Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и может быть использовано в системах обработки оптической информации.
Известно устройство считывания с временной задержкой и накоплением (ВЗН) сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения (патент РФ №2236064 на изобретение, МПК: 7 H01L 27/14), выполненное на полупроводниковой подложке, содержащее многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, блока памяти, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), трех групп шин управления по n в каждой. Ячейка считывания входом соединена с фотоприемником, связана первым выходом с блоком памяти, вторым выходом с первой управляющей шиной, третьим выходом с выходами ячеек считывания других каскадов и входами ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН. Ячейка считывания содержит узел ввода, выполненный в составе усилителя и первого МДП-транзистора, при этом исток первого МДП-транзистора, являющийся входом ячейки считывания, соединен с выходом фотоприемника, его затвор соединен с выходом усилителя, вход усилителя соединен с истоком первого МДП-транзистора; кроме этого, ячейка считывания содержит интегрирующую емкость, второй и третий МДП-транзисторы, причем исток второго МДП-транзистора соединен со стоком первого МДП-транзистора, сток второго МДП-транзистора, являющийся третьим выходом ячейки считывания, соединен со стоками вторых МДП-транзисторов ячеек считывания других каскадов, затвор второго МДП-транзистора соединен с истоком третьего МДП-транзистора, затвор третьего МДП-транзистора, являющийся вторым выходом ячейки считывания, соединен с первой управляющей шиной, сток третьего МДП-транзистора, являющийся первым выходом ячейки считывания, соединен с блоком памяти, одна обкладка интегрирующей емкости соединена с истоком второго МДП-транзистора, а вторая ее обкладка соединена с полупроводниковой подложкой. Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН первым входом соединена с ячейками считывания, вторым входом соединена со второй управляющей шиной, на выходе первый выход предназначен для соединения с мультиплексором, а второй выход соединен с третьей управляющей шиной. Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе четвертого и пятого МДП-транзисторов, второй интегрирующей емкости, при этом исток четвертого МДП-транзистора, являющийся первым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, предназначен для соединения с мультиплексором, сток четвертого МДП-транзистора соединен с истоком пятого МДП-транзистора, затвор четвертого МДП-транзистора, являющийся вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединен с третьей управляющей шиной, затвор пятого МДП-транзистора, являющийся вторым входом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединен со второй управляющей шиной, а сток пятого МДП-транзистора, являющийся первым входом, соединен со стоками пятых МДП-транзисторов ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН других каскадов и ячейками считывания, вторая интегрирующая емкость одной обкладкой соединена с истоком пятого МДП-транзистора, а второй обкладкой соединена с полупроводниковой подложкой.
В приведенном аналоге к недостаткам относятся ограничение уровня чувствительности фотоприемного устройства при использовании данных устройств считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников, ограничение по динамическому диапазону.
Конструктивное выполнение ячейки считывания, к которой поступает сигнал с фотоприемника, с использованием трех МДП-транзисторов обуславливает высокий уровень собственных шумов и, как следствие, ограничение чувствительности фотоприемного устройства с режимом ВЗН либо препятствует увеличению зарядовой емкости устройства считывания, что, в свою очередь, препятствует расширению динамического диапазона.
За ближайшее к заявляемому техническому решению принято устройство считывания с временной задержкой и накоплением (ВЗН) сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения (И.И.Ли. «Устройство считывания для ИК ФПУ с режимом временной задержки и накопления», Автометрия, 2007 г., т.43, №4, сс.56-62), выполненное на полупроводниковой подложке, содержащее многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного и второго сдвиговых регистров с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу считывания ячейки одного сдвигового регистра и соответствующей каналу считывания ячейки второго сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины передачи информации о дефектных элементах, шины ВЗН сигналов, шины записи информации о дефектных элементах, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, вторым входом связана с шиной передачи информации о дефектных элементах, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым входом связана с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена с шиной записи дефектных элементов, вторым входом - со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе первым выходом соединена с шиной передачи информации о дефектных элементах, вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, к шине записи информации о дефектных элементах подключен исток другого МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой другого сдвигового регистра, а сток соединен с общей шиной записи информации о дефектных элементах. Ячейка считывания выполнена в составе узла ввода, двух МДП-транзисторов, вход узла ввода, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода электрически соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор - со стоком второго МДП-транзистора, при этом исток второго МДП-транзистора, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора. Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе ячейки сумматора, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки сумматора, его сток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, сток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки сумматора, его исток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора. Ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной записи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором второго МДП-транзистора ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, являющимся вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН и соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора рассматриваемой ячейки соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором второго МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора. Узел ввода выполнен в виде предусилителя. Шины выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговой форме.
Организация удаления из ВЗН сигналов фотосигналов дефектных фотоприемных каналов включает следующее.
Если в ячейке ОЗУ записана «логическая единица», то при появлении напряжения на выходах соответствующих ячеек первого и третьего дешифраторов на затвор первого МДП-транзистора ячейки считывания поступает высокое напряжение, фотосигнал с соответствующего фотоприемного канала поступает в аналоговом виде на шину передачи фотосигналов. Если в ячейке ОЗУ записан «логический ноль», то на затвор первого МДП-транзистора подается низкое напряжение и происходит блокирование передачи фотосигнала дефектного фотоприемного канала на шину передачи фотосигналов.
В приведенном ближайшем аналоге к недостаткам относится, во-первых, ограничение уровня чувствительности фотоприемного устройства при использовании данных устройств считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников, во-вторых, невозможность расширения динамического диапазона - соответственно, ограничение динамического диапазона.
Причины указанных недостатков заключаются в следующем. Как и в первом аналоге, ячейка считывания, к которой поступает сигнал с фотоприемника, конструктивно содержит количество МДП-транзисторов, которое приводит к увеличению уровня собственных шумов ячейки считывания и, как следствие, ограничению чувствительности фотоприемного устройства с режимом ВЗН, препятствуя увеличению зарядовой емкости устройства считывания, что ограничивает динамический диапазон.
