电容式电子烟控制电路设计

针对电子烟专用主控芯片的高集成度的发展需求,设计了一款由调理放大模块、比较处理模块、温度电流控制模块、雾化丝驱动模块、LED驱动模块、过温过流保护模块和电源模块构成的电子烟专用控制系统。仿真时,用VerilogA搭建抽烟信号模型。该电路采用0.18μm BCD工艺,通过Virtuoso Spectre仿真器仿真。仿真结果表明,在27℃、3.7 V电源电压下,该系统可正常处理的电容变化值最小为0.1 pF,可以精准控制雾化丝和LED灯。当系统温度超过150℃或者雾化丝的电流达到3.5 A时,过温过流保护模块开始工作,雾化丝和LED模块停止工作。该文对电子烟控制电路结构发展具有一定参考意义。

SiPM电流模式前端信号读出电路技术分析

阐述硅光电倍增器(SiPM)阵列信号的前端读出电路存在许多设计难点,包括噪声抑制、功耗高以及灵敏度低的问题。探讨各种不同的前端读出电路的工作原理,提出几种读出电路的设计思路,分析电路结构和性能参数。

一种差分输入HgCdTe红外探测器专用电流读出电路的研制

利用差分输入的折叠共源共栅结构实现了一种在77 K工作的高性能低噪声HgCdTe红外探测器专用的电流读出电路。文中分析了它的噪声特性,并提出了减少噪声的措施。此电路用1.2μm的标准CMOS工艺制造完成。经过测试,这种电流读出电路在低温77 K下能正常工作,反馈电阻大小为41 MΩ,等效输入噪声电流仅0.03 pA/Hz1/2,连接HgCdTe红外探测器后能正常工作。

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(英文)

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60dB,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1.2μmCMOS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.

一种高性能X射线CMOS图像传感器的研究

研制了一种采用电流镜积分读出电路和相关双采样电路的X射线CMOS图像传感器(NEW-X-IS),传感器像元由采用CMOS工艺的光电二极管实现,光电二极管产生的光电流通过电流镜放大后在像元外的电容上积分,经相关双采样电路抑制噪声后,由CMOS移位寄存器和多路开关电路输出视频信号。对采用2μm CMOS工艺研制的64位实验线阵进行参数测试,结果表明NEW-X-IS具有较小的非均匀性、较低的暗噪声、较大的单位面积响应度、较高的输出电压和较宽的动态范围。将其应用于一个实验系统中,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形。

采用电流镜积分读出电路的X射线图像传感器

研制采用电流镜积分高性能读出电路的 X 射线图像传感器(CMI-X-IS),传感器像元由采用CMOS 工艺的光电二极管实现,利用电流镜将产生的光电流变成镜像并放大到积分电容中,经相关双采样电路抑制噪声后,由 CMOS 移位寄存器和多路开关电路输出视频信号。对 CMI-X-IS 要求的时序关系进行了分析。设计了 CMI-X-IS 的应用电路,并将其应用于一个实验系统中,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形和清晰的目标物 X 射线图像。实验表明,CMI-X-IS具有较小的非均匀性(NU≤3.532%)、较低的暗噪声(Vn≤0.45mV)、较大的单位面积响应度(Ro=57.87×105V/Lx.S.cm2)、较高的输出电压(可达 5V)和较宽的动态范围(Dr ≥77dB),可以应用到 X 射线实时成像检测领域。

基于电流镜积分读出电路的X射线CMOS图像传感器研究

基于电流镜积分读出电路的X射线CMOS图像传感器 (CMI X IS)的原理 ,并对电流镜积分读出电路进行了计算机模拟。对CMI X IS的性能参数进行了测试 ,并对光电转换特性曲线进行了分析。设计了CMI X IS的应用电路 ,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形。测试结果和实验表明 ,CMI X IS具有较低的暗噪声、较大的响应度、较高的输出电压和较宽的动态范围 ,可以应用于X射线实时成像检测领域。

