新型电流镜积分红外量子阱探测器读出电路的设计分析

设计了一种偏压可调电流镜积分(Current Mirroring Integration,CMI)红外量子阱探测器焦平面CMOS读出电路。该电路适应根据偏压调节响应波段的量子阱探测器,其中探测器偏压从0.61 V到1.55V范围内可调。由于CMI的电流反馈结构,使得输入阻抗接近0,注入效率达0.99;且积分电容可放在单元电路外,从而可以在一定的单元面积下,增大积分电容,提高了电荷处理能力和动态范围;为提高读出电路的性能,电路加入撇除(Skimming)方式的暗电流抑制电路。采用特许半导体(Chartered)0.35 m标准CMOS工艺对所设计的电路(16×1阵列)进行流片,测试结果表明:在电源电压为3.3V,积分电容为1.25pF时,电荷处理能力达到1.3×107个电子;输出摆幅达到1.76V;功耗为25mW;动态范围为75dB;测试结果显示CMI可应用于高性能FPA。     

量子阱太赫兹探测材料设计与生长的研究*

子带跃迁的量子阱结构太赫兹探测器具有响应速度快等特点,有广泛的应用前景,越来越受到研究 人员的关注。以量子力学基本原理,量子阱结构材料光吸收的特性,以及光导型探测器暗电流分析为基础,进行了 量子阱厚度、势垒层Al 含量和量子阱掺杂浓度等参数的AlGaAs/ GaAs 量子阱太赫兹探测材料结构设计,按照优化 后的外延参数进行了材料生长,获得了符合设计要求的探测材料。     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，信号读出时积分电容极易饱和，这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构，可有效提高积分时间，改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术，依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理，并比较各个结构的优缺点，针对不同电路结构的特点，通过典型电路仿真分析，确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。     

低维异质结构光存储单元的等效电路建模及模型

通过新型量子点-量子阱混合异质结构的光存储单元的实际测试结果进行了等效电路建模,运用模型描述响应电流与偏置电压以及器件电容与偏置电压之间的关系.将该新型光子存储器件的实验数据与建模仿真结果进行了对比,发现两者能较好地吻合,从而验证了等效电路模型的正确性.该模型用于实现对该光存储器件器响应信号的匹配读出,对该类型光电器件读出电路的研究具有指导作用.     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比.通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度.本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围.     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，信号读出时积分电容极易饱和，这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构，可有效提高积分时间，改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术，依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理，并比较各个结构的优缺点，针对不同电路结构的特点，通过典型电路仿真分析，确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。     

高灵敏度的量子效应探测器的建模和微光探测

针对新型量子点-量子阱光电探测器在不同的辐照功率和器件偏压下的电特性测试,采用曲线拟合的方法,得到不同辐照光功率下的I-V、C-V之间的函数关系,应用Verilog-A语言建立等效电路模型,然后利用电路模拟软件进行验证,为读出电路的设计提供准确的便于和读出电路一起模拟仿真的探测器模型。针对这种探测器低温下具有的暗电流小、灵敏度高、光电转换效率高等优点,设计了电容反馈互阻放大器(CTIA)和相关双采样(CDS)结构的读出电路。芯片集成后和2×8阵列的量子效应探测器封装在陶瓷基板上,低温下(77 K)采用633 nm He-Ne激光聚焦照射探测器,测试得到探测器的微光响应电压。实验结果表明,当器件在50 pW光功率、29.3μs的积分时间、偏压约-3.1 V时,读出电路与探测器对接后12个像元有响应电压;增大光功率至500 pW时,16个像元都有响应;读出电路与探测器对接后平均响应电压为18 mV,平均电压响应率达到3.6×107 V/W。     

薄膜型热释电探测器红外响应模型分析

在进行热释电焦平面探测器ROIC（读出电路）设计时，必须充分考虑热释电探测器的红外响应特性，并根据探测器等效电路的SPICE模型进行设计仿真。从热释电探测器的热平衡方程出发，在Matlab平台上分析模拟了探测器对脉冲函数调制状态下的瞬态响应，并根据提供的薄膜材料参数在具体应用中建立了热释电探测器的等效电路模型。把探测器等效电路模型与SFD（源跟随器）型输入单元读出电路连接后进行模拟仿真，分析了不同条件下热释电探测器／读出电路组件的响应特性。     

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下.由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出.采用将电压 电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路.该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围.电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2V,输出电压的非均匀性下降了70％,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义.     

背景暗电流抑制的红外探测器读出电路输入级设计

主要研究红外探测器读出电路的输入级设计,针对短波红外信号,电容反馈互导放大器型(CTIA)读出电路具有高注入效率的特点。本文设计了一种带有背景暗电流抑制的CTIA型读出电路输入级结构,该结构在77 K低温环境,大于300μs的长积分时间工作。探测器接收短波小信号,注入电流0~800 pA,与传统的CTIA型读出电路输入级相比,有效实现对背景暗电流的抑制作用,提供探测器偏压的稳定度提高93.2%,同时,积分线性度达到99.97%,具有良好的积分均匀性、灵敏度和动态范围。     

评述术语"电流模电路"和"电流反馈运算放大器"

近年来电子电路文献中出现两个新术语"电流模电路"和"电流反馈运算放大器",它们各自具有若干特点.本文针对这两个术语的科学性以及这些电路是否真正具备这些特点提出一些自己的想法.     

