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。针对传统电路存在的非均匀性问题,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368 nA。积分电流为44.24 nA,积分电路(CTIA)输出电压为3.81 V,积分时间缩短为255.43 ns,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。     

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。     

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。     

一种用于集成电化学生物传感阵列的高灵敏度 读出电路的研究

一种用于自组装膜生物传感阵列的高灵敏度信号读出电路包含一个高灵敏度电流读出放大器,可以接受pA-nA范围的输入电流,其电流增益大约60 dB,相位裕度为63°,并在同一输入电流信号的条件下,负载在一个较大的范围变化时,其输出电流几乎几乎是一个常数.芯片采用1.2μm CMOS工艺加工,测试结果表明,该芯片的输出电流对输入电流具有较好的线性度.这种新型电路与标准CMOS工艺兼容,可实现集成的生物传感阵列.     

用于X射线传感器的多通道微弱电流采集系统

在X射线传感器中,为了满足对集成片上闪烁层的6×6光电二极管阵列在脉冲型X射线激发下的光电流值的快速读出要求,提出了一种36通道微弱电流的快速采集系统的设计。系统主要包括低漏电流多路选择器、高精度电流镜和微控制器,在微控制器控制下,系统逐个读出36通道的微弱电流,经过A/D转换后采集值送到PC机显示。实验结果表明,该系统的采集精度可达1nA,满足X射线传感器的多通道微弱电流的快速采集要求。     

基于电流镜的电化学CMOS恒电位仪的设计

设计了一种基于电流镜的三电极电化学传感器CMOS恒电位仪电路,由控制运放、电流镜和单端输出的跨导放大器构成.与传统的恒电位仪相比,该电路结构简单,减少了读出电路的功耗和版图面积,具有较宽的动态范围.在CSMC 0.5μm 2PTM CMOS工艺下,用Spectre仿真器对电路进行了模拟,仿真结果表明:传感电流范围为20...     

一种电流积分型生物传感微阵列信号读出电路

设计了一种用于自组装膜生物传感阵列的高灵敏度信号读出电路,该电路主要包括高灵敏度微阵列生物电流探测单元、积分单元、相关双采样(CDS)单元及输出缓冲单元。电路采用单5 V电源,输入电流为0~50 nA,在0.6μm/level 7 CMOS工艺条件下进行模拟,得到了较为满意的结果。该读出电路与标准CMOS工艺兼容,可实现集成的生物传感阵列。     

量子点红外焦平面读出电路接口研究及选择

目前InGaAs等材料的短波红外探测器读出电路已经较为成熟，其输入级接口电路也因不同公司和项目需求有着相对成熟的选择，但是在量子点短波红外探测器读出电路输入级接口电路的选择上，现有可查阅的公司及团队也并没有对输入级接口电路的选择进行研究，为了解决量子点探测器与读出电路输入级接口的匹配问题，对量子点探测器所使用的主流读出电路输入级结构进行研究，如CTIA、BDI,通过建立其电路等效模型并进行详细分析，以注入效率为切入点进行公式的研究与推导，将量子点探测器测试所得IV、CV分别结合不同输入级电路结构进行计算及对比，选择出一个更适合量子点探测器的读出电路输入级结构，最终选择CTIA型电路作为量子点短波红外探测器读出电路的输入级接口，其注入效率大于99%。     

基于霍尔电流传感器的读出电路设计

基于旋转电流技术和斩波技术,研究并设计一种应用于霍尔电流传感器的低噪声、高精度读出电路。在传统单通道带斩波仪表放大器的基础上增加了一条高频通路,并在传统低通滤波结构上进行改进,引入一种纹波消除环路,实现对失调电压及1/f噪声的消除。采用0. 18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,对所设计的电路进行仿真验证。通过Spectre仿真,整体电路-3 dB带宽高达675 k Hz,纹波抑制比为65. 6 dB,输入等效参考噪声功率谱密度(PSD)为21n V/Hz~(1/2),共模抑制比(CMRR)为120 dB,满足高精度霍尔电流传感器读出电路的要求。     

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,结果显示积分电压具有较好的线性和放大效果。     

Design and implementation of readout circuit on glass substrate with digital correction for touch‐panel applications

Abstract— A readout circuit on glass substrate with digital correction, which contains a transconductance amplifier, counter, and digital correction circuit, has been designed for touch‐panel applications for 3‐μm low‐temperature polysilicon (LTPS) technology. The voltage difference as a result of a change in capacitance due to a touch event is converted to current by a transconductance amplifier. By charging and discharging the capacitor in the counter, the counter displays different digital‐output codes according to touch or non‐touch events. Furthermore, not only can the touch or non‐touch event be distinguished, but also the influence of LTPS process variation can be compensated by a digital correction circuit in the proposed readout circuit.     

低噪声硅微陀螺敏感电容电荷读出电路设计

硅微陀螺敏感电容电荷读出电路性能的优劣直接决定着陀螺仪测量精度.通过对敏感电容读出电路的建模分析,采用差分调制技术实现了低噪声信号输出,从电路组成、参数设置、PCB布局布线等多方面综合考虑,优化设计了能抑制低频噪声以及高灵敏度电荷读出电路.实验结果表明:该电路输出噪声为-116.24 dBV/√Hz,敏感电容检测分辨率可达1.16 ×10-19 F√Hz.     

