- 384×288非制冷红外探测器驱动电路设计

　　2．2 脉冲电压信号驱动电路的设计

　　探测器工作所涉及的时序不只一个，几个时序要求同步，所以最理想的方法就是用一个晶振源通过可编程逻辑器件产生所需的时序脉冲。

　　(1)MC(Master Clock)是对整个器件进行操作的基础，所有操作都在MC的控制下协作统一。MC控制寄存器进行像素寻址。MC的频率不能高于384×288 MHz，且其占空比为50％。MC的上升和下降时间需低于lO ns。

　　(2)积分脉冲INT(Integration Phase)是使ULO3191进行每一行像素积分的信号。当INT为高电平时，允许对来自微测辐射热计的一行像元信号进行积分。INT必须在MC的上升沿改变状态，同时必须是RESET信号的低电平期间。

(3)RESET信号能使UL03191复位，这样，UL03191就会从探测器的有效区域的第一行开始积分。RESET信号必须在MC的上升沿改变状态，且RESET信号不能在一帧内发生两次及以上。RESET信号时长至少为1倍MC时间，其下降沿必须在INT下降沿之前。

　　本方案采用Xilix公司的CPLD器件XC2C128为探测器提供时钟信号、RESET、积分脉冲INT等信号。CPLD通过对27 MHz晶振进行4分频，为MC提供6．75 MHz频率时钟。红外焦平面的有效尺寸为384×288，即384列，288行。这里取红外图像的帧频为50 Hz。脉冲时序的仿真图如图3所示。

　　2．3 温度检测及控制电路的设计

　　非制冷焦平面热像仪的“非制冷”是指其可在某个恒定室温下工作，而不像低温制冷型热像仪那样工作温度通常低于200 K。而热敏元件的温度将直接影响热像仪的探测灵敏度和成像性能，只有尽量使探测器阵列所有像元温度保持在某个相同的恒定室温下，才能从根本上提高热像仪的探测灵敏度，抑制由此引起的工作波动，因此设计一个高精度的温控系统是完成高性能非制冷焦平面热像仪设计的关键。

　　本方案采用AD公司的ADN8830温度控制芯片，它是优秀的单芯片、高集成度、高输出效率、高性能的TEC驱动模块之一。小于O．5％的TEC电流波动噪声，片内集成MOSFET，尽量减少了外围器件，以提高输出效率，最高可设定的开关频率1 MHz，可以设定最大输出电压保护。ADN-8830温控电路的控制原理是通过采样热敏电阻上的电压与传感器正常工作所设定的温度(与电压值相对应)相比较，从而调整致冷器中流过的电流的方向和大小来控制温度。

　　ADN8830的温度设定输入由12 bit的串行D／A转换器AD7390提供，使探测器稳定在不同的工作点，扩大了探测器的温度范围。

　　ADN8830输入桥路的偏值电阻的阻值应该按公式(1)计算：

　　式(1)中RT1和RT3分别表示热敏电阻在工作温度的两个上下极限时的阻值，RT2为热敏电阻在平均温度下的值，即RT2=(RT1+RT3)／2。

　　RT1，RT2和RT3的值通过查阅热敏电阻温度曲线得到，然后计算出电阻的值。

3 结束语

　　非制冷红外焦平面阵列的驱动电路是设计非制冷红外焦平面成象组件的重要环节。本文采用CPLD产生时序逻辑驱动，单片TEC芯片ADN-8830调控UFPA的温度，结合高性能低噪声的偏压电路，构建了非制冷红外焦平面阵列器件的驱动电路。根据本方案研制出的驱动电路经过了实际测试和应用，结果表明：该电路达到了理想的效果，具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。