一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及紅外焦平面讀出電路【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，其主旨在于提供一種增益可調(diào)的運算放大器，該放大器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管,其中第一MOS管與第四MOS管相連，第二MOS管與第五MOS管相連，第三MOS管與第一MOS管并聯(lián)，第一MOS管的源極與第二MOS管的源極相連并與第六MOS管漏極相連，第四MOS管與第五MOS管柵極相連并連接到第四MOS管的漏極，通過調(diào)節(jié)第三MOS管的柵極電壓可實現(xiàn)運算放大器閉環(huán)增益大小的變化。本發(fā)明應(yīng)用于紅外焦平面讀出電路。
【專利說明】—種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外焦平面讀出電路【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]所有物體均發(fā)射與其溫度和物質(zhì)特性相關(guān)的熱輻射，環(huán)境溫度附近物體的熱輻射大多位于紅外波段，波長為Iym到24μπι左右。紅外輻射提供了客觀世界的豐富信息，將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可測量的信號，充分利用這些信息是人們追求的目標。紅外焦平面陣列是獲取景物紅外光輻射信息的重要光電器件。自1973年美國羅門空軍發(fā)展中心首先提出用于紅外熱成像的硅化物肖特基勢壘探測器列陣以來，紅外焦平面探測器得到了迅速的發(fā)展。同眾多的高技術(shù)一樣，紅外技術(shù)也是由于軍事的強烈需求牽引而得以迅速發(fā)展的。紅外成像儀可裝備各類戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)武器，常用于紅外偵察、預(yù)警、跟蹤和精確制導(dǎo)，是電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)中獲取信息的主要技術(shù)之一。它除應(yīng)用于傳統(tǒng)的軍事成像外，還廣泛應(yīng)用于工業(yè)自控、醫(yī)療診斷、化學(xué)過程監(jiān)測、紅外天文學(xué)等領(lǐng)域。
[0003]微測輻射熱計探測器是應(yīng)用最廣泛的一種紅外焦平面陣列，它是一種熱敏電阻性探測器。其工作原理是熱敏材料把入射的紅外輻射產(chǎn)生的溫度變化轉(zhuǎn)變成電阻變化，通過測量電阻變化探測紅外輻射信號的大小。微測輻射熱計焦平面陣列是利用微機械加工技術(shù)在硅讀出電路上制作絕熱結(jié)構(gòu)，并在其上面形成作為探測器單元的微測輻射熱計，實現(xiàn)單片結(jié)構(gòu)。微測輻射熱計焦平面陣列作為第二代非制冷焦平面技術(shù)的佼佼者，以它為核心制作的非制冷紅外成像系統(tǒng)與制冷紅外成像系統(tǒng)相比具有體積小、功耗低的優(yōu)點，并使系統(tǒng)的性能價格比大幅度提高，極大地促進了紅外成像系統(tǒng)在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0004]讀出電路是一種專用的數(shù)?；旌闲盘柤商幚黼娐?，在讀出集成電路(ROIC)出現(xiàn)以前，前置放大器的混合電路是由分立的電阻、電容和晶體管組成。諸如光伏型的、非本征硅的、鉬硅的和許多光電導(dǎo)型的高阻抗探測器對電磁干擾(EMI)非常敏感，要求放在非常接近前置放大器的地方減 少EMI的影響。使用分立元件要求大量的面積，并且在一個給定的光學(xué)視場中對實現(xiàn)的通道數(shù)目提出了苛刻的限制。ROIC幫助減少了 EMI問題。讀出集成電路(ROIC)方法還提供探測器熱學(xué)/機械接口、信號處理和包括像電荷轉(zhuǎn)換和增益、頻帶限制以及多路轉(zhuǎn)換和輸出驅(qū)動的功能。隨著集成電路工藝和技術(shù)的發(fā)展，尤其是MOS集成制造技術(shù)和工藝的成熟，使ROIC得到了迅猛的發(fā)展。
[0005]讀出電路的功能是提取探測器熱敏材料的電阻變化，轉(zhuǎn)換成電信號并進行前置處理(如積分、放大、濾波和采樣/保持等)及信號的并/串行轉(zhuǎn)換。目前主要有CCD型讀出電路CMOS型讀出電路。隨著CMOS工藝的不斷成熟、完善和發(fā)展，CMOS讀出電路因其眾多的優(yōu)點而成為當(dāng)今讀出電路的主要發(fā)展方向。
[0006]運算放大器由于其高性能的電學(xué)特性，可用于設(shè)計積分器、微分器、濾波器、緩沖器等，廣泛應(yīng)用于與紅外焦平面讀出電路相關(guān)的諸如開關(guān)電容濾波器、采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換器等集成電路中。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)，在原有運算放大器電路的基礎(chǔ)上，提供一種可以通過調(diào)節(jié)MOS管的柵極電壓來調(diào)節(jié)運放的閉環(huán)增益大小，以適應(yīng)后端電路對信號的大小要求的一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器。