大功率LED照明电路高效驱动技术研究

大功率发光二极管因其良好的性能在照明中得到广泛应用。介绍了发光二极管的电特性,并根据并联、串联的特点,对具有较好稳定性与可靠性的LED串并联组合电路加以分析。研究了用恒定输出电流驱动大功率LED组的反激式电路．并给出电路参数设计。根据驱动方法,构建了10．0V／1．10A的输出电路原型,并在额定负荷与过载负荷下进行测试,以检验电流的稳定性。试验结果表明,这个LED驱动电路精度高、性能稳定、效率高,说明所提出的方法对于驱动大功率发光二极管是切实可行的。     

多通道高频行波电流信号采集电路原理及应用

主要阐述一种新型的高压输电线路故障监测的多通道高频行波电流信号采集电路.传统的单通道信号采集方式无法兼顾实际中出现的各种故障电流幅值的情况满足,本电路采用8个不同阻值采样电阻及一多通道选择开关来循环采样.由于利用了信号取样电路对采样信号进行变比转化,在输电线路电流较小时选用较大变比的一路信号,在电流较大时选用变比较小的一路信号,可以在保证信号不饱和失真的前提下采集到高精度的高频行波电流信号.     

Circuit Design of a High Speed and Low Power CMOS Continuous-time Current Comparator

Current comparator is a fundamental component of current-mode analog integrated circuits. A novel high-performance continuous-time CMOS current comparator is proposed in this paper, which comprises one CMOS complementary amplifier, two resistive-load amplifiers and two CMOS inverters. A MOS resistor is used as the CMOS complementary amplifier's negative feedback. Because the voltage swings of the CMOS complementary amplifier are reduced by low input and output resistances, the delay time of the current comparator is shortened. Its power consumption can be reduced rapidly with the increase of input current. Simulation results based on 1.2 m CMOS process model show the speed of the novel current comparator is comparable with those of the existing fastest CMOS current comparators, and its power consumption is the lowest, so it has the smallest power-delay product. Furthermore, the new current comparator occupies small area and is process-robust, so it is very suitable to high-speed and low-power applications.     

一种新型的高性能CMOS电流比较器电路

分析了目前几种高性能连续时间 CMOS电流比较器的优缺点 ,提出了一种新型 CMOS电流比较器电路 .它包含一组具有负反馈电阻的 CMOS互补放大器、两组电阻负载放大器和两组 CMOS反相器 .由于 CMOS互补放大器的负反馈电阻降低了它的输入、输出阻抗 ,从而使电压的变化幅度减小 ,所以该电流比较器具有较短的瞬态响应时间和较快的速度 .电阻负载放大器的使用减小了电路的功耗 .利用 1.2 μm CMOS工艺 HSPICE模型参数对该电流比较器的性能进行了模拟 ,结果表明该电路的瞬态响应时间达到目前最快的 CMOS电流比较器的水平 ,而功耗则低于这些比较器 ,具有最大的速     

电流控制差分电压输入电流传输器设计及应用

设计了一种电流控制差分电压输入电流传输器的结构。较之前的相关文献,文中设计的电路结构具有较高的电路性能,在具有功耗低的同时,X端寄生电阻范围大。除此之外,跨导线性环结构只使用NMOS构成,无PMOS处理交流信号使得电路带宽性能得到提高;电路采用轨对轨输入,使得输入电压范围得到扩展。     

抑制背景电流的红外焦平面单元读出电路

随着非制冷红外焦平面阵列技术的发展,红外读出电路的设计变得越来越重要。设计了一种带有背景电流抑制功能的红外焦平面单元读出电路,该读出电路在改进后的第一代开关电流电路的基础上实现背景电流抑制功能。详细阐述了该系统电路的整体架构和工作原理,并用Spectre仿真软件实现了电路的仿真。结果表明该方案可以抑制背景电流,实现红外读出功能。     

瞬间变化电流检测仪的设计和应用

设计一种基于短路电流放大器的瞬间变化电流的检测仪,并对其电路工作原理和测量精度做了分析。该检测仪适合于要求损耗较小和待测回路电阻较小时的瞬变电流检测,可作为物理及电子实验低成本的检测仪器,用于单根导线电磁感应现象等实验。     

一种基于Brokaw带隙基准上电复位电路的设计

为了解决传统上电复位电路电源阈值电压受工艺和温度的影响,提出了以Brokaw带隙基准源为基础结构,由采样电路、电流比较电路和电平转换电路等模块组成的可实现精确复位的上电复位电路。增加带迟滞功能的设计,减小了电源噪声对输出电路的影响。采用0.5μm CMOS工艺并对电路进行仿真。结果显示该电路工作在5 V电源电压,典型工艺和温度下电源阈值为3.19 V,在不同的工艺和温度下对电源阈值的影响较小,误差范围在0.31%~4.7%。     

通用电流模式双二次节的实现

文中基于ＫＨＮ电路结构，使用第二代改进电流传送器，提出二阶滤波器的电流模式实现电路，该电路能实现低通，带通，高通，全通，带阻及陷波等各种二阶滤波器函数。同时该电路具有输入阻抗低，输出阻抗高、元件灵敏度低等优点，易于级联实现各种高阶电流滤波器函数，另外该电路也便于集成实现。