体硅热膜传感器单片集成工艺的研究

针对MEMS热膜式传感器的发展趋势和在实用化过程中存在的问题,提出了一种新型的单片电路和体硅MEMS热膜式传感器实现集成制造的嵌入式CMOS工艺技术,解决了MEMS制造工艺和CMOS集成电路工艺之间存在的兼容性问题。通过这种嵌入式CMOS工艺技术,可以实现具备最小体积、最低成本的MEMS器件。通过这种嵌入式热膜式传感器和CMOS处理电路的单片集成制造工艺,实现了一款热膜式传感器和IC放大电路的集成部件,并完成了相关基本电性能测试和传感器功能的演示验证,证明了设计的工艺路线的可行性。     

基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式采集系统

设计了一种基于FPGA的CMOS传感器多模式采集系统,研究了普通模式、高速模式、TDI模式三种模式的开发及模式切换。在掌握CMOS面阵传感器的原理和特点的基础上,选用了合适的芯片及外围电路设计用于实现三种模式的CMOS面阵采集器。分析了三种模式下的CMOS面阵采集器的采集特点,采用以FPGA芯片为核心的硬件电路控制整个系统,用Verilog语言对FPGA芯片进行内部功能模块划分,包括模拟SCCB协议以完成对CMOS传感器内各寄存器的配置、开辟同步FIFO、RAM缓存等。最后对USB芯片固件及电脑驱动进行设计,并用VB与MATLAB混编的方式对图像数据进行处理并显示。     

低噪声CMOS图像传感器技术研究综述

文章总结了低噪声CMOS图像传感器代表性关键技术的最新研究进展。从CMOS图像传感器架构及各模块设计的角度,介绍了有源像素结构和图像传感器架构,分析了广泛采用的像素内源跟随CMOS图像传感器读出电路及其噪声等效模型,重点介绍了低噪声CMOS图像传感器关键技术,包括共享参考像素差分共源放大器技术、相关多采样技术、像素内斩波技术,以及相关技术的电路级实现方式。     

CMOS 兼容湿度传感器的研究进展

本文主要介绍几种与CMOS工艺兼容的湿度传感器的结构,工艺,特点以及处理电路,并对湿度传感器的发展趋势作了探讨。     

扩大感光动态范围的象限光电传感器的研究

介绍了一种可调整感光动态范围的象限传感器的设计。该传感器采用 0 .6微米 CMOS标准工艺制造 ,包含有 1 6× 1 6有源光电管阵列 ,相关二次采样 (CDS)电路 ,输出缓冲放大电路和数字控制电路几个主要功能模块 ,实现了象限传感器与 CMOS处理电路的兼容集成。该传感器对目标单帧传感的感光动态范围为 60 d B,通过变频二次扫描进行感光动态范围的调整后 ,传感器总的感光动态范围可以提高为 84d B。     

CMOS图像传感器技术在军事中的应用

超大规模集成技术的发展，CMOS图像传感器已显示出强劲的发展趋势。目前的CMOS图像传感器已在单芯片内集成了时序和控制电路、A/D转换、信号处理、自动增益控制，精密放大和存储等功能。文章介绍了CMOS图像传感器技术在军事中的应有情况。     

基于同步自适应匹配的模拟前端暗电流补偿方法研究

为抑制像素阵列在曝光阶段的暗电流对图像传感器动态范围和输出图像质量的影响,基于同步自适应的暗电流跟踪机制,提出一种电路与系统级暗电流积分补偿方法。通过采样输出有效光电信号,在无源处理阶段同步进行暗电流消除。该方法不仅可以补偿不同区域暗电流对有效光电信号的影响,而且可解决传统暗电流消除方法对读出电路动态范围会造成衰减的问题。基于该方法,在55 nm CMOS工艺下设计了一种752×512阵列规模的CMOS图像传感器,实现了完整的电路设计、版图设计与后端物理验证。结果显示,采用集成暗电流补偿技术的采样放大电路对暗电流最小补偿精度可以达到12 bit,补偿范围最大可以达到500 mV,单列功耗仅有15.84 μW,同时可实现1~4倍的增益,最小增益步进6.25%。实现了从模拟前端根除暗电流对CMOS图像传感器图像质量和动态范围的影响,为高端、高性能的CMOS图像传感器设计提供了一定的理论支撑。     

