一种新型非制冷红外焦平面读出电路的设计

非制冷红外焦平面读出电路具有低功耗、高分辨率等特点,并且具有电路结构简单、低功耗、高清晰度的电路芯片,其主要用于红外成像设备。基于TSMC 0.18 μm工艺,研究并设计了一种384×288像元阵列非制冷红外焦平面读出电路,包含非均匀消除模块、像元电路模块和电容反馈互导放大器(CTIA)。对电路进行仿真,结果显示积分电...     

CZT像素核辐射探测器读出电路的设计

CZT作为一种新型室温核辐射探测器材料,适用范围广泛,设计一种有效的CZT读出电路意义重大。采用CMOS技术设计了一种高分辨率、低功耗的CZT像素核辐射探测器读出电路。该读出电路包括电荷敏感型前置运放、整形滤波网络、放大级。运放采用PMOS输入折叠共源共栅结构,滤波网络采用简单的RC—CR结构。在GPDK 0.18μm CMOS工艺下进行的仿真,表明该读出电路的灵敏度为0.3mV/keV,探测能量范围为20～200 keV,单信道功耗为1 mW。     

微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的模拟与设计

针对微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的单芯片集成化设计,在研究分析微型法-珀腔阵列光谱探测器的结构和工作原理的基础上,提出了基于2μm标准CMOS工艺的8位线阵微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路方案,研究了电路中各元器件的结构与结构参数,在ORCAD软件平台下完成了读出电路各单元电路与系统电路的设计、仿真与优化,利用TANNER软件完成了微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的版图设计及版图验证。该电路工作电压为 5 V,总功耗为4.82μW,版图面积0.37 mm×0.22 mm。     

红外焦平面阵列的CMO S读出电路结构评述

红外焦平面阵列是获取景物红外光辐射信息的重要光电器件。读出电路是其关键部件,良好的读出电路性能在红外焦平面阵列中发挥着重要的作用。列举了一些最新的CMOS读出电路单元结构,并对它们各自的特点作了简要的比较,给出了一些结构对应芯片上的主要参数,最后,简单介绍了读出电路的未来发展方向。     

硅CMOS红外焦平面64×64元读出电路

介绍了一种红外焦平面64×64元读出电路的主要工作原理、工艺设计及测试技术。根据电路实际的应用和性能需求调节设计和工艺参数,通过对红外探测器产生的信号进行积分、取样,并在DIC-8032测试系统上利用特殊的测试方法完成电路的测试,从而使电路达到最佳性能指标。     

激光捕获系统的信号采集与处理

为了获得高对比度、宽测量范围的InGaAs红外焦平面探测器输出的视频图像,结合成像型激光捕获系统原理分析设计了焦平面探测器与LM98640模数转换芯片的接口电路。首先确定了LM98640的采样模式,并配置其内部参考电平以满足探测器输出信号的转换范围,同时保留一定余量使ADC满足较强激光入射时探测器输出更大范围信号的转换区间。实验结果表明,设计的系统能够实现波长532 nm、1064 nm和1550 nm的激光捕捉,利用软件对光斑图像进行处理可以获得入射激光的具体信息。系统可以实现空间可见光、短波红外范围激光信号的捕捉与识别,解决了较大范围波长内激光的识别问题,提高了输出图像对比度。     

以Si3N4作增透膜的Si基Ge量子点探测器的研究

设计并制作了以Si3N4作增透膜的Si基Ge量子点红外探测器.采用气态源分子束外延(GSMBE)方法在Si(100)衬底上生长了20层的自组织Ge量子点.在此基础上,流水制作了p-i-n结构的量子点红外探测器.为了提高探测器的响应度,采用Si3N4作为增透膜以增强探测器对入射光的吸收.用传输矩阵方法模拟的结果显示,185上nm厚的Si3N4增透膜可以使探测器在1310 nm波长处具有较高的吸收率.根据此结果,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在探测器表面淀积了185 nm的Si3N4.在室温下,测得量子点探测器在1.31μm处的响应度为8.5 mA/W,跟没有增透膜的器件相比,响应度提高了将近30倍.     

