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随着红外热成像系统在军事领域和民用领域的应用越来越广泛,设计高灵敏度的红外热成像系统显得更加重要。通过对红外探测器自身及硬件处理电路的噪声进行分析,可以看出在选定红外探测器的情况下,影响系统灵敏度的主要因素为驱动电路中探测器偏置电压的噪声、信号调理与采集电路所引入的噪声和系统电源的噪声。因此,本文旨在通过设计低噪声驱动电路和低噪声、高效率系统电源来提高红外热成像的灵敏度。首先,针对低噪声驱动电路设计,本文深入分析了组成驱动电路的运算放大器的噪声模型,并根据噪声模型推导和计算电路输出噪声,提出低噪声电路设计方法,设计了极低噪声驱动电路。具体包括两个部分:设计了低噪声偏置电压电路,降低红外探测器固定图像噪声和散粒噪声;设计了低噪声模拟信号调理电路和全差分信号采集电路,降低红外模拟信号调理、传输和采集过程中引入的噪声。最终完成驱动电路的原理图设计和多层PCB的布局布线。其次,针对系统电源设计,深入研究不同电源设计技术的工作原理和设计原则,为系统电源设计提供理论依据。并结合系统电源的各项需求,如FPGA等数字电路要求电源具有高瞬态响应、高效率、大电流等特性,前端模拟电路要求电源具有低噪声、高精度等特性,以低噪声、高效率为出发点,提出多级多路的电源设计架构。并在此基础上,完成系统电源中各模块部分的原理图设计和多层PCB的布局布线。测试结果表明,本文设计实现的驱动电路偏置电压最低噪声有效值仅为6.12μV(1Hz~100KHz),证明了低噪声偏置电压电路的有效性;本文设计的系统电源整机效率可达75.5%,其中数字电源最低噪声仅为13.6mV,模拟电源噪声更是低于2mV,证明了低噪声、高效率系统电源设计的有效性。最终测得硬件电路等效噪声温差为7.319mK,进一步验证了本文所设计的驱动电路和系统电源的性能,为长波制冷红外热成像系统实现高灵敏度提供了有效保障。