Управление блоками записи и хранения информации о дефектных элементах и последовательный вывод сигналов на общую шину считывания осуществляется отдельными сдвиговыми регистрами. Управление ячейкой записи и хранения информации о дефектных элементах осуществляется за счет второго, дополнительного, сдвигового регистра, при этом шина передачи информации о дефектных элементах соединена с затвором второго, дополнительного, МДП-транзистора ячейки считывания. Запись информации с блока записи и хранения информации о дефектных элементах осуществляется подачей управляющего напряжения на затвор второго, дополнительного, МДП-транзистора ячейки считывания. Этот дополнительный МДП-транзистор приводит к повышению уровня шума ячейки считывания, ограничивает возможность повышения зарядовой емкости устройства считывания либо при одинаковых топологических нормах проектирования ограничивает возможности размещения фотоприемных каналов с меньшим шагом. Усложняется структурная схема устройства считывания с режимом ВЗН с многоэлементных фотоприемников.
Техническим результатом изобретения является:
- снятие ограничения уровня чувствительности фотоприемного устройства;
- расширение динамического диапазона.
Технический результат достигается в устройстве считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащем многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, причем в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, n логических элементов «И», каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, - с соответствующей ячейкой первого дешифратора, ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И», который первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
Устройство выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода выполнен в виде предусилителя.
В устройстве ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе ячейки сумматора, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки сумматора, его сток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом соответствующего логического элемента «И», сток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки сумматора, его исток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
В устройстве ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором второго МДП-транзистора ячейки блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН, являющимся вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН и соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
В устройстве шины выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
В устройстве в каждом канале дополнительно выполнен дифференциальный усилитель, через который соединены блок считывания с n ячейками считывания и блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, при этом один из входов и выход дифференциального усилителя соединены с шиной передачи фотосигналов, а второй вход соединен с шиной подачи опорного напряжения.
Технический результат достигается в устройстве считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащем многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, причем в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов в цифровом виде, n логических элементов «И», шина ВЗН сигналов выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, общая шина выхода выполнена как общая шина выхода в цифровом виде, канал снабжен последовательно соединенными дифференциальным усилителем и аналого-цифровым преобразователем, которые подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, один из входов дифференциального усилителя соединен с шиной передачи фотосигналов, его выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, с возможностью подачи фотосигналов для преобразования в цифровой вид, второй вход дифференциального усилителя соединен с шиной подачи опорного напряжения, на выходе аналого-цифровой преобразователь соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И», который первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, рассматриваемая ячейка на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, сток одного МДП-транзистора подключен к шине ВЗН сигналов в цифровом виде, его исток соединен с общей шиной выхода в цифровом виде, каждая ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
Устройство выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода выполнен в виде предусилителя.
В устройстве ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора, в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с N входами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом логического элемента «И», сток второго МДП-транзистора соединен с М выходами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
В устройстве ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
В устройстве первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов, общая шина записи информации о дефектных элементах выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
Технический результат достигается в устройстве считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащем многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН вторым входом связана с соответствующей ячейкой второго дешифратора, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, причем в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов в цифровом виде, шина ВЗН сигналов выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, общая шина выхода выполнена как общая шина выхода в цифровом виде, канал снабжен последовательно соединенными дифференциальным усилителем и аналого-цифровым преобразователем, которые подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, один из входов дифференциального усилителя соединен с шиной передачи фотосигналов в аналоговом виде, а его выход соединен с одним входом аналого-цифрового преобразователя, с возможностью подачи фотосигналов в аналоговом виде для преобразования в цифровой вид, второй вход дифференциального усилителя соединен с шиной подачи опорного напряжения, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, на выходе аналого-цифровой преобразователь соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, сток одного МДП-транзистора подключен к шине ВЗН сигналов в цифровом виде, его исток соединен с общей шиной выхода в цифровом виде, каждая ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
Устройство выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода выполнен в виде предусилителя.
В устройстве ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора, в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с N входами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, сток второго МДП-транзистора соединен с М выходами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
В устройстве ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
В устройстве первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов, общая шина записи информации о дефектных элементах выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
Сущность вариантов изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.
На Фиг.1 представлена принципиальная схема канала первого варианта m канального устройства считывания с ВЗН, где 1 - фотоприемник, 2 - предусилитель, 3 - МДП-транзистор ячейки считывания, 4 - шина передачи фотосигналов, 5 - второй МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 6 - ячейка сумматора, 7 - первый МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 8 - логический элемент «И», 9 - первая шина передачи информации о дефектных элементах, 10 - первый МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 11 - ячейка ОЗУ, 12 - второй МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 13 - вторая шина передачи информации о дефектных элементах, 14 - шина ВЗН сигналов, 15 - общая шина записи информации о дефектных элементах, 16 - общая шина выхода, 17 - МДП-транзистор канала считывания, 18 - МДП-транзистор канала считывания, 19 - ячейка сдвигового регистра.
На Фиг.2 представлена принципиальная схема канала m канального устройства считывания с ВЗН, снабженного дополнительно дифференциальным усилителем, где 1 - фотоприемник, 2 - предусилитель, 3 - МДП-транзистор ячейки считывания, 4 - шина передачи фотосигналов, 5 - второй МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 6 - ячейка сумматора, 7 - первый МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 8 - логический элемент «И», 9 - первая шина передачи информации о дефектных элементах, 10 - первый МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 11 - ячейка ОЗУ, 12 - второй МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 13 - вторая шина передачи информации о дефектных элементах, 14 - шина ВЗН сигналов, 15 - общая шина записи информации о дефектных элементах, 16 - общая шина выхода, 17 - МДП-транзистор канала считывания, 18 - МДП-транзистор канала считывания, 19 - ячейка сдвигового регистра, 20 - дифференциальный усилитель, 21 - шина подачи опорного напряжения.