焦平面阵列读出电路研究和应用

焦平面(FPA)如果要获得较好的探测性能,就必须尽可能提高探测器的信噪比.读出电路因为可以很好地改善探测器的性能,获得快速的研究和发展,现已发展出多种结构形式,应用越来越广泛.本文主要介绍了各种读出电路的结构和应用.     

硅CMOS红外焦平面64×64元读出电路

介绍了一种红外焦平面64×64元读出电路的主要工作原理、工艺设计及测试技术。根据电路实际的应用和性能需求调节设计和工艺参数,通过对红外探测器产生的信号进行积分、取样,并在DIC-8032测试系统上利用特殊的测试方法完成电路的测试,从而使电路达到最佳性能指标。     

一种用于MEMS陀螺的高精度电容读出电路的设计

针对电容式MEMS陀螺,设计了一种高精度CMOS接口读出电路。从理论上分析了接口寄生电容、器件的不匹配对接口电路的影响,采用连续时间电压读出方式的检测方法,设计了一款带有输入输出共模反馈的低噪声全差分电荷运算放大器,输入输出共模电压稳定在2.5V,输入端的噪声电压为9nV。载波调制技术用来消除低频闪烁噪声。在Cadence中对设计的接口电路进行仿真分析,并采用PCB电路板进行了实验。结果显示所提出的接口电路不仅消除了大部分寄生电容的影响,抑制了大部分的耦合信号和噪声信号,而且减小了由于器件的不匹配产生的失调电压对电容分辨率的影响,电路Cadence仿真的电容分辨率可达0.13aF/(Hz)~1/2,能满足惯导级的需求。     

基于SDRAM的高速大容量红外信号模拟器的实现

针对红外图像数据量大,传输速度快的特点,提出了一种以SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存储器)作为缓存器的实现方案;利用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,解决了SDRAM的不同猝发长度读写和动态刷新等关键技术,实现了SDRAM高速接口电路;经调试,本接口电路可以按照红外探测器的时序送出图像数据,实现了4 Mbytes/s的稳定写入速度和160 Mbytes/s的峰值读出速度;实验结果表明,该方案可以满足大多数信号模拟器对容量和速度的需求.     

被动FTIR遥感技术的微弱信号调理电路设计

微弱信号调理电路设计的好坏直接影响到被动傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的探测精度。基于HgCdTe光电导型红外探测器接受干涉光后输出的微弱电信号来设计前置检测电路和放大电路,该电路具有高增益、高信噪比、相位补偿功能,有效降低了噪声和温漂以及大的动态输入范围等特性。红外探测器将干涉红外光转换为10-8mA数量级的微弱电信号,在此输入条件下对信号调理电路进行实测,试验结果表明,该电路测量精度高,具有较好的稳定性,且结构简单易实现,可以在光谱仪应用中验证其正确性和可行性。     

基于退火效应硒化铅融合量子点制备及探测器性能研究

硒化铅纳米结构材料因其多激子产生效应、快速光敏吸收和近红外发射而被广泛应用于太阳能电池和光电探测器，并成为探测器领域的研究热点。在制备硒化铅量子点的基础上，通过退火工艺得到了一种新型的纳米材料融合量子点。所需的最佳退火温度可以有效减少缺陷，提高融合量子点的活性。为了体现融合量子点与其他材料相比的优势，采用旋涂法制备薄膜并用于光电导器件的研制。退火温度从室温提高到470℃,通过透射电子显微镜观察了不同温度下硒化铅量子点的融合现象，并研究了量子点退火对光电导器件性能的影响。量子点之间的平均距离随着退火温度的升高而减小，这增强了量子点之间的相互融合。实验数据表明，硒化铅活性层的最佳退火温度为310℃,开关比K和响应度R在310℃时达到最大值，响应度增加3倍以上。这是因为硒化铅活性层中载流子的迁移率增强。并成功制备了光电导探测器Au/PbSe融合量子点/Au(100 nm),为后续制备新的量子点器件奠定了基础。     

