曾 岩,黄文刚,马敏舒,高炜祺

(中国电子科技集团公司第二十四研究所,重庆 400060)

1 引 言

由于红外焦平面阵列(IRFPA)制造工艺水平和材料质量等因素的限制,使得红外焦平面阵列器件上不可避免地存在不均匀性和盲元点。不均匀性表现为在相同光源强度下,探测器电流大小不一致；盲元点表现为光电响应过低或者过高的探测单元。这些探测单元在图像上会表现为过暗或者过亮的像素点,会严重影响图像的成像质量；因此,对图像进行非均匀校正和盲元补偿具有极为重要的意义[1-3]。

通常非均匀校正和盲元补偿是ADC数据读出后在系统算法级进行处理,在非均匀校正和盲元补偿的同时往往还需要进行开窗、像素合并、背景减除、空间滤波等其他图像算法。多种算法的同时实现导致图像算法设计的难度加大、资源消耗增多、芯片面积增大[4]。

本文设计了一款像元级ADC电路,可在像元级实现非均匀校正和盲元补偿,降低了后续图像处理算法实现的难度,减少了图像处理算法消耗的资源。所提出的像元ADC基于64×64探测器阵列进行了红外焦平面读出芯片的设计,并采用40 nm CMOS工艺进行了流片。单个像元ADC面积≤30 μm×30 μm,读出芯片面积≤5 mm×5 mm。流片测试结果表示该像元ADC可实现盲元补偿与非均匀校正,非均匀校正范围可达到34 %。

2 像元ADC总体架构

本文设计的像元ADC实现的非均匀校正采用了两点校正法,包括了增益校正和零位校正。像元ADC电路通过可配置的电容阵列来调整探测器电流转换的频率大小,从而改变探测器电流到像元ADC计数结果的增益,以实现非均匀的增益校正；……