一种具有片上译码/放大功能的微阵列电路及其与生物纳米系统的集成

提出了一种用SMIC 0.18μm CMOS混合信号工艺实现的全集成CMOS微阵列生物芯片,并成功地实现了其与一种新的生物纳米系统的集成. 该电路实现了19μm×19μm电极的4×4 (16单元）阵列,反相电极,电流模式放大器,译码电路,以及逻辑控制电路的单片集成,并能够提供-1.6~1.6V的组装电压,8bit的电位分辨率及39.8dB的电流增益,电源电压为1.8V,而失调和噪声电流分别为5.9nA和25.3pArms. 在实验中,利用该电路实现了对30nm聚乙烯醇包裹的磁性粒子的片上选择性组装,并对实验结果进行了讨论,从而验证了该电路的正确性和该集成方法的可行性.     

256单元光电管阵列四象限CMOS传感器研究

介绍了一种采用0.6μm CM O S工艺实现的256单元光电管阵列四象限CM O S光电传感器。该传感器由16×16单元有源光电管阵列,相关二次采样电路,差分放大电路和数字控制电路组成。每个有源光电管单元的尺寸为60μm×60μm,其感光面积百分比为64.5%,制造工艺与CM O S工艺兼容,实现了象限传感器与后端信号处理电路的单片化集成。通过变频二次采样的工作方式,该传感器的感光动态范围可扩大到84 dB。     

CMOS磁敏/光敏兼容传感器集成电路的设计

研制了一种新型的磁敏传感器和光敏象限传感器兼容的集成电路。该传感器采用0.6μm标准CMOS工艺制造,设计并实现了磁敏传感器、光敏象限传感器及其兼容的信号处理电路的单片集成,并采用有源预处理电路和相关二次采样电路进行磁敏和光敏信号的采集和降噪处理,具有较高的磁场灵敏度(0.0361T-1)感光灵敏度(2V/lx.s),实现了在一个芯片上同时传感磁信号和光信号的功能。     

新型集成阵列四象限CMOS光电传感器的研制

本文介绍了一种用于目标跟踪和坐标定位的新型集成阵列四象限CMOS光电传感器.该传感器采用上华0.6 μm标准CMOS工艺制造,实现了象限传感器与后端信号处理电路的单片集成.该传感器由16×16单元有源光电管阵列,相关二次采样电路和时序控制电路组成.每个有源光电管的大小为60 μm ×60 μm,其感光面积百分比(Fill Factor)为64.5%.通过变频二次扫描的工作模式可将传感器的感光动态范围增大为84dB.传感器的感光灵敏度为2V/lx·s,工作速度根据目标照度可在2ms/帧~64ms/帧范围内调整.     

A New CMOS Image Sensor with a High Fill Factor and the Dynamic Digital Double Sampling Technique

介绍了基于0.35μm工艺设计的单片CMOS图像传感器芯片.该芯片采用有源像素结构,像素单元填充因数可达到43%,高于通常APS结构像素单元30%的指标.此外还设计了一种数字动态双采样技术,相对于传统的双采样技术(固定模式噪声约为0.5%),数字动态双采样技术具有更简洁的电路结构和更好抑制FPN噪声的效果.传感器芯片通过MPW计划采用Chartered 0.35μm数模混合工艺实现.实验结果表明芯片工作良好,图像固定模式噪声约为0.17%.     

一种具有高填充因数和动态数字双采样技术的CMOS图像传感器

介绍了基于0.35μm工艺设计的单片CMOS图像传感器芯片.该芯片采用有源像素结构,像素单元填充因数可达到43%,高于通常APS结构像素单元30%的指标.此外还设计了一种数字动态双采样技术,相对于传统的双采样技术(固定模式噪声约为0.5%),数字动态双采样技术具有更简洁的电路结构和更好抑制FPN噪声的效果.传感器芯片通过MPW计划采用Chartered 0.35μm数模混合工艺实现.实验结果表明芯片工作良好,图像固定模式噪声约为0.17%.     

扩大感光动态范围的象限光电传感器的研究

介绍了一种可调整感光动态范围的象限传感器的设计。该传感器采用 0 .6微米 CMOS标准工艺制造 ,包含有 1 6× 1 6有源光电管阵列 ,相关二次采样 (CDS)电路 ,输出缓冲放大电路和数字控制电路几个主要功能模块 ,实现了象限传感器与 CMOS处理电路的兼容集成。该传感器对目标单帧传感的感光动态范围为 60 d B,通过变频二次扫描进行感光动态范围的调整后 ,传感器总的感光动态范围可以提高为 84d B。     

低功耗64×64CMOS快照模式焦平面读出电路新结构

介绍了一个工作于快照模式的 CMOS焦平面读出电路的低功耗新结构— OESCA (Odd- Even SnapshotCharge Am plifier)结构 .该结构像素电路非常简单 ,仅用三个 NMOS管 ;采用两个低功耗设计的电荷放大器做列读出电路 ,分别用于奇偶行的读出 ,不但可有效消除列线寄生电容的影响 ,而且列读出电路的功耗可降低 15 % ,因此 OESCA新结构特别适于要求低功耗设计的大规模、小像素阵列焦平面读出电路 .采用 OESCA结构和 1.2μm双硅双铝标准 CMOS工艺设计了一个 6 4× 6 4规模焦平面读出电路实验芯片 ,其像素尺寸为 5 0μm× 5 0μm ,读出电路的电荷处理能力达 10 .3     

