CMOS数字图像传感器研究进展

CMOS图像传感器已从无源和有源像素结构发展到数字图像传感器(DPS),数字图像传感器是CMOS图像传感器的发展方向,DPS的优势在于可把整个图像系统集成在一块芯片上,构成单芯片成像系统,从而降低成本,节约系统功耗,改善成像质量.片上集成模数转换器(ADC)是CMOS图像传感器的关键部件,重点分析和比较了三类不同集成方式:芯片级、列级和像素级的原理、性能和特点.介绍了目前国内外数字图像传感器的发展现状及其未来的发展趋势.

一种小型无人机飞行控制系统的研究与设计

设计是以ST公司的STM32F103ZET6为控制芯片,通过I2 C实现它与气压高度传感器、三轴加速度计、三轴数字罗盘及三轴陀螺仪之间的数据、指令传输,再利用电机驱动电路和芯片内部的定时器产生PWM波来共同控制2个机翼上电机的转速,最后通过GSM模块将飞行数据传回地面,这就组成了一个飞控系统。实验表明,该飞控系统具有耗能低、稳定性好以及集成度高等优点,而且能使飞机沿着预设的轨道飞行。

基于MS5611的小型无人机高度检测系统设计

为了满足某小型无人机中对飞行高度信息的需要,设计了一种采用MEMS气压高度传感器来获取无人机的相对高度的检测系统,同时利用了外界的环境温度来进行相对高度的误差补偿。该系统采用了MS5611数字气压传感器来获取外界的气压值和温度值,并使用了STM32F103微处理器来处理相关数据和控制检测系统。此外,阐述并介绍了气压高度检测的原理、检测系统的硬件电路设计方案和软件算法设计方案等。最后实验数据表明,设计方案能够满足无人机对高度测量的需求。

基于微生物传感器的恒电位仪电流积分电路的设计

为了隔离微生物传感器和读出电路,保证微电极信号的稳定,设计了一种恒电位仪电流积分电路。对电路中的CMOS差分运算放大器进行了噪声分析。在0.6μm/Level 7 CMOS工艺条件下通过PSPICE 9.1进行模拟,仿真结果表明,采用恒电位仪电流积分电路使输入输出转换具有很好的线性关系。

热释电型红外焦平面阵列成像模拟实验研究

讨论了热释电型红外焦平面阵列成像系统及基本的信号处理 ,包括信号差分处理、非均匀性校正等 ,利用自扫描光电二极管列阵 (SSPA)对热释电型红外焦平面阵列成像系统进行了模拟实验 ,获得了满意的图像 .

基于DSP的无人机飞控系统的研究

针对小型无人机体积小、质量轻、稳定、可靠的特点,提出了一套低成本的基于DSP无人机飞控系统设计方案,详细介绍了系统的硬件结构和基本功能。为了使飞控系统具有良好的控制特性,满足高精度、高适应性和高灵活性的系统要求,设计了一种参数自适应的模糊PID控制器,并对控制器的设计原理、结构及参数设计规则等进行描述。仿真结果表明,参数自适应模糊PID控制器比常规PID控制器的控制性能更好,其超调小、响应快、精度高,而且自适应能力强,能满足无人机自主飞行的要求。

基于USB2.0的X射线图像传感器数据采集系统

采用CY7C68013作为USB控制芯片,结合自行研制的X射线CMOS图像传感器CMI-X-IS,设计了一种高速的数据采集系统。介绍了系统的硬件设计和USB接口的固件设计、驱动程序设计及应用程序设计。实验结果表明:本系统完全符合USB2.0的协议规范,很好地完成了数据采集、处理及传输任务,满足实时数据传输的要求。

应用于无线传感器网络的DC-DC升压转换器设计

无线传感器网络的应用越来越广泛,根据从环境中获取能量的需要,提出一种两级电荷泵结构的DC-DC升压转换器,通过两级升压将热电发电机产生的低压升至工作电压,该结构具有体积小、转换效率高等优点。仿真结果表明:使用0.18μm CMOS低阈值电压工艺时,能够将低压0.1 V升至2.5 V,在输入电压为0.1 V时,转换效率为45%,功耗为3.1μW。

P^+PIN结构的650nm光电探测器的研究

研究了一种新型P+PIN结构的硅650nm光电探测器,采用N型硅衬底,经过氧化光刻后,先作一次很薄淡硼扩散,再进行浓硼扩散,这样形成高低发射结的方法,减薄死层厚度,减少光生载流子的复合,提高了光电转换效率,从而使光谱响应度从普通650nm光电探测器的0.30A/W提高到了0.380A/W,且具有约279MHz的较高响应速度.