[0008]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，包括第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第四MOS管(M4)、第五MOS管(M5)和第六MOS管(M6)，所述第一 MOS管(Ml)與第四MOS管(M4)柵極相連，第二 MOS管(M2)與第五MOS管(M5)柵極相連，第一 MOS管(Ml)的源極與第二 MOS管(M2)的源極相連并與第六MOS管(M6)漏極相連，第四MOS管(M4)與第五MOS管(M5)柵極相連并連接到第四MOS管(M4)的漏極構(gòu)成基本電流鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括與第一MOS管(Ml)并聯(lián)的第三MOS管(M3)，所述第三MOS管(M3)的源極與第一 MOS管(Ml)的源極連接，第三MOS管(M3)的柵極與第一 MOS管(Ml)的柵極連接。
[0009]進一步的說，第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第三MOS管(M3)、第六MOS管(M6)均為NMOS管；第四MOS管(M4)和第五MOS管(M5)均為PMOS管。
[0010]進一步的說，所述第三MOS管(M3)接可調(diào)柵壓，第六MOS管(M6)接固定柵壓。
[0011]進一步的說，第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)源極相連且兩者柵極作為輸入端，第二 MOS管(M2)漏極為電壓輸出端,第二 MOS管(M2)漏極為電壓輸出端,第一、第二、第三MOS管的源極連接到第六MOS管(M6)的漏極。。
[0012]與現(xiàn)有的運算放大器相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
通過控制第三MOS管(M3)的柵極偏壓，實現(xiàn)運放增益的可調(diào)，應(yīng)用于紅外焦平面讀出電路，當(dāng)輸入幅度較大時，可控制輸出電壓幅度，避免后端電路輸出電壓溢出；當(dāng)輸入電壓較小時，可通過增大閉環(huán)增益來保證輸出電壓。此外，該新型運算放大器可得到相對較小的輸出阻抗，而且這種增益可調(diào)的運算放大器結(jié)構(gòu)簡單，相對于普通的運算放大器只添加了一個MOS管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是新型的閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器電路結(jié)構(gòu)；
圖2是傳統(tǒng)的運算放大器電路結(jié)構(gòu)；
圖3是針對圖1所示的新型運算放大器在紅外焦平面讀出電路中具體應(yīng)用電路；
圖4是針對圖1所示的新型放大器在閉環(huán)時輸入、輸出的仿真結(jié)果。
[0014]圖5是針對圖1的閉環(huán)增益，以閉環(huán)增益為因變量，第三MOS管M3柵壓為自變量的曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和仿真結(jié)果對本發(fā)明作進一步描述:
對于圖1所示的運算放大器，通過計算可得閉環(huán)電壓增益:
【權(quán)利要求】
1.一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，包括第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第四MOS管(M4)、第五MOS管(M5)和第六MOS管(M6)，所述第一 MOS管(Ml)與第四MOS管(M4)柵極相連，第二 MOS管(M2)與第五MOS管(M5)柵極相連，第一 MOS管(Ml)的源極與第二 MOS管(M2)的源極相連并與第六MOS管(M6)漏極相連，第四MOS管(M4)與第五MOS管(M5)柵極相連并連接到第四MOS管(M4)的漏極，其特征在于:還包括與第一 MOS管(Ml)并聯(lián)的第三MOS管(M3)，所述第三MOS管(M3)的源極與第一 MOS管(Ml)的源極連接，第三MOS管(M3)的柵極與第一 MOS管(Ml)的柵極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，其特征在于:第一MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第三MOS管(M3)、第六MOS管(M6)均為NMOS管；第四MOS管(M4)和第五MOS管(M5)均為PMOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所屬的一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，其特征在于:所述第三MOS管(M3 )接可調(diào)柵壓，第六MOS管(M6 )接固定柵壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的一種閉環(huán)增益可調(diào)的運算放大器，其特征在于:第一MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)源極相連且兩者柵極作為輸入端，第二 MOS管(M2)漏極為電壓輸出端。
【文檔編號】H03F3/45GK103427772SQ201210154229
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】呂堅, 周云, 廖寶斌, 于彩燈, 陳長龍 申請人:電子科技大學(xué)