CMOS磁敏/光敏兼容传感器集成电路的设计

研制了一种新型的磁敏传感器和光敏象限传感器兼容的集成电路。该传感器采用0.6μm标准CMOS工艺制造,设计并实现了磁敏传感器、光敏象限传感器及其兼容的信号处理电路的单片集成,并采用有源预处理电路和相关二次采样电路进行磁敏和光敏信号的采集和降噪处理,具有较高的磁场灵敏度(0.0361T-1)感光灵敏度(2V/lx.s),实现了在一个芯片上同时传感磁信号和光信号的功能。     

CMOS图像传感器的硬复位电路研究

像素复位电路是CMOS图像传感器的重要组成部分,其特性直接影响着图像的质量.本文对CMOS APS图像传感器的动态范围、抗饱和能力、图像滞后以及非线性等性能进行了分析,并讨论了通过复位电路改善CMOS图像传感器性能的方法.在本文中,设计了两种带有抗饱和电路的硬复位电路,一种是采用传统的交叉耦合结构实现电压转换,另一种是基于改进的锁存器结构并增加阈值补偿管来实现,两种方案各具特点,分别适用不同的应用要求.仿真结果表明,两种电路方案均能够使动态范围提高2~3dB,增强像素抗饱和能力,同时消除了图像滞后与弱光下的非线性.     

CMOS电路中外部能耗控制模块的设计与实现

传统的大规模集成电路的功耗控制方法存在运算量高、精确度有限的问题。因此,基于双阈值低功耗技术设计并实现CMOS电路中外部能耗控制模块,采用双阈值电压技术通过较低阈值的晶体管设计CMOS能耗控制模块。通过高阈值电压的NMOS管控制低阈值模块,降低电路的泄露电流,使用低阈值模块中的NMOS管对CMOS门单元电路进行管理,提高门单元电路的运行效率,降低总体CMOS电路的功耗。采用双阈值技术设计CMOS电路的单边沿脉冲触发器,对触发器的时钟响应电路进行优化,确保时钟翻转通过数字信号进行管理,极大降低时钟翻转频率,减小电路动态功耗。实验结果表明,所设计模块具有较高的控制效率,较低的延迟和功耗,其控制下的CMOS电路节能效果显著。     

扇形分裂漏CMOS磁敏传感器集成电路

介绍了扇形分裂漏磁敏传感器集成电路的设计,并由0．6μm CMOS工艺实现。该集成电路以扇形分裂漏磁敏MOS管作为磁敏传感单元,并包含两次工作模式的开关阵列预处理电路、相关二次取样电路(CDS)和数字控制电路。该传感器集成电路实现了测量磁场的功能,并实现了在屏蔽磁场的工作模式下对噪声信号进行校正的功能,有效地消除了磁敏传感器及其信号处理电路的噪声影响。在工作频率为10 kHz时,磁敏传感器的灵敏度为2．62 V/T。     

一种基于CMOS工艺的二维风速传感器的设计和测试

给出了一种完全基于CM O S工艺的、能同时测量风速和风向的二维测风传感器的结构、工作原理及其测试结果。该传感器采用恒温差工作模式,热堆输出电压平均值反映芯片温度和环境温度的差,省去了测温二极管。风速测量采用热损失型原理,因此不存在速度量程问题;同时通过四周对称分布热堆的相对差分输出得到风向,风向的测试和风速无关。测试电路是由普通运放电路组成的控制和测试系统。经过风洞测试,风速的测量可以达到23m/s,风速分辨率达到0.5 m/s,风速的最大误差为0.5 m/s。传感器的反应时间为3~5秒,整个功率损耗约为500 mW。     

LGS声表面波双模温度传感器研究

该文研究了基于硅酸镓镧（La3Ga5SiO14,LGS）压电衬底的声表面波(SAW)谐振器的瑞利波模式谐振频率和体声波模式谐振频率的温度特性,并利用这两种模式构建了一种宽温度范围的具有线性输出特性的温度传感器。研究结果表明,基于LGS衬底的谐振器的瑞利波模式和体波模式的谐振频率均与温度成二次函数关系,且二阶频率温度系数接近,利用此特性构建的双模温度传感器测试结果和热电偶测试结果基本一致。该文提出的这种双模温度传感器可获得全温度范围的线性输出特性,可应用于LGS高温SAW温度传感器。     

