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相似文献
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1.
深低温、低功耗、低噪声微型前置放大器   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了降低红外系统的噪声,提出了一种新的电路结构,利用单端折叠共源共栅结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,设计了一种在深低温(100K左右)工作的高性能低功耗、低噪声前置放大器。分析了其噪声特性,并提出了减少噪声的措施,仿真结果显示该前置放大器的输出电压噪声很小,3dB带宽大于10kHz。此前置放大器用1.2μm的标准CMOS工艺制造完成,四单元芯片的大小为2.1mm×2.9mm。经测试,这种前置放大器在深低温下能正常工作,反馈电阻大小为兆欧级,等效输入噪声电流仅0.03pA/Hz1/2,单元功耗小于1mW,与红外探测器连接后工作正常,线性度较好。  相似文献   

2.
利用single-ended folded-cascode 结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,实现了一种在77K工作的高性能低功耗、低噪声前置放大器.分析了它的噪声特性,提出了减少噪声的措施.此前置放大器用1.2μm的标准CMOS工艺制造完成.经过测试,这种前置放大器在低温77K下能正常工作,反馈电阻大小为兆欧级,线性度达到了1%,等效输入噪声电流仅0.03pA/Hz,功耗小于1mW.  相似文献   

3.
利用single-ehded folded-cascode结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,实现了一种在77K工作的高性能低功耗、低噪声前置放大器.分析了它的噪声特性,提出了减少噪声的措施.此前置放大器用1.2μm的标准CMOS工艺制造完成.经过测试,这种前置放大器在低温77K下能正常工作,反馈电阻大小为兆欧级,线性度达到了1%,等效输入噪声电流仅0.03pA/Hz,功耗小于1mW.  相似文献   

4.
通过PSPICE5.0的模型参数提取工具PARTS软件,提取并确定了低温低频低噪声双极晶体管的器件模型参数,利用PSPICE5.0对低温红外前置放大器进行了计算机辅助设计和优化,成功地对双极模拟电路进行了温度为120K(—153℃)的多种模拟分析。采用MCM技术制作出了混合集成低温红外前置放大器,实际电路的CAT测试结果与计算机辅助设计结果相吻合。  相似文献   

5.
通过PSPICE5.0的模型参数提以工具PARTS软件,提取并确定了低温低频低噪声双极晶体管的器件模型参数,利用PSPICE5.0对低温红外前置放大器进行了计算机辅助设计和优化,成功地对双极模拟电路进行了温度为120K(-153℃)的多种模拟分析。采用MCM技术制作出了混合集成低温红外前置放大器,实际电路的CAT测试结果与计算机辅助设计结果相吻合。  相似文献   

6.
景新幸  刘东来 《微电子学》2012,42(2):150-153
传声器集成电路将接收到的麦克风声音信号转换成电流信号,再由前置放大器放大成电压信号。通常,当声音信号很微弱时,放大器放大声音信号时也放大了噪声,造成被放大的声音信号的信噪比很低。对两种电路进行了仿真试验,比较了Claus前置放大器和Eduard CMOS前置放大器的噪声特点。采用0.18μm CMOS工艺进行仿真,分析了电路的噪声频谱密度,提出了一种改进型CMOS前置放大器,有效地改善了前置放大器的信噪比。  相似文献   

7.
前置放大器与高阻抗有机光导探测器的匹配研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
红外有机半导体探测器是一个新兴红外研究领域,并有着广阔的、诱人的应用前景.而与之匹配的前置放大器,不但是展现材料和器件光电特性的核心部件,而且其性能将最终制约探测器的应用范围.研究了红外有机半导体光导探测器与前置放大器的偏置方式、耦合方法和噪声特性等关键技术,并结合实验测试结果,系统讨论了有机高阻光导探测器与前置放大器匹配设计的一般规律.  相似文献   

8.
对于空间技术和天文观测中应用的1~5μm大气窗口的高灵敏红外探测系统,前置放大器已经开始成为限制灵敏度的重要因素。对前置放大器的要求,除了尽可能低的噪声外,其频率响应及动态范围也应满足一定的要求。为了改善引线电容对频率特性的影响,同时也减小低温下引线的微音效应,前置放大器的输入级尽可能靠近工作于低温下的探测器是必要的。因此,研究结型场效应管(JFET)  相似文献   