面向WSN结点SoC的逐次逼近模数转换器

设计了一种适合于无线传感网(WSN)结点SoC芯片传感器接口电路应用的12 bit精度逐次逼近型(SAR)模数转换器(ADC)。为了实现高精度、低成本,并兼容射频CMOS工艺的要求,利用全差分结构和带有Auto-zero失调消除功能的比较器提高转换精度。采用分段式电容阵列DAC减小芯片占用面积,通过构造符合精度要求的MOM电容单元,使电容阵列符合射频CMOS的工艺特点,利于嵌入式应用。同时,采取增加辅助电容的办法扩大输入信号范围。该ADC在0.18μm 1P6M标准CMOS工艺下实现,版图面积为0.9 mm2,最高采样速率为1 MS/s,在1.8 V电源电压下,整体功耗仅为2 mW。     

一种具有片上译码/放大功能的微阵列电路及其与生物纳米系统的集成

提出了一种用SMIC 0.18μm CMOS混合信号工艺实现的全集成CMOS微阵列生物芯片,并成功地实现了其与一种新的生物纳米系统的集成.该电路实现了19μm×19μm电极的4×4(16单元)阵列,反相电极.电流模式放大器,译码电路,以及逻辑控制电路的单片集成,并能够提供-1.6～1.6V的组装电压,8bit的电位分辨率及39.8dB的电流增益,电源电压为1.8V,而失调和噪声电流分别为5.9nA和25.3pArms.在实验中,利用该电路实现了对30nm聚乙烯醇包裹的磁性粒子的片上选择性组装,并对实验结果进行了讨论,从而验证了该电路的正确性和该集成方法的可行性.     

一种新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器

介绍了一种用于环境温度监测的新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器,采用0.13μm标准CMOS工艺的厚氧器件实现,芯片面积为37μm×41μm。该温度传感器在-20～60°C的温度范围内,采用两点校正方法之后,温度误差为-0.2°C/0.5°C。该温度传感器可以在1.8～3.6V的电源电压范围内安全可靠地工作,并且具有较高的电源抑制比。测试结果表明,其输出电压斜率为3.9mV/°C,1.8V下功耗为1.3μW。     

A novel monolithic ultraviolet image sensor based on a standard CMOS process

We present a monolithic ultraviolet(UV) image sensor based on a standard CMOS process.A compact UV sensitive device structure is designed as a pixel for the image sensor.This UV image sensor consists of a CMOS pixel array,high-voltage switches,a readout circuit and a digital control circuit.A 16×16 image sensor prototype chip is implemented in a 0.18μm standard CMOS logic process.The pixel and image sensor were measured. Experimental results demonstrate that the image sensor has a high sensitivity of 0.072 V/(mJ/cm~2) and can capture a UV image.It is suitable for large-scale monolithic bio-medical and space applications.     

一种高性能红外焦平面阵列读出电路

提出了一种快闪式红外焦平面阵列读出电路。采用改进的直接注入型单元电路,积分电容大小可选,能适应大范围的光背景条件,并且增加了图像变换(倒置/反转)功能。一款128×128阵列的读出电路已经基于标准0.5μmCMOS工艺实现,整体芯片的面积为8.0mm×8.5mm。实测结果表明,此读出电路具有良好的光电转换能力,同时具有功耗低、输出摆幅大、动态范围大等优点。     

扇形分裂漏CMOS磁敏传感器集成电路

介绍了扇形分裂漏磁敏传感器集成电路的设计,并由0．6μm CMOS工艺实现。该集成电路以扇形分裂漏磁敏MOS管作为磁敏传感单元,并包含两次工作模式的开关阵列预处理电路、相关二次取样电路(CDS)和数字控制电路。该传感器集成电路实现了测量磁场的功能,并实现了在屏蔽磁场的工作模式下对噪声信号进行校正的功能,有效地消除了磁敏传感器及其信号处理电路的噪声影响。在工作频率为10 kHz时,磁敏传感器的灵敏度为2．62 V/T。     

一种高精度能隙基准电压电路

在分析了几种基准电压源的基础上 ,设计并实现了一种高精度用于高速串行通信接口的 CMOS能隙基准电压电路。电路采用了两级高增益运放的优化结构 ,基于 TSMC公司的 CMOS 0 .2 5μm混合信号模型的仿真结果表明电路输出电压在 -5 0～ 70°C的温度内波动范围为 0 .0 5 7%。芯片流片测试结果发现基准电压电路在输入电压为 2 .5 V的条件下 ,工作在 -5 0～ 70°C的温度范围内 ,输出电压变化范围为 1 .2 3 3 7～ 1 .2 3 5 6V,输出电压变化率为 0 .1 5 4% ,与仿真结果之间的平均偏差为 0 .0 1 6%。能隙基准电压电路的版图面积为 1 5 8μm× 1 64μm。     

基于CMOS集成有源传感器的新型高能物理粒子轨迹追踪器

本文研究了一个采用标准0.35μm CMOS 工艺制造的新型高能物理粒子轨迹追踪器.这个新型的追踪器运用CMOS有源像素传感器技术(CMOS Monolithic Active Pixel Sensors,MAPS)将信号的探测与处理电路集成在一起,在像素的内部实现了相关双次采样操作(Correlated Doubled Sampling,CDS).实验芯片包含一个128行×32列的像素矩阵,其中,像素的大小为25×25μm².通过采用放射源⁵⁵Fe的测定, 得到像素的等效输入随机噪声 (Temporal Noise) 仅为12个电子而固定噪声(Fixed Pattern Noise,FPN)仅为4个电子.传感器的电荷-电压转换系数(Charge-to-Voltage conversion Factor,CVF)为60μV/e^-.测试中,芯片的信号读取速度达到了12μs/帧.     

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。