微光像增强器自动门控电源技术研究
第34卷第3期红外技术V ol.34 No.3 2012年3月 Infrared Technology Mar. 2012
640×512 InGaAs探测器驱动电路设计
刘云芳1,2，李建伟1，李玉敏1，冯旗1
（1. 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083；2. 中国科学院研究生院，北京 100039）
摘要：在介绍了640×512 InGaAs探测器工作原理的基础上，详细分析了InGaAs探测器驱动电路的组成原理、设计方法，重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、探测器工作温度检测及控制电路的设计等关键技术。采用模拟PI温控电路保证了探测器内部制冷器在温控过程中对探测器无干扰，并能使探测器稳定地工作在合适的温度点，这样有利于提高仪器的信噪比。试验结果表明：该驱动电路满足系统要求，能用于工作温度比较宽的场合，并具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。
关键词：InGaAs探测器；驱动电路；模拟PI温控电路
中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2012)03-0146-05
A Design for Driving Circuit of 640×512 InGaAs Detector
LIU Yun-fang1,2，LI Jian-wei1，LI Yu-min1，FENG Qi1
(1.Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China;
2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)
Abstract：On the basis of introducing the work principle of 640×512 InGaAs detector, the structure of 640×512 InGaAs detector driving circuit and the method of design are analyzed. The discussed key problems are bias voltages circuit, pulse voltages and controlling signals driving circuit, the collecting and controlling circuit for InGaAs detector working temperature are introduced. The analog PI temperature controlled circuit is adopted, that make sure the process of detector working has no disturb and the detector can work stability, is also can improve the signal-to-noise(SNR) of instrument .Experiments demonstrate the validity of the design of InGaAs detector-driven circuit. The driving circuit is fit for wide working temperature, is has peculiarity of small volume, good practicability and high reliability.
Key words：InGaAs detector，detector- drived circuit，analog PI temperature-controlled circuit
0引言
近年来，由于InGaAs探测器在常温下便可工作，且探测性能良好，与制冷型红外探测器相比，在低成本、低功耗、小型化和可靠性等方面有明显的优势[1,2]，因此在军事和民用领域得到了广泛应用，特别是越来越多的使用在空间遥感仪器上[3]。尽管InGaAs探测器在常温下能工作，但对于空间遥感应用来说，输入的信号比较弱，要求仪器具有较高的信噪比。采用制冷的方法[4]可有效提高InGaAs探测器的性能，从而提高整个仪器探测性能，但制冷设备也有可能对探测器产生电磁干扰。针对这些问题，InGaAs探测器的驱动电路设计必须在控制信号获取电路自身噪声水平的前提下，考虑合适的制冷和温控方案。本文针对InGaAs探测器的工作特性和空间遥感的应用环境，采用模拟PID温度控制方式使InGaAs探测器能稳定地工作在合适的温度点。电路带宽为5MHz时，测得零输入条件下驱动电路的均值噪声为108μV?Hz－1/2，低于系统要求的447μV?Hz－1/2，探测器的温控稳定度达到了±0.4 K，整个驱动电路的功耗只有3.43W。这些指标使探测器能工作在最佳状态，为系统探测性能的提高提供了重要保证。
1 640×51
2 InGaAs探测器的结构及工作原理
本方案所采用的640×512 InGaAs[5]探测器工作波段为0.9～1.7μm，有效光敏元达99.5%，量子效率
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