ORCAD在HgCdTe红外探测器放大电路低噪声设计中的应用

第３２卷第２期 电子器件 ｖ０１．３２ Ｎｏ．２ ２００９年４月 ｍ雠Ｊ“船１饼Ｅｋ咖＆临 Ａｐｒ．２００９ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＨｇＣｄＴｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ ＤｅｔｅｃｔＯｒ Ａｍｐｌｉ ｆｙｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＲＣＡＤ ｗＥｊ Ｃ“ｉ—ｙ“１”，ＨＵＢｉ刀ｇ—ｆｉ口”９１‘，ＳＨＡＯＸｉ“—歹“ｎ咒１”，Ｌ，ＵＸｊｎｎ９１”，ＹＵ Ｘｉ口，２９一＾行９１＇２ ＡＬｎｂｏｍ￡ｏｒｙ ｏｊ ＳｐｅｃｔｍＩｌｍｕｇ诵ｇ Ｔｅｃｈｎｏｔｏｇｙ．Ｘ泌ｎ ｌｎ锄ｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ∞ｄ Ｐｒｅｃｉｓｉ∞Ｍ“ｈ∽ｉｃｓ＇、 ＠抽聊Ａｃ口ｄ硎ｊ，ｏ，Ｓｆｉ朋Ⅲ（（１Ａｓ）．ｘ纽对．劬船舡ｉ ７１０１１９。既ｉ删 ２．Ｇｒ口ｄ啪招Ｊ玎盯ｉｆ“押ｏ，ｃ＾ｉ棚Ｐ ＡｆⅡｄ绷ｙ ｏ，Ｓｆｉ跏ｆＰ（ｃＡｓ），＆巧ｉ竹ｇ ｌｏ００３９．ｃ＾ｉ抛 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ＨｇＣｄＴｅ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ｔｈｅ ｃｏｎ— ｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆａｉｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅ ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｅｍｕｌａｔｉｏｎａｌ ｒａｔｅ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ０ＲＣＡＤ，ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｍ— ｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｍａｇｎｉｆｙ ｔｈｅ ｆａｉｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ．Ｓｏ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｋｅｙ、Ⅷｒｄｓ：ｆａｉｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ；ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ；０ＲＣＡＤ；ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ｄｅｓｉｇｎ ＥＥＡＣＣ：７３２０Ｃ ＯＲＣＡＤ在ＨｇＣｄＴｅ红外探测器放大电路低 噪声设计中的应用 卫翠玉１’２，胡炳棵ｈ，韶秀娟１’２，柳 祥１’２，于祥凤１’２ （１．中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室。西安７１０１１９；２．中国科学院研究生院。北京１０００３９） 捅要：以ＨｇＣｄＴｅ光伏型红外探测器的性能指标为基础对入射到探测器表面的辐射能量进行转换计算，并以所得的微弱 电流信号为根据对探测器的前置放大电路和二级放大电路进行设计，利用仿真速度快、精度高的（】ＲＣＡＤ仿真软件对所设计 的低噪声、高增益放大电路的频率响应、电路的直流传输、温度和噪声分析等特性进行了较为全面的仿真．实验结果表明了本 设计能有效放大微弱电流信号，可以在实践中验证其正确性和可行性。 关键词：微弱信号；放大电路；（）ＲＣＡＤ；仿真分析；低噪声设计 中图分类号：ＴＮ７２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１∞５? ９４９０（２００９）０２—０３２４－０５ 红外探测技术自上世纪６０年代出现以来发展 非常迅猛，广泛应用于军事、科技、工农业和医学等 领域，在红外辐射测温、红外光谱吸收测量等方面应 用更具特色。光伏型ＨｇＣｄＴｅ红外探测器系统在 红外光的照射下可以自行产生微弱的光电流信号， 将该信号直接耦合到前置放大电路进行放大。为了 检测该微弱信号专门设计了光电检测电路，目的是 从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出 信号的信噪比。光电检测电路是光学和电子学相结 合而产生的一门新兴检测技术，主要利用电子技术 对光学信号进行检测，从理论上可 以检测一切能够 影响光量和光特性的非电量，它可以通过光学系统 把待检测的非电量信息转换成易于接受的光学信 息，再由红外探测器将光学信息变换成电信号，并进 收稿日期：２００８—１１—１１ 基金项目：国家自然科学基金重点项目资助（６０５３２０７０）；中国科学院“西部之光”项目资助。 作者简介：卫翠玉（１９８０一），女，陕西韩城人，西安光学精密机械研究所在读硕士，目前从事低噪声放大电路方面的研究．ｂｌｕｅ－ ｂｅｌｌ＠ｏｐｔ．ａｃ．ｃｎ；ｈｂＩ＠ｏｐＬ ａｃ．ｃｎ 胡炳操（１９７３－），男，湖南湘乡人，西安光学精密机械研究所研究员，目前从事红外图像处理与计算机控制方面的研究
　万方数据