На Фиг.3 представлена принципиальная схема канала второго варианта m канального устройства считывания с ВЗН, снабженного дополнительно дифференциальным усилителем и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), где 1 - фотоприемник, 2 - предусилитель, 3 - МДП-транзистор ячейки считывания, 4 - шина передачи фотосигналов, 5 - второй МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 6 - ячейка сумматора, 7 - первый МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 8 - логический элемент «И», 9 - первая шина передачи информации о дефектных элементах, 10 - первый МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 11 - ячейка ОЗУ, 12 - второй МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 13 - вторая шина передачи информации о дефектных элементах, 14 - шина ВЗН сигналов, 15 - общая шина записи информации о дефектных элементах, 16 - общая шина выхода, 17 - МДП-транзистор канала считывания, 18 - МДП-транзистор канала считывания, 19 - ячейка сдвигового регистра, 20 - дифференциальный усилитель, 21 - шина подачи опорного напряжения, 22 - шина передачи фотосигналов в цифровом виде, 23 - АЦП.
На Фиг.4 представлена принципиальная схема канала третьего варианта m канального устройства считывания с ВЗН, снабженного дополнительно дифференциальным усилителем и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), где 1 - фотоприемник, 2 - предусилитель, 3 - МДП-транзистор ячейки считывания, 4 - шина передачи фотосигналов, 5 - второй МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 6 - ячейка сумматора, 7 - первый МДП-транзистор ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, 9 - первая шина передачи информации о дефектных элементах, 10 - первый МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 11 - ячейка ОЗУ, 12 - второй МДП-транзистор ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах, 13 - вторая шина передачи информации о дефектных элементах, 14 - шина ВЗН сигналов, 15 - общая шина записи информации о дефектных элементах, 16 - общая шина выхода, 17 - МДП-транзистор канала считывания, 18 - МДП-транзистор канала считывания, 19 - ячейка сдвигового регистра, 20 - дифференциальный усилитель, 21 - шина подачи опорного напряжения, 22 - шина передачи фотосигналов в цифровом виде, 23 - АЦП.
На Фиг.5 представлены временные диаграммы управляющих напряжений при прямом направлении сканирования, количество ВЗН каскадов - n равно 4; 1.1-1.4 - управляющие напряжения на выходе первого дешифратора; 2.1-2.4 - управляющие напряжения на выходе второго дешифратора; 3.1-3.4 - управляющие напряжения на выходе третьего дешифратора.
На Фиг.6 представлены временные диаграммы управляющих напряжений при обратном направлении сканирования, количество ВЗН каскадов - n равно 4; 1.1-1.4 - управляющие напряжения на выходе первого дешифратора; 2.1-2.4 - управляющие напряжения на выходе второго дешифратора; 3.1-3.4 - управляющие напряжения на выходе третьего дешифратора.
Достижение технического результата в вариантах предлагаемого технического решения (см. Фиг.1-4) базируется на конструктивном выполнении ячейки считывания устройства с минимально возможным количеством элементов, вносящих вклад в уровень собственных шумов ячейки считывания, в комплексе с другими, в отличие от приведенного ближайшего аналога, решениями вопросов управления блоками записи и хранения информации о дефектных элементах и вывода сигналов на общую шину считывания, удаления из ВЗН сигналов фотосигналов дефектных фотоприемных каналов.
Ячейка считывания содержит узел ввода - предусилитель (2) и МДП-транзистор (3).
Управление блоками записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах и вывод сигналов на общую шину считывания осуществляется синхронно, одним сдвиговым регистром (19) с m ячейками, соответствующие каждому m каналу ячейки которого соединены с затворами двух МДП-транзисторов (17) и (18) каждого m канала считывания.
Организация удаления из ВЗН сигналов фотосигналов с дефектных фотоприемных каналов в первом (Фиг.1 и 2) и втором (Фиг.3) вариантах устройства осуществлена посредством подключения в блоке хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН к каждой ячейке логического элемента «И» (8), один из входов которого соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а второй вход - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), выход логического элемента «И» подключен ко второму входу ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН - к затвору первого МДП-транзистора (7) ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН.
Организация удаления из ВЗН сигналов фотосигналов с дефектных фотоприемных каналов в третьем (Фиг.4) варианте устройства осуществлена посредством подсоединения второго входа АЦП (23) к первой шине передачи информации о дефектных элементах (9).
Для устройств считывания необходима реализация режима ВЗН в двух направлениях: в прямом направлении сканирования и в обратном направлении сканирования. В предлагаемых вариантах устройства указанные режимы сканирования реализованы путем подачи последовательности управляющих напряжений на первом и третьем дешифраторах, приведенных на Фиг.5 (при прямом направлении сканирования) и Фиг.6 (при обратном направлении сканирования).
Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения по первому варианту в общем случае выполнения (см. Фиг.1) содержит многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра (19) с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах (15), общей шины выхода (16), где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН). Каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов (17) и (18), соответствующей каналу m-й ячейки одного сдвигового регистра (19), n логических элементов «И» (8), шины передачи фотосигналов (4), шины ВЗН сигналов (14), первой шины передачи информации о дефектных элементах (9), второй шины передачи информации о дефектных элементах (13).
Блок считывания с n ячейками считывания на входе первыми n входами связан с фотоприемником (1), на выходе первыми n выходами связан с шиной передачи фотосигналов (4), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками. Блок считывания с n ячейками считывания выполнен с одними входами - первыми.
Блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первыми n входами связан с шиной передачи фотосигналов (4), вторыми n входами связан с n выходами n логических элементов «И»
(8), первые входы которых связаны со вторым дешифратором с n ячейками и вторые входы которых связаны с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), с соответствием номеров ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, номеров логических элементов «И» (8) и номеров ячеек второго дешифратора. Блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первыми n выходами связан с шиной ВЗН сигналов (14), вторыми n выходами связан с третьим дешифратором с n ячейками.
Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на входе первыми входами соединен со второй шиной записи информации о дефектных элементах (13), вторыми n входами связан с третьим дешифратором с n ячейками. Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на выходе первыми n выходами связан с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками.
