512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究

钟国雳, 廖守亿, 杨薪洁

钟国雳, 廖守亿, 杨薪洁. 512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究[J]. 红外技术, 2022, 44(10): 1052-1058.
引用本文: 钟国雳, 廖守亿, 杨薪洁. 512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究[J]. 红外技术, 2022, 44(10): 1052-1058.
ZHONG Guoli, LIAO Shouyi, YANG Xinjie. Drive-and-control Scheme for 512×512 MOS Resistor Array[J]. Infrared Technology , 2022, 44(10): 1052-1058.
Citation: ZHONG Guoli, LIAO Shouyi, YANG Xinjie. Drive-and-control Scheme for 512×512 MOS Resistor Array[J]. Infrared Technology , 2022, 44(10): 1052-1058.

512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究

详细信息
    作者简介:

    钟国雳(1998-),男,硕士研究生,主要研究方向为导航制导与仿真。E-mail:1135763789@qq.com

    通讯作者:

    廖守亿(1974-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为红外成像制导半实物仿真,复杂系统建模与仿真的研究。E-mail:6127725@qq.com

  • 中图分类号: TN214

Drive-and-control Scheme for 512×512 MOS Resistor Array

  • 摘要: MOS电阻阵列是构成红外成像目标仿真系统的关键核心设备,其投射出的红外图像的质量将直接影响红外成像制导半实物仿真试验的逼真度和可信度。针对新一代国产512×512元MOS电阻阵列工作方式的改变、像元规模与图像数据传输量的倍增对驱动控制系统提出的更高要求,研究了与其配套的驱动控制方案。研究基于光纤数据传输、PCI-E高速总线、FPGA解决了高数据吞吐率、高精度时序信号生成问题,并设计了一种多路模拟信号高速建立的方法。经仿真验证表明,该驱动方案可满足512×512 MOS电阻阵列快照模式下图像刷新率达到200 Hz,单个像元灰度等级为16 bit,为电阻阵列的实际工程应用提供了参考。
    Abstract: The metal oxide semiconductor (MOS) resistor array is the key core device of infrared imaging target simulation systems. The quality of its projected infrared image directly affects the fidelity and reliability of infrared imaging guidance hardware-in-the-loop simulation tests. As the new generation domestic 512×512 MOS resistance array work mode and the multiplication of pixel scale and image data transmission resulted in higher requirements for drive control systems, the appropriate drive-and-control scheme was studied. The study was based on optical fiber data transmission and a PCI-Express high-speed bus and field programmable gate array. The problems of high data throughput and high-precision timing-signal generation were solved, and a high-speed establishment method for multi-channel analog signal was designed. The simulation verification showed that the drive-and-control scheme can reach a refresh rate of more than 200 Hz in the snapshot mode of the 512×512 MOS resistance array, and the gray-scale of each pixel was 16 bits. This study provides a reference for practical engineering applications of 512×512 MOS resistor array.
  • 图  1   快照工作模式示意图

    Figure  1.   Schematic diagram of snapshot mode

    图  2   光纤数据传输卡功能组成框图

    Figure  2.   Functional composition block diagram of fiber-optic data transmission card

    图  3   驱动控制卡工作原理

    Figure  3.   Working schematic of drive-and-control card

    图  4   列驱动时序

    Figure  4.   Sequence diagram of column -drive

    图  5   行驱动时序

    Figure  5.   Sequence diagram of row -drive

    图  6   列选通隔离时序

    Figure  6.   Column strobe isolation sequence

    图  7   状态转移图

    Figure  7.   State transition diagram

    图  8   时序控制模块仿真结果

    Figure  8.   Simulation results of the sequential control module

    图  9   D/A控制模块仿真结果

    Figure  9.   Simulation results of the D/A module

    图  10   乒乓缓冲控制模块仿真结果

    Figure  10.   Simulation results of the ping-pong buffer control module

  • [1] 李赜浩, 廖守亿, 张作宇. 电阻阵列非均匀测试与矫正方法研究[J]. 激光与红外, 2020, 50(1): 67-73.