9.
本文介绍在低温下工作的掺杂半导体辐射热计和光电导红外探测器的有关设计方程式。评鉴相应的前置放大器并研究探测器和前置放大器组合时可能产生的噪声性能。  相似文献   

10.
低温红外目标源是测试和标定低温红外传感器的响应线性度和非均匀性的关键测试设备.对所研制的低温红外目标源设备的工作原理进行了论述,同时基于有限元分析方法,以ANSYS 软件为载体对黑体面源控温方式及温度场分布进行模拟分析,并进行了测温实验.结果表明:所研制的低温红外目标源结构设计合理,仿真温度场与实测温度场分布规律一致,控温精度不大于0.5 K,黑体面源温度分布均匀,表面温差不大于0.2 K,稳定性好(0.1 K/min),可以满足低温红外系统的测试和检定要求.  相似文献   

11.
This paper presents the first Flash analog-to-digital converter (ADC) in standard CMOS technology that functions from 300 $~$K (room temperature) down to 4.2$~$K. It has been designed to operate in cryogenic sensor systems as they are cooled from room temperature to their final cryogenic operating temperature. In order to preserve the circuit's performance over this wide temperature range, even in the presence of temperature-induced transistor anomalies, dedicated architecture and switching schemes are employed. SPICE models for adequate circuit simulation at 4.2 K have been extracted. A first prototype of the chosen architecture, an 8-bit ADC in a standard 0.7$ muhbox{m}$ CMOS technology, achieves a differential nonlinearity (DNL) of 0.5 LSB at room temperature and 1 LSB at 4.2 K at a sampling frequency of 12.5 kHz.   相似文献   

12.
讨论了在极端低温下,硅基半导体在器件级和电路级特性的研究进展。在器件级,分析了极端低温下体硅器件和SOI器件常规电学特性的异常变化,讨论了一些只在极端低温下出现的特殊效应,如载流子冻结效应,阐述了极端低温下提取器件参数的方法。在电路级,分析了极端低温下反相器、CMOS运算放大器和DRAM的性能相对于常温下的变化,对比了极端低温下不同结构的电路在性能和稳定性方面的差异。最后,介绍了国内外相关研究领域的现状,并提出了未来极端低温微电子技术的发展方向。  相似文献   

13.
14.
刘文永  冯琪  丁瑞军 《激光与红外》2007,37(13):990-992
在深低温下(T<50K),CMOS器件会出现Kink效应,即I-V特性曲线会发生扭曲。当漏源电压较大时(Vds>4V),漏电流突然加大,电流曲线偏离正常的平方关系。本文通过实验表明,Kink效应对CMOS读出电路中的一些电路结构产生较严重的影响,Kink效应会导致源跟随器输出产生严重的非线性;对于共源放大器和两级运放,Kink效应会使其增益产生非线性。最后,针对影响低温读出电路性能的Kink效应进行分析和研究,提出在低温CMOS读出集成电路设计中如何解决这些问题的方案。  相似文献   

15.
由于能够减小系统自身的热噪声和提高系统信噪比,低温光学是实现高灵敏度红外探测的必要手段。提出了一种将脉冲管制冷机用作冷源的透射式低温光学系统。这种新型低温光学系统可用于体积和重量受限而又需要进行高灵敏度红外探测的场合。从光学设计、光机结构设计和内部热噪声分析等方面说明了透射式低温光学系统的设计过程。搭建了用于对脉冲管制冷机冷却光学系统的可行性进行验证的试验系统,并从系统内部热噪声的角度对低温光学的有效性进行了验证。实验结果表明,经过3 h,透镜温度由300 K降至设计温度150 K,继续降温则可达到最低温度105 K。测试过程中,透镜保持完好,验证了将脉冲管制冷机用作冷源的可行性。用黑体和320×256元碲镉汞探测器对光学系统自身的热噪声进行了测试。结果表明,当光学系统的温度从300 K降至215 K时,其自身热辐射减少了75%。这与理论分析结果一致,验证了低温光学降噪的有效性。  相似文献   

