第三代红外焦平面探测器读出电路

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 m K量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me-以上的电荷处理能力和100 d B左右的动态范围(Dynamic Range)才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。     

一款应用于生物传感器的1.2V-600nW 12bit 2kS/s的增量型模数转换器

This paper presents an ultra-low power incremental ADC for biosensor interface circuits.The ADC consists of a resettable second-order delta–sigma(°/ modulator core and a resettable decimation filter.Several techniques are adopted to minimize its power consumption.A feedforward path is introduced to the modulator core to relax the signal swing and linearity requirement of the integrators.A correlated-double-sampling(CDS)technique is applied to reject the offset and 1/f noise,thereby removing the integrator leakage and relaxing the gain requirement of the OTA.A simple double-tailed inverter-based fully differential OTA using a thick-oxide CMOS is proposed to operate in the subthreshold region to fulfill both an ultra-low power and a large output swing at 1.2 V supply.The signal addition before the comparator in the feedforward architecture is performed in the current domain instead of the voltage domain to minimize the capacitive load to the integrators.The capacitors used in this design are of customized metal–oxide–metal(MOM) type to reach the minimum capacitance set by the k T =C noise limit.Fabricated with a 1P6 M 0.18 m CMOS technology,the presented incremental ADC consumes600 n W at 2 k S/s from a 1.2 V supply,and achieves 68.3 d B signal to noise and distortion ratio(SNDR) at the Nyquist frequency and an FOM of 0.14 p J/conversion step.The core area is 100120 m2.     

A 0.6 V 10 bit 1 MS/s monotonic switching SAR ADC with common mode stabilizer in 0.13 μm CMOS

This paper presents a 0.6 V 10 bit successive approximation register （SAR） ADC design dedicated to the wireless sensor network application. It adopts a monotonic switching scheme in the DAC to save chip area and power consumption. The main drawback of the monotonic switching scheme is its large common mode shift and the associated comparator offset variation. Due to the limited headroom at the 0.6 V supply voltage, the conventional constant current biasing technique cannot be applied to the dynamic comparator. In this design, a common mode stabilizer is introduced to address this issue in low-voltage design. The effectiveness of this method is verified through both simulation and measurement results. Fabricated with 1P8M 0.13 μm CMOS technology, the proposed SAR ADC consumes 6.3 μW at 1 MS/s from a 0.6 V supply, and achieves 51.25 dB SNDR at the Nyquist frequency and FOM of 21 fJ/conversion-step. The core area is only 120 × 300 μm^2.     

数字化中波红外焦平面探测器组件研究进展

介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路（ROIC）角度出发,阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下,以色列、法国都推出了小像元（中心距为10 m及以下）、高温工作、数字化输出的百万像素中波红外焦平面探测器组件。最后介绍了昆明物理研究所在数字化红外焦平面探测器组件研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破列级ADC数字读出电路关键技术后,研制出一系列中心距（15 m、20 m、25 m）的640512列级ADC数字化中波红外焦平面探测器组件,主要技术指标与国外同类数字化中波红外焦平面探测器组件相当。     

配电网线损计算方法存在的问题与改进措施

配电网线损计算主要是指在给定的时间段内,对某一个配电网系统中的所有原件所产生的电能损耗进行计算。配电网处于电力网的末端,其在电力的转换、输送与分配过程中会产生大量的损耗,在这一背景之下,对配电网线损进行计算就显得很有必要和意义。对于配电网线损的计算来说,比较常见的方法主要有传统计算方法和潮流计算方法两种。鉴于此,本文拟从配电网线损的主要计算方法、配电网线损计算方法存在的问题以及配电网线损计算方法问题的改进措施等三个方面进行分析和阐述,以期加深对这一问题的认识与理解程度。     

硫铵蒸发器列管结垢的清洗工艺

介绍了硫铵降膜蒸发器列管的结垢情况,对结垢进行了X衍射荧光光谱定性分析和化学定量分析,根据分析结果对列管进行疏通水洗—加热碱洗—常温酸洗—水洗钝化等多步清洗工艺。试验证明,该工艺简单、效果良好,能够处理常规物理方法难以处理的质硬蒸发器结垢,具有良好的推广应用价值。     

包含交流耦合CTIA与数字CDS的CMOS图像传感器设计

设计了一种带隔直电容的交流耦合CTIA像元电路与数字相关双采样（DCDS）结构的CMOS图像传感器系统。在传统的CTIA像元电路中增加隔直电容,通过控制光电二极管的偏压,达到减小光电二极管暗电流的目的;同时采用片外数字CDS结构,通过在片外实现复位信号与像元积分信号的量化结果在数字域的减法,可以减小图像传感器像元的复位噪声和固定图案噪声（FPN）。基于0.35 m标准CMOS工艺对此CMOS图像传感器进行流片,像元阵列为256256,像元尺寸为16 m16 m。测试结果表明交流耦合CTIA像元电路可以将光电二极管的偏压控制在零偏点附近,此时其暗电流最小;采用了数字CDS结构后,图像传感器像元的时域噪声及固定图案噪声均有不同程度降低。     

一种大功率直流溅射电源的设计

介绍一种大功率直流溅射恒流电源的设计。该设计解决了溅射过程中的打火及电流不易控制的问题。经实用证明，该设计达到了预期的效果。     

高性能低噪声数字读出电路

红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150 μV,互连中波探测器测试NETD为13 mK。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 mK,动态范围超过90 dB,帧频达到1 000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。     

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响。随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能。以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术。CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能。