    LI Z H, LIAO S Y, ZHANG Z Y. Research on non-uniform testing and correction method of resistor array[J]. Laser and Infrared, 2020, 50(1): 67-73.

    [2] 范永杰, 金伟其, 朱丽红. 红外场景辐射模拟技术发展[J]. 红外技术, 2013, 35(3): 133-138. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWJS201303003.htm

    FAN Y J, JIN W Q, ZHU L H. Development of dynamic infrared scene projection technique[J]. Infrared Technology, 2013, 35(3): 133-138. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWJS201303003.htm

    [3] 李根焰, 王茜, 马海涛, 等. 红外图像生成技术综述[J]. 红外, 2015, 36(6): 1-6, 12. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWAI201506001.htm

    LI G Y, WANG Q, MA H T, et al. Overview of infrared image generation[J]. Infrared, 2015, 36(6): 1-6, 12. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWAI201506001.htm

    [4] 李鑫. 基于MOS电阻阵列的红外场景仿真系统驱动技术研究[D]. 上海: 中国科学院研究生院, 2015: 7-9.

    LI X. Research on the Driving Technology of Dynamic Infrared Projector Based on MOS Array[D]. Shanghai: Graduate School of Chinese Academy of Sciences, 2015: 7-9.

    [5] 孙嗣良, 黄勇, 马斌, 等. 基于回路的MOS电阻阵单像素红外模型建模方法研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 283-292. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201912037.htm

    SUN S L, HUANG Y, MA B, et al. Research on infrared single pixel modeling for MOS resistor array based on loop[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 283-292. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201912037.htm

    [6] 朱岩, 苏德伦, 廖守亿, 等. MOS电阻阵列驱动控制器设计[J]. 红外技术, 2009, 31(7): 377-380, 385. DOI: 10.3969/j.issn.1001-8891.2009.07.002

    ZHU Y, SU D L, LIAO S Y, et al. Design of drive-and-control unit for resisitor array[J]. Infrared Technology, 2009, 31(7): 377-380, 385. DOI: 10.3969/j.issn.1001-8891.2009.07.002

    [7] 黄勇, 吴根水, 赵松庆, 等. 256×256元MOS电阻阵列驱动方法研究[J]. 航空兵器, 2013(6): 39-42.

    HUANG Y, WU G S, ZHAO S Q, et al. Research of driver method for 256×256 MOS resistor array[J]. Aero Weaponry, 2013(6): 39-42.

    [8] 陈世军. 电阻阵列红外景象产生器工作模式的研究[J]. 激光与红外, 2010, 40(3): 307-311. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JGHW201003021.htm

    CHEN S J. Research on operating mode in resistor array DIRSP[J]. Laser and Infrared, 2010, 40(3): 307-311. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JGHW201003021.htm

    [9] 赵松庆, 吴根水, 刘晓宁, 等. 256×256元MOS微电阻阵列动态场景生成装置[J]. 航空兵器, 2015(6): 40-45. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKBQ201506012.htm

    ZHAO S Q, WU G S, LIU X N, et al. 256×256 unit element MOS minute resistance array dynamic scene producing device[J]. Aero Weaponry, 2015(6): 40-45. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKBQ201506012.htm

图(10)
计量
  • 文章访问数:  148
  • HTML全文浏览量:  31
  • PDF下载量:  39
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-23
  • 修回日期:  2022-02-15
  • 刊出日期:  2022-10-19

目录

    /

    返回文章
    返回
    x 关闭 永久关闭

    尊敬的专家、作者、读者:

    端午节期间因系统维护,《红外技术》网站(hwjs.nvir.cn)将于2024年6月7日20:00-6月10日关闭。关闭期间,您将暂时无法访问《红外技术》网站和登录投审稿系统,给您带来不便敬请谅解!

    预计6月11日正常恢复《红外技术》网站及投审稿系统的服务。您如有任何问题,可发送邮件至编辑部邮箱(irtek@china.com)与我们联系。

    感谢您对本刊的支持!

    《红外技术》编辑部

    2024年6月6日