非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于非制冷型红外成像技术领域，具体涉及一种非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置。
【背景技术】
[0002]非制冷型红外探测器由于体积和功耗较小，已逐渐得到广泛应用。非制冷型红外探测器工作电路主要包括温度控制器、时序驱动和偏置电压，其中，非制冷型红外探测器的偏置电压包括冗余像元偏置电压和有效像元偏置电压，偏置电压范围通常为几伏左右，偏置电压直接决定了非制冷型红外探测器的成像对比度和动态范围，为了获取最佳的成像效果，需要确定最佳偏置电压，同时，为了使非制冷型红外探测器能够获取高信噪比红外图像，偏置电压还需要具有低噪声、宽电压、高精度等特性。
[0003]非制冷型红外探测器在使用前需要进行辐射定标，辐射定标的过程需要测试不同偏置电压下的红外图像性能(噪声等效温差、最小可分辨温差等)，通过测试结果对比，最终确定不同应用中使用的最佳偏置电压值。在实际应用中，需要把偏置电压调节到当前条件下适用的电压值，这就需要一种偏置电压调节装置存储电压值。
[0004]目前，现有的偏置电压调节装置的实现方式:设置固定电压源，使用固定放大倍数的运算放大器产生非制冷型红外探测器的固定偏置电压，通过更改运算放大器的反馈电阻改变输入电压的放大倍数。其可能存在的问题是:更改运算放大器的反馈电阻需要对电路板进行焊接操作，过程比较繁琐，容易损伤焊盘；由于反馈电阻的阻值精度不高导致了运算放大器输出的电压精度不高；同时，大大降低了非制冷型红外探测器的辐射定标实验的工作效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是根据非制冷型红外探测器偏置电压对红外成像性能的影响，提出一种非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，能够为非制冷型红外探测器提供低噪声、宽电压、高精度的偏置电压。
[0006]本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]本发明的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，包括:
[0008]参考电压基准源，输出的电压值作为非制冷型红外探测器偏置电压的基准；
[0009]输入端与参考电压基准源的输出端相连的电阻分压网络，对参考电压基准源输出的电压值进行分压作用；
[0010]同相输入端与电阻分压网络的输出端相连且其输出端与非制冷型红外探测器偏置电压端相连的运算放大器，对经电阻分压网络分压作用后的电压值进行放大作用并将放大后的电压值输出给非制冷型红外探测器偏置电压端；
[0011]跨接在运算放大器的反相输入端和输出端的电阻调节器，通过改变电阻调节器的电阻值改变运算放大器的电压放大倍数；
[0012]集成在电阻调节器内部的非易失性存储器和控制器，通过控制器的注入命令将电阻调节器的电阻值储存到非易失性存储器中。
[0013]进一步的，所述参考电压基准源选用ADR440。
[0014]进一步的，所述参考电压基准源输出的电压值小于非制冷型红外探测器偏置电压的最小值。
[0015]进一步的，所述电阻调节器选用ADN2850。
[0016]进一步的，所述运算放大器选用AD8605。
[0017]本发明的有效益效果是:
[0018]1、本发明采用具有低噪声、高精度、低温度漂移等特点的参考电压基准源，为非制冷型红外探测器偏置电压提供低噪声、宽电压、高精度基准。
[0019]2、本发明采用具有宽范围、高精度等特点的电阻调节器，精确调节运算放大器的电压放大倍数。
[0020]3、本发明中，在电阻调节器内部集成非易失性存储器和控制器，控制器能够将非制冷型红外探测器偏置电压对应的电阻设置值储存到非易失性存储器中，实现保存偏置电压的功能。
[0021]4、本发明的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置提高了非制冷型红外探测器的成像稳定性和可靠性，保证非制冷型红外探测器能够获取最佳的成像对比度和动态范围、高信噪比图像，同时，也提高了非制冷型红外探测器辐射定标的工作效率，极大地提高了定标数据的准确性和可靠性。
【附图说明】
[0022]图1为非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置的结构图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]如图1所示，本发明的一种非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，用于调节非制冷型红外探测器的偏置电压，使非制冷型红外探测器能够获取低噪声、宽电压、高精度的偏置电压。主要包括:参考电压基准源、电阻分压网络、运算放大器、电阻调节器、非易失性存储器和控制器。
[0025]参考电压基准源的输出端连接到电阻分压网络的输入端，电阻分压网络的输出端连接到运算放大器的同相输入端，电阻调节器跨接在运算放大器的反相输入端和输出端，运算放大器的输出端连接到非制冷型红外探测器偏置电压端，电阻调节器内部集成控制器和非易失性存储器。
[0026]参考电压基准源作为非制冷型红外探测器偏置电压的基准，具有低噪声、高精度、低温度漂移等特点。参考电压基准源的输出电压值要小于非制冷型红外探测器偏置电压的最小值。
[0027]电阻调节器作为运算放大器电压放大倍数的精确调节器，具有宽范围、高精度等特点。通过改变电阻调节器的电阻值就可以改变运算放大器的输出电压值，即通过设置电阻调节器的最大值和最小值来调节运算放大器的最大输出电压值和最小输出电压值，分别对应非制冷型红外探测器偏置电压的最大值和最小值。
[0028]通过控制器的注入命令将非制冷型红外探测器偏置电压对应的电阻设置值储存到非易失性存储器中。
[0029]采用本发明的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置对非制冷型红外探测器的偏置电压进行调节的过程如下:
[0030]电阻分压网络对参考电压基准源的输出电压值进行分压作用，将分压后的电压值输出给运算放大器，通过调节电阻调节器的输出电阻值来改变运算放大器的电压放大倍数，将经过电阻分压网络分压作用后的电压值再经过运算放大器的放大作用后的输出电压值输出给非制冷型红外探测器偏置电压端；电阻调节器的内部集成有非易失性存储器和控制器，通过控制器的注入命令直接将选用的电阻调节器的输出电阻值存储到非易失性存储器中，完成非制冷型红外探测器偏置电压的调节。
[0031]采用本发明的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，可以准确、稳定的调节非制冷型红外探测器的偏置电压，使非制冷型红外探测器获取最佳的图像对比度和最大的动态范围，同时，可以提高非制冷型红外探测器辐射定标的工作效率，提高定标数据的准确性和可靠性。
[0032]本实施方式中，非制冷型红外探测器选用北京广微积电公司的GWIR0302X1A，非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的像元偏置电压包括VFID和VSK，VFID的电压变化范围是1.5V?5V，VSK的电压变化范围是2.5V?5.5V。参考电压基准源选用ADR440 ;电阻调节器选用ADN2850，内部集成控制器和非易失性存储器；运算放大器选用AD8605。采用本发明的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置调节上述型号的非制冷型红外探测器的偏置电压，其具体过程如下:
[0033]参考电压基准源ADR440的输出电压值经过电阻分压网络的分压作用后输出1.024V电压值，再经过运算放大器AD8605的电压放大作用后放大到1.5V?5V电压值，将此1.5V?5V电压值输出给非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的偏置电压VFID。也就是说，非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的偏置电压VFID的电压变化范围对应的是运算放大器AD8605将参考电压基准源ADR440的输出电压值经电阻分压网络的分压作用后输出的1.024V 放大到 1.5V ?5V。
[0034]同理，参考电压基准源ADR440的输出电压值经过电阻分压网络的分压作用后输出的2.048V电压值，再经过运算放大器AD8605的电压放大作用后放大到2.5V?5.5V电压值，将此2.5V?5.5V电压值输出给非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的偏置电压VSK。也就是说，非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的偏置电压VSK对应的是运算放大器AD8605将参将参考电压基准源ADR440的输出电压值经电阻分压网络的分压作用后输出的2.048V放大到2.5V?5.5V。
[0035]电阻调节器ADN2850的电阻满量程为25K Ω，作为运算放大器AD8605的反馈电阻，通过改变电阻调节器ADN2850的电阻值来改变运算放大器AD8605的输出电压值，对应非制冷型红外探测器GWIR0302X1A的像元偏置电压。
[0036]电阻调节器ADN2850的内部集成有非易失性存储器和控制器，通过电阻调节器ADN2850的SPI接口设置输出的电阻值，同时，通过控制器的注入命令直接将选用的电阻调节器ADN2850的电阻值存储到非易失性存储器中。
【主权项】
1.非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，其特征在于，包括: 参考电压基准源，输出的电压值作为非制冷型红外探测器偏置电压的基准； 输入端与参考电压基准源的输出端相连的电阻分压网络，对参考电压基准源输出的电压值进行分压作用； 同相输入端与电阻分压网络的输出端相连且其输出端与非制冷型红外探测器偏置电压端相连的运算放大器，对经电阻分压网络分压作用后的电压值进行放大作用并将放大后的电压值输出给非制冷型红外探测器偏置电压端； 跨接在运算放大器的反相输入端和输出端的电阻调节器，通过改变电阻调节器的电阻值改变运算放大器的电压放大倍数； 集成在电阻调节器内部的非易失性存储器和控制器，通过控制器的注入命令将电阻调节器的电阻值储存到非易失性存储器中。2.根据权利要求1所述的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，其特征在于，所述参考电压基准源选用ADR440。3.根据权利要求1所述的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，其特征在于，所述参考电压基准源输出的电压值小于非制冷型红外探测器偏置电压的最小值。4.根据权利要求1所述的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，其特征在于，所述电阻调节器选用ADN2850。5.根据权利要求1所述的非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，其特征在于，所述运算放大器选用AD8605。
【专利摘要】非制冷型红外探测器精密偏置电压调节装置，属于非制冷型红外成像领域，解决了现有技术存在的问题。本发明中参考电压基准源输出的电压值作为非制冷型红外探测器偏置电压的基准；电阻分压网络对参考电压基准源输出的电压值进行分压；运算放大器对分压后的电压值放大并将放大的电压值输出给非制冷型红外探测器偏置电压端；改变电阻调节器的电阻值改变运算放大器的电压放大倍数；通过控制器的注入命令将电阻调节器的电阻值储存到非易失性存储器中。本发明为非制冷型红外探测器提供低噪声、宽电压、高精度的偏置电压，成像稳定可靠，保证非制冷型红外探测器获取最佳成像对比度和动态范围、高信噪比图像，提高了辐射定标的工作效率及定标数据的准确性。
【IPC分类】G05F1/56
【公开号】CN105320203
【申请号】CN201510782959
【发明人】李国宁, 王文华
【申请人】长春乙天科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月16日