出信号的目的；上述读出电路的具体工作过程如下：开关管M由RESET信号控制首先导通，积分电容C被复位到参考电平，当开关管M截止时进入积分阶段，积分电容开始积分；从弛豫铁电探测器输出的电荷流入积分电容，经运算放大器转成电压放大后输出，积分一开始由SH1控制的开关导通，输出信号被每个通道的第一路采样保持电路采样，在积分结束时，SH2控制的开关导通，输出信号被每个通道的第二路采样保持电路采样，积分结束后，多路传输电路的移位寄存器在开始读出脉冲ST信号控制下产生选通信号，开始逐次读取每个通道的信号，实现读出电路的信号输出。