基于倾斜光纤光栅的温度不敏感振动传感器

提出了一种基于倾斜光纤光栅与多模光纤相结合的温度不敏感振动传感器,其振动传感头是在倾斜光纤光栅与单模光纤之间加入一小段多模光纤所组成。倾斜光纤光栅的反射光谱有布拉格模和包层模两部分组成,其中多模光纤的作用是将倾斜光纤光栅反射包层模耦合到单模光纤的基模。倾斜光纤光栅包层模对外界振动很敏感,通过传感器的包层模平均输出功率完成对外界振动物理量测量。由于采用强度解调的方式,可以大大降低传感器装置的复杂性。实验表明：当传感器温度从20 ℃上升到70 ℃时,传感器的输出平均光功率均方根误差为0.01 μW,其反射光谱平均输出功率影响很小,故可以避免外界温度对测量结果的影响。     

基于PSD的微位移传感器建模的实现方法

为了正确反映基于光电位置敏感器(PSD)的微位移传感器的特性,首先介绍了一维光电位置敏感器的工作原理并分析了利用PSD结合光学三角测量法将位移信号转换成电压信号的工作原理,得出基于PSD的微位移传感器被测试件位移量与相关测量电路输出电压(S,V)关系特征,然后基于最小二乘估计算法基本原理,提出了运用MAT-LAB语言建立PSD的微位移传感器(S,V)关系特征的数学模型的方法,给出了建模的程序流程图以及仿真结果。     

基于聚酰亚胺基底的热线式剪切应力传感器

利用非硅微机械加工技术,制作了一种柔性热线式剪切应力微传感器。该传感器以聚酰亚胺膜为基底,可与被测曲面物体紧密贴合,具有较好的测量适应性和准确性。传感器采用线性度好、温度系数较高的铂金属制作敏感热线。为减少对被测流场的干扰且便于传感器的信号传输,传感器使用了背面引线结构。设计了恒温工作模式的传感器检测电路,并对电路的工作原理和参数设置进行了详细分析。对传感器进行了风洞实验,绘制得到剪切应力与输出电压的关系曲线。实验结果表明,设计制作的传感器及其电路可行。     

基于555时基电路的测温系统设计

介绍了一种以555时基集成电路和单片机构成的数字化温度测量电路及其工作原理。利用负温度系数热敏电阻PT100测量外界温度,通过555定时器构成的V／F转换器将温度传感器的阻值转换成脉冲信号,采用单片机的计数器测量脉冲信号,由查表法得到实际温度值,从而实现温度测量。提供了单片机的定时器／计数器的工作方式,给出了单片机温度测量的软件流程图。该系统体积小,成本低,实际运行表明具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力,可广泛应用于工业控制中。     

二维MEMS风速风向传感器的设计与测试

给出一种基于MEMS工艺的二维风速风向传感器的设计、制造以及测试结果。该传感器加热电阻采用圆形结构,四个测温电阻对称分布在芯片四周。传感器芯片在玻璃衬底上采用两步MEMS剥离工艺加工,加工工艺简单可靠。该传感器采用恒功率工作方式,利用热温差原理测量风速和风向。经过风洞测试,传感器可以完成360°风向检测,误差不超过10°。     

Pure Bending Characteristic of Tilted Fiber Bragg Grating

a novel structure of the pure macro- bending sensor based on the tilted fiber Bragg grating （TFBG） is proposed. The TFBG located in the half circle with the different diameters is bent at a constant angle with respect to the tilted grating planes. With the variations of the curvature, the core-mode resonance is unchanged and the transmission power of cladding modes detected by the photodiodes varies linearly with curvature, while the ghost mode changes by the form of two-order polynomial. So we can use the transmission power of ghost mode or other cladding modes to detect bending curvature as shape sensor. From a practical point of view, the sensor proposed here is simple, low cost and easy to implement. Moreover, it is possible to make a temperature-insensitive shape sensor due to the same temperature characteristic between the core mode and the cladding modes.