本發明專利技術公開了一種用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，包括：與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的恒流偏置提供模塊，用于對所述檢測器提供偏置；與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的多路選擇模塊，用于將所述Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的多路輸出信號轉變為1路信號；放大與濾波模塊，用于對所述1路信號進行放大和濾波。本發明專利技術除了能完成一般陣列讀出電路所具有的信號放大和多路傳輸等基本功能外，還具有噪聲低的特點，輸入噪聲的有效值為5uV，電壓譜密度在白噪聲區域為。本發明專利技術對于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣在主動成像系統等具體的實際應用中具有重要的作用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于太赫茲檢測與微弱信號檢測等領域，具體涉及一種太赫茲檢測器線陣的讀出電路，更具體涉及一種用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，有望應用于太赫茲主動成像系統。
技術介紹
太赫茲波是指頻率位于0.f IOTHz之間的電磁波，人們目前對該波段的利用還受到很多因素的限制，研制靈敏度高、成本低、便于應用的太赫茲檢測器也是目前太赫茲研究的一個熱點。Nb5N6常溫太赫茲檢測器屬于微測輻射熱計，采用空氣橋結構，通過天線接收太赫茲輻射產生熱效應，改變檢測器的整體阻值，從而達到探測太赫茲輻射的目的。實際使用時，一般在器件兩端加上適當的恒流偏置，在調制后的太赫茲源輻照下，器件兩端就會產生周期性的電壓信號。該探測器具有電壓響應率高，噪聲低等優點，工作在室溫環境下，使用方便，為太赫茲檢測提供了一種有效的途徑，單個器件已在我們的太赫茲主動成像系統中得到了成功的運用。但是，在采用單個器件的主動成像系統中，往往需要復雜的光路完成對成像物體的掃描，系統體積大，結構復雜，對光路精度的依賴性強，實時性較差。為簡化光路系統，縮小系統體積，提高系統成像的實時性，可以參照現有的CCD和CMOS圖像傳感器，將多個Nb5N6器件做成陣列，在這種情況下，研制對應的陣列讀出電路對于Nb5N6陣列在太赫茲主動成像系統中的實際運用具有重要的意義。
技術實現思路
專利技術目的:針對上述現有技術存在的問題和不足，本專利技術的目的是根據Nb5N6常溫太赫茲檢測器的特點，為其陣列設計一種高增益、低噪聲、線性度好的(串行)讀出電路，實現偏置提供、多路傳輸和信號放大的基本功能，以期將其成功應用于太赫茲主動成像系統。技術方案:為實現上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案為一種用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，包括: 與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的恒流偏置提供模塊，用于對所述檢測器提供偏置； 與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的多路選擇模塊，用于將所述Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的多路輸出信號轉變為I路信號； 低噪聲放大與濾波模塊，用于對所述I路信號進行放大和濾波，將信號放大到需要的范圍，同時提高信噪比。進一步的，所述恒流偏置提供模塊包括三極管、分壓電阻和限流電阻，所述三極管的基極連接分壓電阻，三極管的射級連接限流電阻，集電極連接Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣。優選的，所述三極管為PNP型三極管。更優選的，所述PNP型三極管的型號為S8550。進一步的，所述多路選擇模塊包括集成芯片ADG506A和與所述芯片ADG506A的模擬和數字通道連接的保護二極管。進一步的，所述低噪聲放大與濾波模塊為帶通放大與濾波模塊。更進一步的，所述低噪聲放大與濾波模塊由三級電路依次級聯構成:第一級電路包括由第一場效應管(可以是2SK30)構成的源級跟隨器，該電路的偏置由第二場效應管(可以是2SK246)構成的恒流源提供；第二級電路包括由差分對管(可以是2SK146)和第一運算放大器(可以是0P42)構成的放大電路，該電路的輸入端串聯由第一電阻和第一電容構成的一階高通濾波器，反饋回路中串聯由第二電阻和第二電容構成的一階低通濾波器，所述差分對管(可以是2SK146)的偏置由第三場效應管(可以是2SK246)構成的恒流源提供；第三級電路包括一階帶通濾波器和二階低通濾波器級聯構成的濾波電路，所述一階帶通濾波器由第二運算放大器構成。進一步的，所述恒流偏置提供模塊與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣之間的連接采用邦定(Wire bonding)工藝。