16.
俞兵  范纪红  袁林光  李燕  郭磊  王啸  储隽伟  秦艳  孙宇楠  张灯  尤越  金伟其 《红外与激光工程》2022,51(9):20210984-1-20210984-8
为了实现低温辐射计工作温度4 K条件下吸收腔吸收率的测量,研究了变温条件下吸收腔吸收率的测量方法。通过在低温辐射计布儒斯特窗口前设计反射监测组件,并控制低温辐射计工作在10?6 Pa的真空环境下,调节低温辐射计制冷温度,分别测量室温条件和不同温度条件下低温辐射计吸收腔在632.8 nm处的反射信号,结合利用传统积分球法在室温条件下低温辐射计吸收腔632.8 nm处反射率的测量结果,通过计算可精确得到不同温度条件下低温辐射计吸收腔的吸收率。实验测量吸收腔在室温条件和4 K温度条件下的吸收率,分别为0.99976和0.99971,对4 K条件下低温辐射计吸收腔吸收率的测量不确定度进行评定,得到的结果显示其相对扩展不确定度为0.005%(k=2)。  相似文献   

17.
王兆利  梁惊涛  赵密广  陈厚磊  王娟  卫铃佼 《红外与激光工程》2019,48(2):218006-0218006(11)
低温光学能够降低红外光学系统自身热噪声,有效提高探测灵敏度。支撑结构是实现光学系统在低温下正常工作的关键部件。设计的透射式低温光学系统工作温度为150 K,采用脉冲管制冷机这种新型机械式低温制冷机做冷源。因制冷机冷指直径较小,直接冷却光学透镜会在透镜内部产生较大温差,影响成像质量,为此设计了一种新型支撑结构,一方面设计了新型的轴向支撑和径向支撑用来减少透镜在低温下的形变,另一方面建立了透镜与脉冲管制冷机之间的传热模型,来指导支撑结构热设计,减小透镜内部温差。最后,对透镜支撑的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3 h,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好地保护了透镜并且在降温过程中透镜内部温差小于1 K。当温度从300 K降低到150 K时,光学表面的最大变形小于1(1=632.8 nm)。支撑结构从机械和热学性能上满足了低温光学系统的需要,为机械式制冷机冷却光学系统的光机结构设计提供了一种新选择。  相似文献   

18.
The ETA 10 liquid-nitrogen-cooled supercomputer system   总被引:1,自引:0,他引:1  
A supercomputer using CMOS circuit technology operating at liquid-nitrogen temperatures is discussed. As many as 2000 packaged circuit chips of up to 20000 gates each operate at a temperature below 90 K (which approximately doubles the speed of the circuit chips). Extensive utilization of built-in self-test provides for device and interconnect testability from the wafer at the foundry to the central processor product immersed in nitrogen. The devices are packaged and interconnected with special attention to materials choices to assure reliability of the connection structures. Laboratory cryogenic cycling studies at the device and printed-circuit-board levels are reported. Heat-transfer experiments conducted to validate nucleate boiling peak heat-flux limits of ~12 W/cm2 in liquid nitrogen are described. A vacuum-jacketed cryostat vessel provides the central processor chips with their liquid-nitrogen environment and allows several thousand signal wires to connect to them with minimal heat leak. A closed-loop cryogenic refrigeration system that recondenses the gaseous nitrogen generated from the boiling heat transfer in the cryostat is described  相似文献   

19.
When designing and studying circuits operating at cryogenic temperatures understanding local heating within the circuits is critical due to the temperature dependence of transistor and noise behavior. Local heating effects of a CMOS ring oscillator and current comparator were investigated at T=4.2 K. In two cases, the temperature near the circuit was measured with an integrated thermometer. A lumped element equivalent electrical circuit SPICE model that accounts for the strongly temperature dependent thermal conductivities and special 4.2 K heat sinking considerations was developed. The temperature dependence on power is solved numerically with a SPICE package, and the results are typically within 3σ of the measured values for local heating ranging from to over 100 K.  相似文献   

20.
This brief presents a complete set of CMOS basic building blocks for low-cost scanning infrared (IR) cryogenic imagers. Low-power and compact novel circuits are proposed for single-capacitor integration and correlated double sampling, embedded pixel test, pixel charge-multiplexing and video composition and buffering. In order to validate the new basic building blocks, experimental results are reported in standard 0.35-mum CMOS technology for a 50 mum x 100 mum active pixel cell operating at 77 K. Based on the proposed circuits, IR imagers capable of capturing up to 256 x 2560 pixels at 25 fps can be implemented.  相似文献   

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