一种4 M-Pixel/s 4通道X射线CCD读出电路

本文设计了一种4 M-pixel/s 4通道X射线CCD读出电路.为加快读出速度,采用相同的4个通道并行处理CCD信号,每通道由2个3阶3位增量型ΣΔ模数转换器(I-ΣΔADC)交替采样CCD信号进行量化.在调制器结构中引入环路延时迁移(SLD)缓解紧张的时序.设计实例采用0.35μm 2P4M CMOS工艺实现,芯片工作在3.3V电源电压和64MHz时钟频率下,设计获得前端电路折算到输入的等效积分噪声为13.53μV,积分非线性为0.009 6%,功耗为1.35W.     

一种单端输入的CMOS图像传感器设计

设计了一种应用于红外上转换系统的CMOS读出电路,利用单端放大器的CTIA方式进行读出,克服了传统差分输入放大器管子多、需要米勒补偿电容、版图占用面积大的缺点,有效地减小了电路在像元中占的面积。积分电容采用80 fF,使满阱电子数达到40万个,动态范围大于60 dB。利用相关双采样电路有效地降低了读出噪声,输出总噪声小于0.5 mV。在版图设计中采用了奇偶对称方式,有效地提高了光敏区的占空比。经测试,该电路工作正常,成像清晰,性能良好。     

红外探测器的读出电路设计

为减少电路功耗和噪声,基于0.35μm n-well CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺,设计了320×240焦平面探测阵列的读出电路。该电路给出了一种新型单级电容跨导放大器,采样保持电路为相关双采样电路。电容跨导放大器采用稳定的偏置电路。该电路每帧图像的输出时间为10 ms,输出图像为100帧/s。     

具有零偏补偿功能的电容式微加速度计接口电路

为了实现了电容式传感器和其他信号处理电路之间的接口,提出了一种电容式传感器接口电路。该接口电路基于开关电容技术,采用采样电荷结构,并在其前端读出电路采用采样开关噪声消除技术,在0.35μm 2P-4 M CMOS标准工艺下设计并流片实现,且特别适用于开环或力平衡闭环电容式微加速度计和振动角速度陀螺仪应用。测试结果表明:在1 MHz的采样时钟下,该接口电路取得了约5.35 aF的电容分辨率和约0.173 aF.Hz-1/2的噪声基底。     

粒子探测器读出电路中模数转化器建模及参数设计

在基于数字信号处理的粒子探测器读出电路设计中,模数转化器(analog to digital converter,ADC)是一个关键的模块。ADC的采样率和精度是限制探测系统达到最佳噪声性能的主要参数。基于Matlab的Simulink环境建立了粒子探测器读出电路中ADC的仿真模型,并通过Matlab仿真验证了模数转化器的采样速度、精度对系统噪声的影响,给出了在基于数字信号处理的粒子探测器读出电路设计中,模数转换器的参数设计方案。     

非致冷红外焦平面使用的CMOS读出电路噪声分析

从微测辐射热计的红外辐射响应特性入手．分析其焦平面阵列的CMOS读出电路工作原理,指出读出电路的主要性能指标要求,讨论影响性能的重要因素噪声的特点,为微测辐射热计焦平面阵列CMOS读出电路的设计遵定必要的理论基础。     

单端CTIA型读出电路线性度的研究及优化设计

对单端电容跨阻抗放大器读出电路的非线性进行了理论研究,详细分析了积分电路、采样保持电路、行选电路对非线性的影响。在此基础上,为提高读出电路的线性度,提出在积分电路中引入增益自举结构以及行选电路中采用转移电荷电路替代传统源跟随电路的方法。具体电路采用CSMC DPTM 0.5μm工艺实现,在输入积分光电流为2.0nA~26.5nA的范围内,读出电路的非线性度仅为0.05%。     

一种低功耗GaN基紫外焦平面读出电路设计

针对GaN基紫外焦平面,采用单端放大器的CTIA结构作为输入级,设计了一种小面积低功耗的读出电路,分析了电路的电荷增益、注入效率、功耗与噪声等性能指标。通过使用边积分边读出模式工作,电路功耗显著下降,当面阵大小为M×N时,仅与列数N有关。仿真结果表明,电路工作正常,电荷增益为1.6μV/e,注入效率可达96.8%,输出线性度大于99%,对噪声具有很好的抑制作用。     

具备时间延迟积分的高性能线阵288×4 CMOS读出电路

描述了一种高性能CMOS线阵288×4读出电路的设计.该读出电路是一个大规模混合信号电路,集成了时间延迟积分以提高信噪比,实现了缺陷像素剔除以提高阵列的可靠性.其他特征包括积分时间可调,多级增益,双向扫描,超采样,以及内建电测试.该芯片采用1.2μm双层多晶硅双层金属CMOS工艺.测量得到的总功耗约为24mW,工作电压5V.     