К шине ВЗН сигналов (14) подключен сток одного МДП-транзистора (17) канала считывания, его затвор соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19), а исток соединен с общей шиной выхода (16).
Относительно второго МДП-транзистора (18) канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах (13), исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах (15), а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора (17), который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19).
Ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником (1), на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов (4), вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора. Ячейка считывания выполнена в составе узла ввода (2) и МДП-транзистора (3), вход узла ввода (2), являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов с фотоприемных каналов и соединен с фотоприемником (1), выход узла ввода (2) соединен с истоком МДП-транзистора (3), сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов (4), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, - с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов (4), вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И» (8). Логический элемент «И» (8) первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9). Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов (14), вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
Ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
При этом выполняется соответствие номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов.
В частном случае реализации устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода (2) выполнен в виде предусилителя.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе ячейки сумматора (6), в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов (5) и (7), исток первого МДП-транзистора (7) соединен с входом ячейки сумматора (6), его сток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов (4), а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом соответствующего логического элемента «И» (8), сток второго МДП-транзистора (5) соединен с выходом ячейки сумматора (6), его исток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов (14), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
Ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ (11), в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов (10) и (12), сток первого МДП-транзистора (10) соединен с входом ячейки ОЗУ (11), его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором второго МДП-транзистора (5) ячейки блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН, являющимся вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН и соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора (12) соединен с выходом ячейки ОЗУ (11), его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора (3) ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
В устройстве шины (4), (9), (13), (14), (15), (16) выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
Устройство по первому варианту (см. Фиг.1) сохраняет все достоинства прототипа, а именно:
- в отношении каждого из функциональных блоков ячейки имеют одну и ту же структуру, структура функциональных блоков не зависит от количества ВЗН каскадов;
- обеспечивается формирование ВЗН сигналов как при прямом, так и при обратном направлениях сканирования путем изменения режимов работы дешифраторов.
Новым достоинством является упрощение принципиальной схемы канала. Ячейка считывания содержит минимальное количество элементов - узел ввода (2) и МДП-транзистор (3), что позволяет существенно снизить уровень собственных шумов блока считывания и, как следствие, снять ограничение уровня чувствительности фотоприемного устройства с режимом ВЗН, увеличить зарядовую емкость устройства считывания, расширить динамический диапазон либо при одинаковых топологических нормах проектирования разместить фотоприемные каналы с меньшим шагом.
Кроме того, в частном случае реализации (см. Фиг.2) в устройстве считывания в каждом m-м канале дополнительно выполнен дифференциальный усилитель (20), через который соединены блок считывания с n ячейками считывания и блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, при этом один из входов и выход дифференциального усилителя (20) соединены с шиной передачи фотосигналов (4), а второй вход, инверсный вход, соединен с шиной подачи опорного напряжения (21). Напряжение, подаваемое по шине (21) от источника опорного напряжения, выбирают соответствующим минимальному уровню сигналов фотоприемных каналов, обусловленных фоновым излучением, и других неинформационных компонент сигналов. Дополнительное преимущество при таком выполнении устройства заключается в том, что в условиях низкой контрастности изображений в ИК области осуществляется вычитание неинформационных компонент фотосигналов, что позволяет еще больше снизить требования к динамическому диапазону всего тракта передачи фотосигналов, от дифференциального усилителя (20) до шины ВЗН сигналов (14), при формировании ВЗН сигналов. Таким образом, усиливается указанный технический результат.
Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения по второму варианту в общем случае выполнения (см. Фиг.3) содержит многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра (19) с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах (15), общей шины выхода (16), где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН). Каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, дифференциального усилителя (20), аналого-цифрового преобразователя (23), двух МДП-транзисторов (17) и (18), соответствующей каналу m-й ячейки одного сдвигового регистра (19), n логических элементов «И» (8), шины передачи фотосигналов (4), шины ВЗН сигналов (14), первой шины передачи информации о дефектных элементах (9), второй шины передачи информации о дефектных элементах (13), шины передачи фотосигналов в цифровом виде (22).
Блок считывания с n ячейками считывания на входе первыми n входами связан с фотоприемником (1), на выходе первыми n выходами связан с шиной передачи фотосигналов (4), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками. Блок считывания с n ячейками считывания выполнен с одними входами - первыми.
Блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первыми n входами связан с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22), вторыми n входами связан с n выходами n логических элементов «И» (8), первые входы которых связаны со вторым дешифратором с n ячейками и вторые входы которых связаны с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), с соответствием номеров ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, номеров логических элементов «И» (8) и номеров ячеек второго дешифратора. Блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первыми n выходами связан с шиной ВЗН сигналов (14), вторыми n выходами связан с третьим дешифратором с n ячейками. Шина ВЗН сигналов (14) выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде.
Последовательно соединенные дифференциальный усилитель (20) и аналого-цифровой преобразователь (23) подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН. Один из входов дифференциального усилителя (20) соединен с шиной передачи фотосигналов (4), его выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (23), с возможностью подачи фотосигналов для преобразования в цифровой вид. Второй вход, инверсный вход, дифференциального усилителя (20) соединен с шиной подачи опорного напряжения (21). На выходе аналого-цифровой преобразователь (23) соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22).
Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на входе первыми входами соединен со второй шиной записи информации о дефектных элементах (13), вторыми n входами связан с третьим дешифратором с n ячейками. Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на выходе первыми n выходами связан с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками.
К шине ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, подключен сток одного МДП-транзистора (17) канала считывания, его затвор соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19), а исток соединен с общей шиной выхода (16). Общая шина выхода (16) выполнена как общая шина выхода в цифровом виде.
Относительно второго МДП-транзистора (18) канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах (13), исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах (15), а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора (17), который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19).
Ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником (1), на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов (4), вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора. Ячейка считывания выполнена в составе узла ввода (2) и МДП-транзистора (3), вход узла ввода (2), являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником (1), выход узла ввода (2) соединен с истоком МДП-транзистора (3), сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов (4), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, - с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22), вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И» (8). Логический элемент «И» (8) первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9). Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
Ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
При этом выполняется соответствие номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов.
