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。     

未退火Co/n-poly-SiGe肖特基接触不均匀性研究

在n型单晶硅衬底上,用射频磁控溅射法沉积Si1-x Gex薄膜,在850℃下对薄膜进行40min磷扩散,制备出n-poly-Si1-x Gex.俄歇电子谱(AES)测试表明,Si1-xGex薄膜的Ge含量约为18％,即磷扩散后得到n-poly-Si0.82 Ge0.18.随即在n-poly-Si0.82 Ge0.18薄...     

CMOS数字像素传感器噪声研究

在研究CMOS数字像素传感器(DPS)噪声特性的基础上,利用脉冲宽度调制(PWM)原理建立了关于PWM DPS完善的系统噪声数学模型。相比于传统CMOS图像传感器噪声研究,该模型考虑了系统中各像素单元积分时间不同和像素级模数转换的特点,推导出总噪声表达式。研究表明,低照度时噪声由暗电流散粒噪声主导,光强大时主要来源为光电二极管散粒噪声。模型中光电二极管散粒噪声与光照无关、暗电流散粒噪声与光照有关。研究结果表明针对PWM DPS系统,适当增大节点电容和比较器参考电压、改善比较器失配可有效降低噪声。     

Noise in a CMOS digital pixel sensor

Based on the study of noise performance in CMOS digital pixel sensor(DPS),a mathematical model of noise is established with the pulse-width-modulation(PWM) principle.Compared with traditional CMOS image sensors,the integration time is different and A/D conversion is implemented in each PWM DPS pixel.Then,the quantitative calculating formula of system noise is derived.It is found that dark current shot noise is the dominant noise source in low light region while photodiode shot noise becomes significantly important in the bright region. In this model,photodiode shot noise does not vary with luminance,but dark current shot noise does.According to increasing photodiode capacitance and the comparator’s reference voltage or optimizing the mismatch in the comparator,the total noise can be reduced.These results serve as a guideline for the design of PWM DPS.     

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%。     

基于CMOS图像传感器应用的斜坡发生器

基于CMOS图像传感器应用,针对列并行的单斜模数转换器设计了一种内在精度高、分辨率可调的斜坡发生器IP核.在建立数学模型的基础上,通过改变参考电压实现分辨率在8bits与10bits之间可调.在3.3V电源电压、10MHz采样时钟下,平均功耗为2.288mw;8位分辨率时最大微分非线性和积分非线性分别为0.12LSB和0.32LSB;10位分辨率时微分非线性<0.38LSB,积分非线性<0.54LSB,满足百万像素阵列数据处理要求.整体CMOS图像传感器芯片采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺实现,斜坡发生器所占有效面积仅为150×112μm2.     

CMOS图像传感器中电荷非完全转移的影响分析

A method to judge complete charger transfer is proposed for a four-transistor CMOS image sensor with a large pixel size.Based on the emission current theory,a qualitative photoresponse model is established to the preliminary prediction.Further analysis of noise for incomplete charge transfer predicts the noise variation.The test pixels were fabricated in a specialized 0.18μm CMOS image sensor process and two different processes of buried N layer implantation are compared.The trend prediction corresponds with the test results,especially as it can distinguish an unobvious incomplete charge transfer.The method helps us judge whether the charge transfer time satisfies the requirements of the readout circuit for the given process especially for pixels of a large size.     

SCR器件在CMOS静电保护电路中的应用

静电放电(ESD)对CMOS电路的可靠性构成了很大威胁。随着CMOS电路集成度的不断提高，其对ESD保护的要求也更加严格。针对近年来SCR器件更加广泛地被采用到CMOS静电保护电路中的情况，文章总结了SCR保护电路发展过程中各种电路的工作机理。旨在为集成电路设计人员提供ESD保护方面的设计思路以及努力方向。     

基于CMOS图像传感器中DPGA的电容阵列优化研究

本文结合用于CM0S图像传感器中的低噪声DPGA的性能特点,提出了一种优化电容阵列拓扑结构的方法,讨论了此种结构下由寄生电容引入的时钟馈通和电荷分配效应,并给出了仿真结果和按照0.35 μ m CMOS工艺进行流片的版图.测试结果表明,采用改进的电容阵列结构能把采样电容引入的噪声斜率从原来的0.15降低到0.01.     

多晶硅高温压力传感器的温度特性

讨论了改善多晶硅高温压力传感器温度特性的 3种措施 :用四甲基氢氧化铵溶液代替氢氧化钾溶液作硅杯各向异性腐蚀剂 ;优化多晶硅压敏电阻的掺杂浓度 ,实现传感器灵敏度温度漂移自补偿 ;在传感器芯片上加做温敏电阻 ,通过调节激励源的温度特性 ,进一步减小传感器灵敏度温度系数 .采用以上措施 ,使多晶硅压力传感器有良好的高温稳定性 ,灵敏度温度系数绝对值小于 2× 10 -4/℃ .