应用于CMOS图像传感器的低功耗电容缩减循环ADC

提出了一种应用于CMOS图像传感器的低功耗电容缩减型循环ADC。该ADC在最高有效位(MSB)量化结束后,采样及反馈电容值减为之前的一半,使ADC中开关电容电路的功耗相应减少。同时该ADC在采样阶段应用运放消失调技术,对运放失调电压的敏感度降低。在0.18μm CMOS工艺下应用该结构设计了一个11 bit、833 kS/s的循环ADC。Spectre仿真表明,该ADC的信噪失真比(SNDR)为64.49 dB,无杂散动态范围(SFDR)为68.38 dB,在1.8 V电源电压下的功耗为270μW。与传统结构相比,该ADC的功耗降低了32%。     

CMOS图像传感器中分段电容DAC非理想因素研究

CMOS图像传感器信号处理中通常采用分段电容DAC产生斜坡参考电压。研究了分段电容DAC精确的电容失配及寄生与其转换精度的关系式。基于对分段电容DAC工作原理的研究,导出了电容失配及寄生模型;针对其分数桥接电容失配、各二进制电容间的失配及寄生电容问题进行了理论分析;对分段电容DAC进行非理想因素仿真,设计了一个采用分段电容DAC的10位单斜ADC并对其进行测试,仿真和测试结果均验证了理论分析的正确性。上述理论分析结果可作为分段电容DAC的设计指导。     

应用使能检测单元的抗辐射数字像素图像传感器

介绍了一种经过抗辐射设计加固的 CMOS 数字像素图像传感器,并提出了一种可以抵抗单粒子效应的使能检测单元。这个使能检测单元通过将信号传输给三个移位寄存器并判断寄存器输出是否一致来判断和屏蔽单粒子效应。实验结果表明：芯片的最大信噪比和动态范围分别是54.15 dB 和56.10 dB,使能检测单元可以屏蔽单粒子效应。     

峰值电流模升压转换器的动态斜坡补偿电路设计

基于HHNEC 0.35 μm BCD工艺设计了一种应用于峰值电流模升压转换器的动态斜坡补偿电路.该电路能够跟随输入输出信号变化,相应给出适当的补偿量,从而避免了常规斜坡补偿所带来的系统带载能力低及瞬态响应慢等问题.经Cadence Spectre验证,该电路能够达到设计要求.     

基于平衡态的动态比较器失调电压分析和设计优化

本文提出了一种基于平衡态的动态比较器失调电压分析设计技术。以两支路电压电流相等的平衡态为分析基础,通过在复位电压跳变时刻引入补偿电压的方法,逐一分析了动态比较器各晶体管参数对总体失调电压的影响,建立了失调电压的数学模型;采用Chartered 0.18um1P6M工艺对Lewis-Gray型动态比较器进行了电路和版图设计,并利用可快速提取失调电压的定步长仿真方法对其失调电压进行了仿真,结果表明所提出的分析方法可以相对准确的估算失调电压。以该分析方法为基础,本文还提出一种基于总体失调电压影响权重的晶体管分组优化方法,在保证总体面积不变的条件下,可将失调电压有效降低50%以上。经流片测试结果表明,本文所提出的分析和优化方法可应用于高速高精度系统中比较器的设计。     

CMOS有源像素传感器特性分析与优化设计

设计了一个三管有源像素和其用开关电容放大器实现的双采样读出电路.该电路被嵌入一64×64像素阵列CMOS图像传感器,在Chartered公司0.35μm工艺线上成功流片.在8μm×8μm像素尺寸下实现了57%的填充因子.测得可见光响应灵敏度为0.8V/(lux·s),动态范围为50dB.理论分析和实验结果表明随着工艺尺寸缩小,像素尺寸减小会使光响应灵敏度降低.在深亚微米工艺条件下,较深的n阱/p衬底结光电二极管可以提供合理的填充因子和光响应灵敏度.     

基于双积分模拟重构大动态范围CIS系统研究

提出一种采用列共用模拟重构电路和双积分三采样工作时序的CMOS图像传感器(CIS)系统架构,可实现光电响应曲线压缩和像素固定模式噪声(FPN)消除,提高传感器动态范围到83 dB,使成像质量提高.该结构具有与单采样相同的像素阵列,仅增加很小的处理电路.改进的工作时序优化了长积分、短积分和信号处理的时序分配.系统控制由FPGA实现.功能和数模混合仿真验证表明,方案是可行的.     

纳米晶体硅量子点薄膜的制备及表征

利用激光烧蚀沉积法在n-Si（100）衬底上制备非晶硅（α-Si）薄膜，再经过高温退火技术处理使α-Si晶化成纳米硅晶体（nc—Si）量子点．利用拉曼（naman）L谱仪、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）以及原子力显微镜（AFM）等测试仪器对nc-Si薄膜进行表征，发现制备的nc-Si量子点排列紧密、尺寸均匀，具有很好的单晶结构，制备的nc-Si薄膜晶化比例很高，并且优先选择在[111]方向晶化．     

周期性多孔低介电常数材料机械特性的表面波测量模型

研究了纳米通孔的分布对于表面波方法测量多孔低介电常数薄膜机械特性的影响,提出了用横观各向同性表征周期性多孔介质材料结构特性的表面波传播理论模型,给出了表面波在low-k薄膜/Si基底分层结构中的传播方程.通过数值算例揭示出表面波在不同传播方向的频散特性,以及low-k薄膜的弹性常数即杨氏模量E,E'和剪切模量G'对频散特性的影响.结果表明E'和G'在垂直于通孔的传播方向不能被测出.     

基于自偏置电流镜的CMOS红外焦平面读出电路

针对高精度红外焦平面阵列应用设计了一种具有高注入效率、大动态范围、稳定的探测器偏压、小面积和低功耗的自偏置电流镜注入CMOS读出电路.所设计的电路结构包括一种由自偏置的宽摆幅PMOS共源共栅电流镜和NMOS电流镜构成的反馈结构读出单元电路和相关双采样电路.对所设计电路采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺进行了流片.测试结果显示:电路线性度达到了99%,探测器两端偏压小于1mV.电路输入阻抗近似为0,单元电路面积为10μm×15μm,功耗小于0.4μW.电量存储能力3108电子.测试结果表明:电路功能和性能都达到了设计要求.