進一步的，所述Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣為I X 16線陣，所述多路選擇模塊為16選I模塊。有益效果:本專利技術根據Nb5N6常溫太赫茲檢測器電壓響應率高、噪聲低等特點，選用合適的集成芯片，設計了一種應用于1X16線陣的低噪聲讀出電路。電路能夠為Nb5N6常溫太赫茲檢測器提供0.r0.4mA范圍內可調的恒流偏置，增益設計為10000倍，實際測量結果為6500倍，通帶范圍設計為159Hz 113kHz，實際測量結果為160Hz 100kHz，采用方波信號對實際檢測器的輸出波形進行模擬，測得輸出信號下降為峰值的70%大約需要0.8ms,上升為峰值的70%大約需要5us，電路輸出噪聲為白噪聲，幅值主要分布在± IOOmV的范圍內，故輸出噪聲的有效值為30mV，換算到輸入端，得到輸入噪聲有效值為5uV，由測量的輸 出噪聲電壓譜密度分布，得到在白噪聲部分，輸出電壓譜密度為 換算:到輸入端為〗5,/、品。系統的測量:結果表明，i亥i賣出電路能夠成功實現偏置提供、多路選擇和信號放大等功能，且噪聲較低，適合Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣使用。附圖說明圖1為讀出電路總體框 圖2為單路恒流偏置電路 圖3為ADG506A功能模塊 圖4為放大與濾波模塊第一級電路 圖5為放大與濾波模塊第二級電路 圖6 (a)為放大與濾波模塊第三級電路中的一階帶通濾波器的電路圖，圖6 (b)為放大與濾波模塊第三級電路中的二階低通濾波器的電路 圖7為讀出電路的幅頻響應 圖8 (a)為輸入方波時,讀出電路輸出波形下降時間不意8 (b)為輸入方波時,讀出電路輸出波形上升時間示意 圖9為讀出電路輸出噪聲的波形圖；圖10為讀出電路輸出噪聲的電壓譜密度分布圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。本專利技術根據Nb5N6常溫太赫茲檢測器電壓響應率高、噪聲低等特點，選用合適的集成芯片，設計了一種應用于1X16線陣的低噪聲讀出電路，其系統框圖如圖1所示，主要由恒流偏置提供模塊、多路選擇模塊和低噪聲放大與濾波模塊構成，具體實施方式如下。恒流偏置提供模塊:該模塊主要是利用當給三極管提供合適的偏置時，它的集電極電流和射級電流基本相等的性質設計的，考慮到系統接地的方便性，選用了 PNP型三級管S8550。圖2給出了單路恒流偏置電路圖，流過Nb5N6常溫太赫茲檢測器的電流為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于，包括：與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的恒流偏置提供模塊，用于對所述檢測器提供偏置；與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的多路選擇模塊，用于將所述Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的多路輸出信號轉變為1路信號；低噪聲放大與濾波模塊，用于對所述1路信號進行放大和濾波。
【技術特征摘要】
1.一種用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于，包括: 與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的恒流偏置提供模塊，用于對所述檢測器提供偏置； 與Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣相連接的多路選擇模塊，用于將所述Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的多路輸出信號轉變為I路信號； 低噪聲放大與濾波模塊，用于對所述I路信號進行放大和濾波。2.根據權利要求1所述用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于:所述恒流偏置提供模塊包括三極管、分壓電阻和限流電阻，所述三極管的基極連接分壓電阻，三極管的射級連接限流電阻，集電極連接Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣。3.根據權利要求2所述用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于:所述三極管為PNP型三極管。4.根據權利要求3所述用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于:所述PNP型三極管的型號為S8550。5.根據權利要求1所述用于Nb5N6常溫太赫茲檢測器線陣的讀出電路，其特征在于:所述多路選擇模塊包括集成芯片ADG506A和與所述芯片ADG506A的模擬和數字通道連接的保護二極管。6...
【專利技術屬性】
技術研發人員：康琳，萬超，日比康詞，陳健，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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