[发明专利]应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法

摘要

应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征是在积分过程中，一旦积分电容上存储的电荷超过一定量，则通过电荷扣除电路将积分电容上的电荷泻放一部分，避免积分电容饱和，使光电流积分过程得以继续进行，电荷扣除电路每次扣除的电荷量是恒定的，并由数字计数器记录电荷扣除的次数，理论上扩大了积分电容的电荷存储容量，保留了整个积分过程中总电荷的信息。本发明在相同积分电容的情况下，提高读出电路的电荷存储容量，延长光电流的积分时间，提高探测器输出光电信号的信噪比；积分电路总电荷存储容量的提高和动态范围的提高由电荷扣除电路中计数器的位数决定，并且电荷扣除电路中计数器输出为数字信号，有利于实现数字化读出电路。

主权项

1.应用电荷扣除技术提高读出电路电荷存储容量的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：利用电压比较器监测积分电路的积分电容C_int上的电压，电压比较器的翻转电压设定为V_REF；步骤二：当积分电容上的信号电压到达设定值V_REF时，电压比较器翻转，输出由低电平变为高电平，触发单稳态触发器输出一个恒定宽度的脉冲信号，单稳态触发器输出的恒定宽度的脉冲信号控制一个恒流源电路，将积分电容C_int上的电荷定量泻放，每次泻放的电荷量为Q₀，电荷定量泻放的次数N由一个数字计数器计数；步骤三：当积分时间结束时，积分电容上的残余电压为v_res，残余电压输出至片外与电荷定量泻放的次数N一起构成此像元的输出值；将积分过程结束后的残余输出电压v_res量化，与计数器的计数值N组合，可以实现全数字的光电流读出；在相同积分电容的情况下，采用电荷扣除技术后，积分电路的电荷存储容量提高了N倍，读出单元电路的动态范围增加了N倍，光电流积分时间延长N倍，探测器输出光电信号的信噪比提高倍。