一种低噪声的生物微传感器CMOS读出电路研究

为提高生物微传感器的探测灵敏度,设计了一种低噪声的生物微传感器CMOS读出电路,提出了一种新型的相关双采样(CDS)电路.对读出电路的噪声进行抑制.在0.6μm CMOS工艺下,用Spectre仿真器对该电路进行了模拟,仿真结果表明,采用相关双采样的CMOS读出电路使传感器的输入输出转换具有良好的线性关系.     

基于脉宽调制的传感器读取电路设计与实现

设计了一种新型的传感器信号读取电路,该电路将传统的脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)电路进行改进,对PWM信号采用占空比和频率同时调制而不是单一的占空比调制,在信号传输过程中,该电路可将两路电压输入信号调制到一路PWM信号上,通过对输出PWM信号进行解调可还原两路输入信号的电压值.实验结果表明,该电路输出PWM信号占空比和频率分别与两路输入电压信号呈良好的线性关系,电压转换精度分别达到0.34%、0.26%.此外,该电路具有抗干扰能力强、转换精度高和成本低的优点,非常适合传感器信号的调理和读取.     

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。     

A low-power self-biased rail-to-rail preamplifier as a readout circuit for a capacitor-type microphone

This study is dedicated to design a readout circuit to extract the output signal of a capacitive-type MEMS microphone. A low-power preamplifier is forged for a capacitive-type microphone to meet the demands on cell phone applications. The design starts with modeling the electro-mechanical behavior of a biased capacitive-type microphone using combination of AV and DC voltages sources. This aims to enable co-simulation of the microphone and the readout circuit design. The output signal of a capacitance-to-voltage converter is normally small and may cause substantial noise in the output signals. Therefore, a preamplifier is designed and applied to amplify the signal to an acceptable level for the convenience of ensuing signal processing. The designed readout circuit consists of two main sub-circuits, responsible for functions in two different stages. One is a newly-designed self-bias circuit in the structure of a capacitance-to-voltage converter at the first stage, while another is a low-voltage low-power two-stage or rail-to-rail MOS operational amplifier at the second stage. The proposed circuit is implemented by using the technology of TSMC 0.35 µm Mixed-Signal MODE (2P4M, 3.3 V/5 V) POLYCIDE. The supply voltage is fixed at low voltage (3 V), the total power dissipation is merely 200 μW. Experiments are finally conducted to validate the performance of the designed readout circuit from 20 to 20k Hz with appropriate add-on high- and low-pass filters.     

基于小型雨水发电装置的电能转换电路设计

基于充分利用清洁能源、保护环境的理念,设计了小型雨水发电装置的电能转换电路。通过对小型雨水发电装置的输出电压值数据分析处理,为发电装置设计电能转换及收集电路。在搭建好的试验装置上,改变出水口与发电机扇叶的相对位置,测出不同因素不同水平(因素的不同状态)下的电压值作为试验数据。采用方差分析和统计分析等方法进行数据处理分析,得到最佳的输出电压值,作为转换电路的输入电压。设计转换电路,对发电机输出电压进行升压、逆变和滤波,以实现用电补给。在Matlab(Simulink)环境下搭建的转换电路模型,模拟交流侧的负载为感性条件下进行仿真。对所设计的电路模型进行两个方向的触发试验,转换电路输出了较为理想的波形。该电路设计为雨水发电的研究提供了依据。     

差动电感式位移传感器调理电路设计

介绍了线性可变差变压器(LVDT)的组成和测量原理。通过对比和分析现有LVDT信号调理电路的特点,设计了一种基于AD698芯片的单芯片解决方案的调理电路。该电路采用比例输出,可有效提高调理电路的准确度和抗干扰能力。其输出采用电压隔离芯片ISO124,可实现隔离度达1500 V有效值电压的隔离,减少了不同系统间的传输干扰。设计了变送器输出模块,可通过选择电流输出方式提高长距离传输的可靠性。通过对电路的测试和分析,证明其满足使用单通道LVDT高精度测量的需求。该电路设计方便、准确度高、易于实现,具有很好的应用前景。     

A readout circuit for an intra-ocular pressure sensor

A readout circuit for a passive telemetric intra-ocular pressure (IOP) sensor is being developed. The intra-ocular sensor consists of a capacitive pressure sensor in parallel with a planar coil. This inductor–capacitor (LC) resonant circuit transduces the pressure into a shift of resonance frequency. A voltage controlled oscillator (VCO) is used to excite the sensor over a large frequency range (20–40 MHz), hereby detecting resonance of the internal sensor, and thus enabling the measurement of the intra-ocular pressure. This low power circuit is extremely compact, making it suitable for long-term ambulant patient monitoring. The circuit allows wireless readout of the smallest pressure transducers. Tests show promising results at mutual coil distances up to 7.5 mm.     

电流配比可调Buck并联电路变换器设计

本文主要在现有的Buck电路模块基础上,设计了一种实现输出电流可控和多路并联输出电流配比可调的Buck电路变换器。该系统由Buck驱动电路,供电电路,采样电路,控制电路构成。采用ARM公司STM32F407为主控制芯片产生控制驱动功率开关器件IGBT的PWM脉冲,对直流输入电压和各种不同类型的的直流负载实现电压电流双闭环PID算法控制。该系统输出电压闭环控制稳定,可以同时给多个负载进行供电,并且各路输出的电流的比例可调。仿真和实验结果验证了该项设计的稳定性和可行性。