基于FPGA的防脉冲干扰温控调速直流风扇研究

本文设计了一种应用于风扇的智能温控调速系统,利用FPGA作为控制核心,并设计直流电源将220V交流电转化为3.3 V和24 V直流电,分别用以对FPGA和直流电机供电。智能温控调速系统设计有手动模式和自动模式,自动模式通过温度传感器DS18B20实时探测环境温度并将温度信号反馈给FPGA,FPGA通过防脉冲干扰滑动平均滤波、温度自适应100级转速调节控制算法,输出基于温度变化的PWM信号给L298N驱动芯片以调节直流电机的转速,自动模式下系统可达到100级甚至以上的电机调速效果。

一种低噪声的生物微传感器CMOS读出电路研究(英文)

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。

适用于像素CZT辐射探测器ROIC的高精度S/H电路(英文)

为了提高像素CZT辐射探测器读出电路的精度,用Cadence的Spectre工具基于GSMC0.18μm工艺模型模拟仿真,设计了一种适用于像素CZT辐射探测器读出电路的高精度双相采样保持电路。首先,用两个电流脉冲信号源建立了前置放大器的输出信号模型,它包括高频噪声和幅度为0.28mV有用信号。然后,设计了一个用于高精度采样保持电路的高性能运算放大器。经过模拟仿真得到其共模输入范围为0.6～1.4V,直流增益为74～80dB,相位裕度大于60°。最后完成了高精度双相采样保持电路的设计,仿真结果显示它能很好的跟随输入信号的形状并且能在信号幅度达到相对误差为0.35%的采样保持精度。

基于SSLPP算法对高光谱遥感影像分类

局部保持投影算法为非监督维数约简算法,没有有效利用样本数据的类别信息,不能有效提取鉴别特征。针对此问题,提出一种半监督局部保持投影(SSLPP)算法。该算法以少量有标记数据和无标记数据作为训练样本集构造出本征图Gi,并有区别地对待标记样本与无标记样本,增大同类样本点之间的权重,更有利于鉴别特征提取。在AVIRIS KSC和Botswana高光谱遥感影像数据集上的实验结果表明,SSLPP算法能够较为有效地发现高维空间中数据的内蕴结构,使得总体分类精度得到较为明显的改善。

抑制背景电流的红外焦平面单元读出电路

随着非制冷红外焦平面阵列技术的发展,红外读出电路的设计变得越来越重要。设计了一种带有背景电流抑制功能的红外焦平面单元读出电路,该读出电路在改进后的第一代开关电流电路的基础上实现背景电流抑制功能。详细阐述了该系统电路的整体架构和工作原理,并用Spectre仿真软件实现了电路的仿真。结果表明该方案可以抑制背景电流,实现红外读出功能。

物理光学图象探测系统的研究

研究一种适用于物理光学实验中信号接收及数据采集的图象探测系统。该系统以自扫描光电二极管列阵 SSPA( Self Scanning Photodiode Array)作为光信号接收器件 ,以 PC机作为控制和信息处理部分 ,从而提高了物理光学实验的测试水平。为满足上述要求 ,设计了适用于 SSPA视频信号的 1 2位 A/D数据采集接口卡及相关程序。

面向机器视觉的云母槽精确定位系统

针对机车电机整流子维修加工过程中,当前普遍应用的激光调制定位型云母槽削刻系统存在精度较低且需大量人工干预的问题,提出了一种基于机器视觉的云母槽精确定位方法,来克服电机整流子云母槽边缘难以精确提取的难点。本系统首先自主设计了精度补偿算法并构建了定位误差修正模型,基于此搭建了嵌入式系统平台,实现了对云母槽中心线的全自动快速精确定位;准确计算刻刀与中心线的偏差值;精确控制刀头移动到正确的下刻位置。实验结果表明,该仪器能精准计算云母槽中线位置,通过伺服电机对铣刀进行微调对准,并将刻刀定位误差控制在0.02 mm之内,实现了整个操作流程的自动化和精确化。

基于无线遥控的电源电路设计

设计一种可对LED进行开关控制和亮度调节的无线遥控驱动电路。通过加减计数器、3-8译码器、数字电位器等模块用于亮度调控。反馈端联接光敏传感器或电阻进行电流控制,允许负载350 m A的大功率LED。此驱动电路具有自主选择性强,应用范围广等优点。

真空微电子压力传感器阵列数据采集研究

阐述了真空微电子压力传感器阵列的工作原理和工作波形。设计了一种供真空微电子压力传感器阵列器件使用的 12位A/D数据采集系统。系统采用微机为主控单元 ,地址发生和时序控制部分采用可编程逻辑器件 (CPLD)实现 ,提高了设计的灵活性 ,简化了电路板设计。利用该采集系统对压力传感器阵列进行了数据采集 。

基于DSP的红外图像非均匀性校正技术的研究

分析了导致红外成像系统非均匀性的机理,介绍了红外焦平面阵列非均匀性校正的基本方法。采用两点校正和积分时间校正相结合的方法,利用TMS320VC5509A DSP完成了对红外图像的非均匀性实时校正。实验结果表明,本系统具有实时性好,实用性强的特点,能够满足红外焦平面成像系统的要求。

微阵列生物传感器的自动数据选通器设计

为了让微阵列生物传感器的多路并行模拟信号能够分时的串行输出,以便后续电路处理,设计了一种自动数据选通器。该数据选通器主要由CMOS传输门和CMOS移位寄存器构成,能同时适用于数字信号与模拟信号。在0.6μm/Level 7 CMOS工艺条件下进行模拟,仿真结果表明:该数据选通器具有较高的性能。