CTIA型读出电路的噪声抑制

分析和讨论了红外焦平面阵列CMOS读出电路中几种常见的噪声及其抑制技术,对电容反馈互导放大器(CTIA)型红外焦平面读出电路,给出了噪声抑制的仿真结果。     

新型低功耗320×288 IR ROIC 中列读出级的设计

介绍了320×288红外(IR)读出电路(ROIC)中列读出级的低功耗设计。采用新型的主从两级放大的列读出结构和输出总线分割技术相结合。其中主放大器完成电荷到电压的转换,从放大器完成对输出总线的驱动来满足一定的读出速度,总线分割是把320列分组来减少输出总线上的负载电容。通过spice的仿真可以发现,与传统的列读出级相比,这种新型结构的功耗由原来的47mW降到了现在的6.74mW,节省了80%以上的功耗。     

新型低功耗320×288 IR ROIC中列读出级的设计

介绍了320×288红外（IR）读出电路（ROIC）中列读出级的低功耗设计。采用新型的主从两级放大的列读出结构和输出总线分割技术相结合。其中主放大器完成电荷到电压的转换,从放大器完成对输出总线的驱动来满足一定的读出速度,总线分割是把320列分组来减少输出总线上的负载电容。通过spice的仿真可以发现,与传统的列读出级相比,这种新型结构的功耗由原来的47mW降到了现在的6.74mW,节省了80％以上的功耗。     

新型低功耗QSBDI红外读出电路设计

提出了一种新型红外读出电路的像素结构--四像素共用BDI结构(Quad-Share Buffered Direct-Injection: QSBDI).在这种电路结构中,4个相邻的像素共用一个反馈放大器.在开关的控制下,像素可以实现积分然后读出(ITR)和积分同时读出(IWR)功能.在30 μm×30 μm的像素面积中,实现了略大于0.9 pF的电容和4.2 pC的电荷存储能力,平均功耗只有500 nW.在实现低功耗的同时,该结构使像素级的固定模式噪声(FPN)只来源于局部的失配,与整个像素阵列的失配无关,从而使得这种像素结构非常适用于大规模2-D 读出电路(Readout IC:ROIC).后续的版图设计以及后仿真也表明这种像素结构是一种非常实用的像素结构.基于该结构的128×128的测试芯片已经设计完成,将在0.5 μm工艺下进行流片测试.     

SSPD的低抖动SFQ信号读数

运用单磁通量量子(SFQ)读取技术的超导单光子探测器(SSPD)可以实现低抖动信号的读出。通过优化SFQ读出电路的电路参数,输入电流灵敏度被改善到10μA以下,且该结果比SSPD典型的临界电流小。实验使用脉冲发生器作为输入脉冲源,结果显示测出的SFQ读出电路的抖动值远低于目前测量装置系统超过15μA的抖动电流值。SSPD连接到SFQ读出电路的测量抖动值在37 ps的半高全宽(FWHM)时的SSPD偏置电流约为18μA,这是对传统的没有SFQ读出电路,抖动为67 ps的FWHM的显著提高。     

适于MEMS加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器

提出了一种适于MEMS电容加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器,带宽调节范围为100～8000 kHz。信号频率低于500 Hz时选用开关电容低通滤波器,高于500 Hz的信号则由连续时间低通滤波器来处理。该低通滤波器采用1.2 μm的2P2M的N-阱CMOS工艺实现。设计中分析并解决了因时钟信号引起的制约开关性能的因素：优化的开关时序消除了电荷注入引起的非线性;时钟馈通敏感节点增加虚拟开关抵消了耦合电荷;高PSRR共源共栅折叠式差分输入结构,有效地抑制了来自电源的干扰,改善了电路的性能。     

红外探测器与读出电路耦合方法研究

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件，不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列，都需用读出电路来多路传输信号并减少阵列输出信号的数目。该文综述了红外焦平面阵列的发展现状；分析了焦平面输入电路在红外探测器和读出电路之间耦合的重要性；初步探讨了在红外探测器与读出电路之耦合方法；讨论了在器件优化设计中，如何合理选择焦平面输入电路方式。     

320×256红外焦平面阵列读出电路的设计

提出了一种320×256红外焦平面阵列读出电路的原理及电路设计,采用直接注入的单元电路,在给定的单元面积内可以获得较大的积分电容。相关的320×256阵列读出电路已经在0.5μm双层多晶三层铝N阱CMOS工艺线上实现,整体芯片的面积为9.0 mm×11.2 mm。实测结果表明芯片在常温和低温77 K时都工作正常,工作频率大于5 MHz,整电路的功耗为48 mW左右,动态范围是75 dB,噪声电压为0.5 mV。     

用于红外焦平面读出电路的增量/循环混合型模数转换器

为红外焦平面阵列读出电路设计了一个列并行的混合型模数转换器, 转换过程分为两级: 增量型转换器和循环型转换器, 兼顾精度和转换速度的要求。电路在0.35 μm XFAB工艺下设计, 模拟电源为5 V, 数字电源为3.3 V。此转换器可以转换0~3.2 V的电压, 输出数字信号为14 bit, 时钟频率5 MHz时转换周期为27.6 μs。     

一种新型电荷放大器的设计方法与电路

介绍了一种新的电荷放大器的方法和电路。该电路主要由电流转换电路、恒流源电路、积分电路、模拟开关电路等组成,其突出特点是转换速度快、电路简单及输人信号范围大,适合构建成多路,在传感器测量系统中有着广泛地应用前景。