高靈敏度長波制冷紅外熱成像系統(tǒng)驅動電路及電源設計.pdf

1、隨著紅外熱成像系統(tǒng)在軍事領域和民用領域的應用越來越廣泛，設計高靈敏度的紅外熱成像系統(tǒng)顯得更加重要。通過對紅外探測器自身及硬件處理電路的噪聲進行分析，可以看出在選定紅外探測器的情況下，影響系統(tǒng)靈敏度的主要因素為驅動電路中探測器偏置電壓的噪聲、信號調理與采集電路所引入的噪聲和系統(tǒng)電源的噪聲。因此，本文旨在通過設計低噪聲驅動電路和低噪聲、高效率系統(tǒng)電源來提高紅外熱成像的靈敏度。
　　首先，針對低噪聲驅動電路設計，本文深入分析了組成驅動電

2、路的運算放大器的噪聲模型，并根據(jù)噪聲模型推導和計算電路輸出噪聲，提出低噪聲電路設計方法，設計了極低噪聲驅動電路。具體包括兩個部分：設計了低噪聲偏置電壓電路，降低紅外探測器固定圖像噪聲和散粒噪聲；設計了低噪聲模擬信號調理電路和全差分信號采集電路，降低紅外模擬信號調理、傳輸和采集過程中引入的噪聲。最終完成驅動電路的原理圖設計和多層PCB的布局布線。
　　其次，針對系統(tǒng)電源設計，深入研究不同電源設計技術的工作原理和設計原則，為系統(tǒng)電源設

3、計提供理論依據(jù)。并結合系統(tǒng)電源的各項需求，如FPGA等數(shù)字電路要求電源具有高瞬態(tài)響應、高效率、大電流等特性，前端模擬電路要求電源具有低噪聲、高精度等特性，以低噪聲、高效率為出發(fā)點，提出多級多路的電源設計架構。并在此基礎上，完成系統(tǒng)電源中各模塊部分的原理圖設計和多層PCB的布局布線。
　　測試結果表明，本文設計實現(xiàn)的驅動電路偏置電壓最低噪聲有效值僅為6.12μV（1Hz～100KHz），證明了低噪聲偏置電壓電路的有效性；本文設計的系