В частном случае реализации устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода (2) выполнен в виде предусилителя.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора (6), в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, соответственно, (7) и (5), исток первого МДП-транзистора (7) соединен с N входами ячейки сумматора (6) цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора (7), являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22) разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом логического элемента «И» (8), сток второго МДП-транзистора (5) соединен с М выходами ячейки сумматора (6) цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора (5), являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
Ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ (11), в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов (10) и (12), сток первого МДП-транзистора (10) соединен с входом ячейки ОЗУ (11), его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора (12) соединен с выходом ячейки ОЗУ (11), его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора (3) ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
Первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, соответственно, (9) и (13), шина передачи фотосигналов (4), общая шина записи информации о дефектных элементах (15) выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
Устройство по второму варианту (см. Фиг.3) также сохраняет все достоинства прототипа, а именно:
- в отношении каждого из функциональных блоков ячейки имеют одну и ту же структуру, структура функциональных блоков не зависит от количества ВЗН каскадов;
- обеспечивается формирование ВЗН сигналов как при прямом, так и при обратном направлениях сканирования путем изменения режимов работы дешифраторов.
Новой положительной особенностью является упрощение принципиальной схемы канала, ячейка считывания содержит минимальное количество элементов - узел ввода (2) и МДП-транзистор (3), что позволяет существенно снизить уровень собственных шумов блока считывания и, как следствие, снять ограничение уровня чувствительности фотоприемного устройства с режимом ВЗН, увеличить зарядовую емкость устройства считывания, расширить динамический диапазон либо при одинаковых топологических нормах проектирования разместить фотоприемные каналы с меньшим шагом.
Кроме того, в рассматриваемом варианте (см. Фиг.3) в устройстве в каждом m-м канале дополнительно выполнен дифференциальный усилитель (20), при этом один из входов дифференциального усилителя (20) соединен с шиной передачи фотосигналов (4), а второй вход, инверсный вход, соединен с шиной подачи опорного напряжения (21). Напряжение, подаваемое по шине (21) от источника опорного напряжения, выбирают соответствующим минимальному уровню сигналов фотоприемных каналов, обусловленных фоновым излучением, и других неинформационных компонент сигналов. В связи с чем в условиях низкой контрастности изображений в ИК области осуществляется вычитание неинформационных компонент фотосигналов, что позволяет еще больше снизить требования к динамическому диапазону всего тракта передачи фотосигналов, от дифференциального усилителя (20) до шины ВЗН сигналов (14), при формировании ВЗН сигналов. Таким образом, усиливается указанный технический результат.
Кроме дифференциального усилителя (20) каждый m-й канал снабжен АЦП (23).
ВЗН сигналы посредством АЦП (23) формируются в цифровой форме (см. Фиг.3), причем формирование ВЗН сигналов в отношении отдельно взятого канала осуществляется всего лишь одним АЦП. Формирование ВЗН сигналов в цифровой форме позволяет реализовать устройства считывания практически с неограниченным количеством ВЗН каскадов, в то время как в случае аналоговой формы в результате реализации аналогового сумматора (6) для суммирования сигналов количество ВЗН каскадов ограничивается 4÷8 каскадами. Так, если суммировать сигналы в потенциальной форме, то диапазон сигналов относительно напряжения с каждого фотоприемного канала будет пропорционален напряжению питания и обратно пропорционален количеству ВЗН каскадов.
Следует отметить, что подача напряжения от источника опорного напряжения по шине подачи опорного напряжения (21) обеспечивает вычитание неинформационных компонент сигналов, что снижает требования к динамическому диапазону (разрядности) АЦП (23), разрядности шины передачи фотосигналов в цифровой форме (22) и позволяет минимизировать требования к разрядности (динамическому диапазону) сумматора (6) и шины сигналов ВЗН (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровой форме. Так, если разрядность АЦП (23) N, а количество ВЗН каскадов n, то разрядность сумматора (6) М может быть выбрана в диапазоне от N до N+K, где K определяется соотношением 2K=n. Величина М задается структурой сумматора (6). При реализации устройства считывания с большим количеством ВЗН каскадов, например 8÷16 каскадами или более, после нескольких циклов суммирования младшие разряды в сумматоре (6) могут опускаться, и в этом случае разрядность сумматора (6) и шины ВЗН сигналов (14) может быть меньше суммы М и K.
Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения по третьему варианту в общем случае выполнения (см. Фиг.4) содержит многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра (19) с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах (15), общей шины выхода (16), где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН). Каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, дифференциального усилителя (20), аналого-цифрового преобразователя (23), двух МДП-транзисторов (17) и (18), соответствующей каналу m-й ячейки одного сдвигового регистра (19), шины передачи фотосигналов (4), шины ВЗН сигналов (14), первой шины передачи информации о дефектных элементах (9), второй шины передачи информации о дефектных элементах (13), шины передачи фотосигналов в цифровом виде (22).
Блок считывания с n ячейками считывания на входе первыми n входами связан с фотоприемником (1), на выходе первыми n выходами связан с шиной передачи фотосигналов (4), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками. Блок считывания с n ячейками считывания выполнен с одними входами - первыми.
Блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первыми n входами связан с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22), вторыми n входами связан со вторым дешифратором с n ячейками, а на выходе первыми n выходами связан с шиной ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, вторыми n выходами связан с третьим дешифратором с n ячейками, с соответствием номеров ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, номеров ячеек второго и третьего дешифраторов.
Последовательно соединенные дифференциальный усилитель (20) и аналого-цифровой преобразователь (23) подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН. Один из входов дифференциального усилителя (20) соединен с шиной передачи фотосигналов (4), его выход соединен с одним из входов аналого-цифрового преобразователя (23), с возможностью подачи фотосигналов для преобразования в цифровой вид. Второй вход, инверсный вход, дифференциального усилителя (20) соединен с шиной подачи опорного напряжения (21). На выходе аналого-цифровой преобразователь (23) соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22). АЦП (23) снабжен вторым, дополнительным, входом, который соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9).
Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на входе первыми входами соединен со второй шиной записи информации о дефектных элементах (13), вторыми n входами связан с третьим дешифратором с n ячейками. Блок записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах на выходе первыми n выходами связан с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторыми n выходами связан с первым дешифратором с n ячейками.
К шине ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, подключен сток одного МДП-транзистора (17) канала считывания, его затвор соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19), а исток соединен с общей шиной выхода (16). Общая шина выхода (16) выполнена как общая шина выхода в цифровом виде.
Относительно второго МДП-транзистора (18) канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах (13), исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах (15), а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора (17), который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу m-й ячейкой одного сдвигового регистра (19).
Ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником (1), на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов (4), вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора. Ячейка считывания выполнена в составе узла ввода (2) и МДП-транзистора (3), вход узла ввода (2), являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником (1), выход узла ввода (2) соединен с истоком МДП-транзистора (3), сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов (4), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, - с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22), вторым входом связана с соответствующей ячейкой второго дешифратора, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов (14), вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора. Шина ВЗН сигналов (14) выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде.
Ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
При этом выполняется соответствие номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов.
В частном случае реализации устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения выполнено на полупроводниковой подложке.
В устройстве узел ввода (2) выполнен в виде предусилителя.
Ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора (6), в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, соответственно, (7) и (5), исток первого МДП-транзистора (7) соединен с N входами ячейки сумматора (6) цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора (7), являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде (22) разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, сток второго МДП-транзистора (5) соединен с М выходами ячейки сумматора (6) цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора (5), являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов (14), выполненной как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
Ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ (11), в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов (10) и (12), сток первого МДП-транзистора (10) соединен с входом ячейки ОЗУ (11), его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах (13), а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора (12) соединен с выходом ячейки ОЗУ (11), его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах (9), а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора (3) ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
Первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, соответственно, (9) и (13), шина передачи фотосигналов (4), общая шина записи информации о дефектных элементах (15) выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
Вышеотмеченные положительные особенности устройства считывания по второму варианту, обусловленные наличием в конструкции дифференциального усилителя (20) и АЦП (23), также свойственны устройству считывания по третьему варианту (Фиг.4) выполнения.
Отличительная особенность третьего варианта устройства считывания (см. Фиг.4) относительно первых двух рассмотренных вариантов (см. Фиг.1-3) заключается в организации удаления фотосигналов дефектных фотоприемных каналов. Дополнительным достоинством рассматриваемого варианта устройства является упрощение блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН.
Режим ВЗН обеспечивается выбором временной последовательности подключения m-го блока устройства считывания к m-му блоку хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН. Для обеспечения режима ВЗН на выходах ячеек дешифраторов формируют коды, которые определяют последовательность подключения выходов m-го блока считывания к входам m-го блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН по шине передачи фотосигналов (4) и/или по шине передачи фотосигналов в цифровом виде (22), выходов m-го блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН по шине ВЗН сигналов к общей шине выхода (16) через МДП-транзистор (17) канала считывания. Временные диаграммы управляющих напряжений на выходах соответствующих ячеек дешифраторов приведены на Фиг.5 и 6. Управляющие напряжения на выходах первого дешифратора (напряжения 1.1-1.4 для n=4) повторяются в каждом цикле считывания. Это обеспечивает идентичность режимов накопления фотосигналов в ячейках блока считывания. Управляющие напряжения на выходах второго дешифратора (напряжения 2.1-2.4 для n=4) и третьего дешифратора (напряжения 3.1-3.4 для n=4) повторяются с периодом, равным числу n каскадов ВЗН.
Устройства считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения работают следующим образом.
При высоком напряжении на выходе первого дешифратора и высоком напряжении на второй шине передачи информации о дефектных элементах (13) информационный сигнал с узла ввода (2) n-й ячейки считывания через открытый МДП-транзистор (3) передается на шину передачи фотосигналов (4). При этом одновременно формируется высокое напряжение на выходе соответствующей ячейки второго дешифратора. Сигналы поступают через открытые первые МДП-транзисторы (7) на ячейки сумматора (6). В каждом цикле считывания после записи сигналов в соответствующие ячейки сумматора (6) на выходах ячеек третьего дешифратора формируются управляющие импульсы, открывающие вторые МДП-транзисторы (5) в ячейках блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН, в которых сформирован сигнал с ВЗН. Этот сигнал по шине ВЗН сигналов (14) передается через МДП-транзистор (17) канала считывания, на затвор которого подается с выхода соответствующей m-й ячейки сдвигового регистра (19) открывающее напряжение. Сдвиговый регистр с m ячейками обеспечивает последовательный вывод информации на общую шину выхода (16).
Запись информации в m-й блок записи и хранения информации о дефектных элементах также посредством сдвигового регистра (19) для всех вариантов происходит следующим образом.
Информация в блок записи и хранения информации о дефектных элементах поступает с общей шины записи информации о дефектных элементах (15). При появлении управляющего напряжения на соответствующем выходе m-й ячейки сдвигового регистра (19), подаваемого на затвор соответствующего МДП-транзистора (18) m-го канала считывания, управляющего напряжения на соответствующем n-й ячейке выходе третьего дешифратора, подаваемого на затвор соответствующего МДП-транзистора (10) n-й ячейки записи и хранения информации о дефектных элементах информация («логическая единица», либо «логический ноль»), информация о дефектных элементах по второй шине передачи информации о дефектных элементах (13) поступает на соответствующую n-ю ячейку ОЗУ (11).
Таким образом, вывод информации на общую шину выхода (16) и запись информации в n-ю ячейку записи и хранения информации о дефектных элементах информации блока записи и хранения информации о дефектных элементах осуществляется синхронно, одним сдвиговым регистром (19).
