一种红外探测器专用77K工作CMOS前置放大器.pdf

第 26 卷 　第 4 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 4 2005 年 4 月 　　 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S 　　Ap r . ,2005 一种红外探测器专用 77 K 工作 CMOS 前置放大器 1 2 3 袁红辉 　袁剑辉 　王京辉 ( 1 中国科学院上海技术物理研究所 , 上海 　200083) (2 长沙理工大学物理与电子科学系 , 长沙 　4 10077) (3 中国科学院近代物理研究所 , 兰州 　730000) 摘要 : 利用 singleended foldedca sco de 结构和 MO S 管工作在线性区做反馈电阻 ,实现了一种在 77 K 工作的高性 μ 能低功耗 、低噪声前置放大器. 分析了它的噪声特性 ,提出了减少噪声的措施. 此前置放大器用 12 m 的标准 CMO S 工艺制造完成. 经过测试 ,这种前置放大器在低温 77 K 下能正常工作 ,反馈电阻大小为兆欧级 ,线性度达到 了 1 % ,等效输入噪声电流仅 003p A/ Hz ,功耗小于 1mW . 关键词 : CMO S ; 低温 ; 低功耗 ; 低噪声 ; 前置放大器 EEACC : 2570D ; 1220 ; 1205 中图分类号 : TN722 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 77 K 下正常工作 ,而且功耗要小于 1mW , 同时还要 1 　引言 具有良好的噪声特性. 根据红外探测器的输出和后 面系统的处理需要 ,要求前置放大器的输入阻抗大 目前航空航天技术领域里的红外探测器和前置 于 100MΩ, 输 出阻抗小于 100MΩ, 动态范围大于 放大器是分开封装的 ,即红外探测器在低温 77 K 下 50dB ,灵敏度 、失调等指标符合设计要求. 本文提出 工作 ,而前置放大器在常温下工作[ 1～5 ] ,这种设计使 了一种新的设计方法 ,利用 singleended fol dedca s 探测到的信号在传输至前置放大器的过程中容易产 co de 结构和 MO S 管工作在线性区做反馈 电阻 ,实 生干扰 ,引起噪声. 而探测信号一般很弱 ,微小的干 现了一种低温条件下工作的低功耗 、低噪声的高性 扰都会对探测器性能产生很大的影响. 随着航空航 能前置放大器. 天技术的发展 ,对红外探测器的性能提出了更高的 要求 ,为了能更好地发挥探测器性能水平 ,降低探测 2 　电路设计及原理 信号传输到前置放大器过程的噪声干扰 ,提高探测 信号的信噪比,要求实现探测器和前置放大器一同 2 . 1 　电路结构 封装 ,即前置放大器在低温 77 K 下也能正常工作. 目前国内尚未报道过针对低温 77 K 设计的前置放 (