AISCE：一个超大规模集成电路结构级版图自动综合系统

本文从设计思想和实现路线两方面介绍了一个超大规模集成电路的自动化设计系统－ＡＩＳＣＥ系统。这是一个结构级版图自动综合系统，针对不同的设计，可以采用结构级硬件描述语言对电路进行描述，并通过优化和综合自动产生最终版图；也可以通过逻辑图编辑器对电路进行交互式编辑或通过输入电路网表对电路进行版图综合产生最终版图，对系统实际使用的验证表明，该系统具有较高的执行效率和广泛的应用前景。     

ANSYS在热释电薄膜红外探测器二维热分析中的应用

根据热释电薄膜红外探测器的结构和实际的测试条件,利用有限元软件ANSYS建立了不同结构组成的热释电薄膜红外探测器的二维模型,并对其进行了热分析,得到了探测器内的温度场分布.分析了复合热释电薄膜红外探测器的绝热层对温度场的影响,并将复合热释电薄膜红外探测器与微桥结构探测器的性能进行了比较.     

气敏传感器的应用研究

气敏传感器主要应用于工业、民用中对有毒有害、可燃易爆气体的泄漏检测，也用于对其它化学气体进行定量分析以及对大气污染进行监测。本文主要研究利用气敏元件和相应的处理电路来构成标准探测器中的几个主要问题，并讨论了标准探测器与系统的接口电路。     

一种红外焦平面阵列探测器的新型非均匀性校正电路

非制冷红外焦平面阵列（IRFPA）读出电路由于工艺制造或受环境条件的影响在正常运行时会产生非均匀性。本文针对传统电路存在非均匀性这一问题,设计了基于12μm像元的非均匀性校正电路,该新型非均匀校正电路采用共源共栅电流镜产生电流,并且通过调节比例电流支路输出不同比例的电流,加入放大器负反馈结构提高电流精度,对像元阵列产生的非均匀性进行补偿。在TSMC 0.18μm工艺条件下进行仿真测试,新型校正电路进行校正之后,校正电流为368nA,积分电流为44.24nA,积分电路（CTIA）输出电压为3.81V,积分时间缩短为255.43ns,在不同的温度条件下,非均匀性问题降为3%以下,输出电压更稳定,满足设计条件。     

基于MEMS电容式加速度计的闭环读出电路设计

设计了面向圆片级封装的一种闭环加速度计读出电路.在基于电容式微加速度计结构的读出电路设计中考虑了寄生电容对整个系统的影响.用MATLAB SIMULINK对所设计的读出电路进行了建模仿真.在仿真过程中分析了噪声、圆片级封装与普通封装的寄生参数及实际工艺中流水结构的不对称性的影响并进行了比较.结果表明,所设计传感器及读出电路的非线性误差在量程±20 gn范围内小于0.5％;圆片级封装的稳定时间在2 ms,小于普通封装的稳定时间;基于圆片级封装的对称性梳齿结构的输出电压灵敏度为328 mV/gn.     

红外焦平面阵列的读出电路结构

本文重点列举了国内外红外焦平面阵列的一些常用的读出电路结构,并对它们各自的特点作了简要的比较,最后对读出电路的未来发展方向作了一些简单介绍.     

铌酸锂晶片热释电红外探测器设计及性能测试

通过红外热释电探测器工作原理的分析,采用合适的半导体加工工艺将铌酸锂晶体母材减薄,并对减薄后铌酸锂晶片进行溅射、镀膜将其制成红外敏感单元。选用CMOS放大器与匹配的电阻、电容组成前置放大电路,对热释电信号进行放大和转换;根据红外光谱吸收原理,在敏感单元前封装了窄带滤光片从而提高了敏感单元选择吸收的性能。将敏感单元、前置放大电路和窄带滤波片三部分封装在一个壳体内,红外探测器制作成功。设计了信号调理电路,对从探测器得到的热释电信号进行二次放大和滤波;搭建了探测器响应测试系统,对探测器的性能进行测试,测试验证了该探测器设计的合理性。