Временные последовательности управляющих напряжений, подаваемых на сдвиговый регистр (19), для осуществления синхронного вывода информации на общую шину выхода (16) и записи информации в блок записи и хранения информации о дефектных элементах показаны на Фиг.5 (при прямом направлении сканирования) и Фиг.6 (при обратном направлении сканирования) - последовательности Ф1 и Ф2.
Удаление из ВЗН сигналов фотосигналов дефектных фотоприемных каналов происходит следующим образом.
Для первого варианта устройства считывания (см. Фиг.1 и 2) фотосигналы в аналоговом виде поступают на шину передачи фотосигналов (4) (см. Фиг.1) или на шину передачи фотосигналов (4) и вход дифференциального усилителя (20) (см. Фиг.2) последовательно со всех фотоприемных каналов. Удаление сигналов дефектных фотоприемных каналов осуществляется при помощи введения в канал считывания n логических элементов «И» (8). Если в ячейке ОЗУ (11) записана «логическая единица», то при появлении управляющего напряжения на выходах соответствующих ячеек первого и третьего дешифраторов на первую шины передачи информации о дефектных элементах (9) поступает высокое напряжение. Соответственно, высокое напряжение подается на один из входов, второй вход, логического элемента «И» (8). При подаче высокого напряжения на выходе логического элемента «И» формируется высокое напряжение, подаваемое на затвор первого МДП-транзистора (7) ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН - открывающее напряжение, и сигнал с шины передачи фотосигналов (4) поступает на сумматор (6). Если в ячейке ОЗУ (11) записан «логический ноль», то при появлении напряжения на выходах соответствующих ячеек первого и третьего дешифраторов на первую шину передачи информации о дефектных элементах (9) и, соответственно, на один из входов, второй вход, логического элемента «И» (8) поступает низкое напряжение. В этом случае на выходе логического элемента «И» (8) формируется низкое напряжение, первый МДП-транзистор (7) ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН закрыт, и сигналы по шине передачи фотосигналов (4) на соответствующую ячейку сумматора (6) не поступают.
Таким же образом осуществлена организация удаления из ВЗН сигналов фотосигналов дефектных фотоприемных каналов в случае второго варианта устройства считывания (см. Фиг.3). В этом варианте ВЗН сигналы за счет наличия в канале считывания АЦП (23) формируются в цифровом виде.
В отношении третьего варианта устройства считывания (см. Фиг.4) имеются отличия в организации удаления из ВЗН сигналов фотосигналов дефектных фотоприемных каналов. Так, если в ячейке ОЗУ (11) записан «логический ноль», то при появлении управляющего напряжения на выходах соответствующих ячеек первого и третьего дешифраторов на первую шину передачи информации о дефектных элементах (9) и соединенный с ней второй, дополнительный, вход АЦП (23) поступает низкое напряжение. В этом случае при поступлении аналогового сигнала с выхода дифференциального усилителя (20) фотосигнал с выхода АЦП (23) в цифровом виде поступает на шину передачи фотосигналов в цифровом виде (22). Если в ячейке ОЗУ (11) записана «логическая единица», то при появлении управляющего напряжения на выходах соответствующих ячеек первого и третьего дешифраторов на первую шину передачи информации о дефектных элементах (9) и соединенный с ней второй, дополнительный, вход АЦП (23) поступает высокое напряжение. В этом случае при поступлении аналогового сигнала с выхода дифференциального усилителя (20) блокируется передача фотосигнала с выхода АЦП (23) в цифровом виде на шину передачи фотосигналов в цифровом виде (22).
Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и предназначено для систем обработки оптической информации. Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения содержит многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода. Канал считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу m-той ячейки сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, первой и второй шин передачи информации о дефектных элементах, шины ВЗН сигналов, где n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН). В вариантах устройства в составе ячейки считывания - узел ввода и МДП-транзистор. За счет этого снимается ограничение уровня чувствительности фотоприемного устройства и расширяется динамический диапазон. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащее многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, отличающееся тем, что в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, n логических элементов «И», каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, - с соответствующей ячейкой первого дешифратора, ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И», который первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе - первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено на полупроводниковой подложке.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ввода выполнен в виде предусилителя.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе ячейки сумматора, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки сумматора, его сток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом соответствующего логического элемента «И», сток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки сумматора, его исток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором второго МДП-транзистора ячейки блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН, являющимся вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН и соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что шины выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что в каждом канале дополнительно выполнен дифференциальный усилитель, через который соединены блок считывания с n ячейками считывания и блок хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, при этом один из входов и выход дифференциального усилителя соединены с шиной передачи фотосигналов, а второй вход соединен с шиной подачи опорного напряжения.
8. Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащее многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом соответствующей ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом соответствующей ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, отличающееся тем, что в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов в цифровом виде, n логических элементов «И», шина ВЗН сигналов выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, общая шина выхода выполнена как общая шина выхода в цифровом виде, канал снабжен последовательно соединенными дифференциальным усилителем и аналогово-цифровым преобразователем, которые подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, один из входов дифференциального усилителя соединен с шиной передачи фотосигналов, его выход соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, с возможностью подачи фотосигналов для преобразования в цифровой вид, второй вход дифференциального усилителя соединен с шиной подачи опорного напряжения, на выходе аналогово-цифровой преобразователь соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, вторым входом связана с выходом соответствующего логического элемента «И», который первым входом соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, а вторым входом - с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, рассматриваемая ячейка на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, сток одного МДП-транзистора подключен к шине ВЗН сигналов в цифровом виде, его исток соединен с общей шиной выхода в цифровом виде, каждая ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе - первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно выполнено на полупроводниковой подложке.
10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что узел ввода выполнен в виде предусилителя.
11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора, в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с N входами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с выходом логического элемента «И», сток второго МДП-транзистора соединен с М выходами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
13. Устройство по любому из пп.8-12, отличающееся тем, что первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов, общая шина записи информации о дефектных элементах выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
14. Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения, содержащее многоканальную систему считывания в составе m каналов считывания, трех дешифраторов с n ячейками, одного сдвигового регистра с m ячейками, общей шины записи информации о дефектных элементах, общей шины выхода, при этом каждый из m каналов считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, блока записи и хранения информации о дефектных элементах с n ячейками записи и хранения информации о дефектных элементах, двух МДП-транзисторов, соответствующей каналу ячейки одного сдвигового регистра, шины передачи фотосигналов, шины ВЗН сигналов, где m - количество каналов считывания, n - количество каскадов временной задержки и накопления (ВЗН), каждая ячейка считывания на входе первым входом связана с фотоприемником, на выходе первым выходом связана с шиной передачи фотосигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН вторым входом связана с соответствующей ячейкой второго дешифратора, на выходе - первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов, вторым выходом связана с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, к шине ВЗН сигналов подключен сток одного МДП-транзистора, его затвор соединен с соответствующей каналу ячейкой одного сдвигового регистра, а исток соединен с общей шиной выхода, каждая ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах вторым входом соединена со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, который соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, а на выходе вторым выходом связана со вторым выходом ячейки считывания, который соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора с соответствием номеров ячеек считывания, ячеек хранения и суммирования сигналов с ВЗН, ячеек записи и хранения информации о дефектных элементах, ячеек дешифраторов, отличающееся тем, что в составе каждого канала считывания выполнены первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов в цифровом виде, шина ВЗН сигналов выполнена как шина ВЗН сигналов в цифровом виде, общая шина выхода выполнена как общая шина выхода в цифровом виде, канал снабжен последовательно соединенными дифференциальным усилителем и аналогово-цифровым преобразователем, которые подключены между блоком считывания с n ячейками считывания и блоком хранения и суммирования сигналов с ВЗН с n ячейками хранения и суммирования сигналов с ВЗН, один из входов дифференциального усилителя соединен с шиной передачи фотосигналов в аналоговом виде, а его выход соединен с одним входом аналогово-цифрового преобразователя, с возможностью подачи фотосигналов в аналоговом виде для преобразования в цифровой вид, второй вход дифференциального усилителя соединен с шиной подачи опорного напряжения, второй вход аналогово-цифрового преобразователя соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, на выходе аналогово-цифровой преобразователь соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, каждая ячейка считывания выполнена в составе узла ввода и МДП-транзистора, вход узла ввода, являющийся первым, одним, входом рассматриваемой ячейки, предназначен для подачи фотосигналов и соединен с фотоприемником, выход узла ввода соединен с истоком МДП-транзистора, сток которого, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой первого дешифратора, каждая ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН на входе первым входом связана с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде, на выходе первым выходом связана с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, сток одного МДП-транзистора подключен к шине ВЗН сигналов в цифровом виде, его исток соединен с общей шиной выхода в цифровом виде, каждая ячейка блока записи и хранения информации о дефектных элементах первым входом соединена со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а на выходе - первым выходом соединена с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, относительного второго МДП-транзистора канала считывания, его сток подключен ко второй шине передачи информации о дефектных элементах, исток подключен к общей шине записи информации о дефектных элементах, а затвор соединен с затвором первого МДП-транзистора, который, в свою очередь, соединен с соответствующей каналу считывания ячейкой одного сдвигового регистра.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно выполнено на полупроводниковой подложке.
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что узел ввода выполнен в виде предусилителя.
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что ячейка хранения и суммирования сигналов с ВЗН выполнена в составе N разрядной ячейки сумматора, в котором количество N разрядных ячеек равно количеству ВЗН каскадов, первого и второго МДП-транзисторов, исток первого МДП-транзистора соединен с N входами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью N, сток первого МДП-транзистора, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной передачи фотосигналов в цифровом виде разрядностью N, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой второго дешифратора, сток второго МДП-транзистора соединен с М выходами ячейки сумматора цифровой шиной разрядностью М, исток второго МДП-транзистора, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с шиной ВЗН сигналов в цифровом виде, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с соответствующей ячейкой третьего дешифратора.
18. Устройство по п.14, отличающееся тем, что ячейка записи и хранения информации о дефектных элементах выполнена в составе ячейки ОЗУ, в котором количество ячеек равно количеству ВЗН каскадов, двух МДП-транзисторов, сток первого МДП-транзистора соединен с входом ячейки ОЗУ, его исток, являющийся первым входом рассматриваемой ячейки, соединен со второй шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым входом рассматриваемой ячейки, соединен со вторым выходом ячейки хранения и суммирования сигналов с ВЗН, соединенным с соответствующей ячейкой третьего дешифратора, исток второго МДП-транзистора соединен с выходом ячейки ОЗУ, его сток, являющийся первым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с первой шиной передачи информации о дефектных элементах, а затвор, являющийся вторым выходом рассматриваемой ячейки, соединен с затвором МДП-транзистора ячейки считывания, являющимся вторым выходом ячейки считывания и соединенным с соответствующей ячейкой первого дешифратора.
19. Устройство по любому из пп.14-18, отличающееся тем, что первая и вторая шины передачи информации о дефектных элементах, шина передачи фотосигналов, общая шина записи информации о дефектных элементах выполнены с возможностью передачи сигналов в аналоговом виде.
| Ли И.И | |||
| Устройство считывания для ИК ФПУ с режимом временной задержки и накопления | |||
| - Автометрия, 2007, т.43, №4, с.56-62 | |||
| УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ С ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКОЙ И НАКОПЛЕНИЕМ СИГНАЛОВ С МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ИК ФОТОПРИЕМНИКОВ | 2002 |
|
RU2236064C1 |
| УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ С ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКОЙ И НАКОПЛЕНИЕМ СИГНАЛОВ С МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ИК ФОТОПРИЕМНИКОВ | 2006 |
|
RU2325728C1 |
| УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ ДВУМЕРНЫХ ПРИЕМНИКОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ | 1993 |
|
RU2054753C1 |
| US 7133312 B2, 07.11.2006. | |||