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。

改进型电流镜积分红外探测器读出电路设计

介绍了一种基于电流镜积分(CM I)的红外探测器的读出电路,运用宽摆幅自偏置电流镜结构对CM I电路进行了改进,该结构由宽摆幅自偏置P型折叠共源共栅电流镜与N型电流镜反馈结构组成,在提高电流镜工作稳定性的同时,基本读出单元功耗降低了3.3μW。详细分析了电路的结构、工作原理和设计过程,并采用Chartered 0.35μm工艺进行了功能仿真和版图设计。结果表明,该改进型电路结构可以实现从30pA到4.5nA的积分,精度达到9位。

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5V电源，输入电流为0-50nA，在0．6um／level 7CMOS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。

具有分时背景抑制功能的单元电路设计

介绍了一种具有分时背景抑制功能的单元电路,该单元电路适合于大规模2D红外焦平面阵列。在减电流电路设计中,自级联管采用长沟道设计,工作在强反型区,各单元电路的减去电流不易受到工艺偏差的影响,有效地降低了具有分时背景抑制功能的单元电路间的背景抑制非均匀性(BSUN)。在背景电流为100 nA,积分时间为2.7 ms,减去电流为3.28μA,构成自级联管的两个晶体管阈值电压的最大失配均为10 mV时,具有分时背景抑制功能的单元电路间的BSNU为3.310%。

用于免疫微传感器的CMOS微弱电流读出电路

分析了传感器微电极产生信号的特点,阐述了读出电路的工作原理和设计要点,采用电流转换为时间的方法实现了弱信号的读出,最小可测量1 pA的直流电流,量程达5个数量级,相对误差小于0.1。并且系统自带10位数字信号输出,避免了使用AD转换器带来的功率和空间的消耗。系统采用Chartered 0.35μm标准CMOS工艺流片。

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。

基于自偏置电流镜的CMOS红外焦平面读出电路

针对高精度红外焦平面阵列应用设计了一种具有高注入效率、大动态范围、稳定的探测器偏压、小面积和低功耗的自偏置电流镜注入CMOS读出电路。所设计的电路结构包括一种由自偏置的宽摆幅PMOS共源共栅电流镜和NMOS电流镜构成的反馈结构读出单元电路和相关双采样电路。对所设计电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺进行了流片。测试结果显示：电路线性度达到了99%,探测器两端偏压小于1 mV。电路输入阻抗近似为0,单元电路面积为10μm×15μm,功耗小于0.4μW。电量存储能力3 108电子。测试结果表明：电路功能和性能都达到了设计要求。

直接注入模式可见光和红外传感器的注入效率

固体成像传感器包括可见光CCD、IRCCD、CMOS和红外焦平面阵列,其信号由光电二极管经注入栅沟道直接输入到转移级是基本的注入模式。本文总结了近30年来的发展成果,阐述了直接注入效率的理论和基本公式,得出在取样频率低的情况下,增大注入栅的跨导和光电二极管的阻抗是提高注入效率的最有效方法;在光电二极管低阻抗的情况下,采用电流镜像直接注入新设计,其注入栅的跨导可趋于无限大,因而可使注入效率接近100%。分析了电路的新设计方法,研制了64元线列InSb电流镜像直接注入电路。初步测试表明,注入效率与理论分析接近。

新型电流镜积分红外量子阱探测器读出电路的设计分析

设计了一种偏压可调电流镜积分(Current Mirroring Integration,CMI)红外量子阱探测器焦平面CMOS读出电路。该电路适应根据偏压调节响应波段的量子阱探测器,其中探测器偏压从0.61 V到1.55V范围内可调。由于CMI的电流反馈结构,使得输入阻抗接近0,注入效率达0.99;且积分电容可放在单元电路外,从而可以在一定的单元面积下,增大积分电容,提高了电荷处理能力和动态范围;为提高读出电路的性能,电路加入撇除(Skimming)方式的暗电流抑制电路。采用特许半导体(Chartered)0.35 m标准CMOS工艺对所设计的电路(16×1阵列)进行流片,测试结果表明:在电源电压为3.3V,积分电容为1.25pF时,电荷处理能力达到1.3×107个电子;输出摆幅达到1.76V;功耗为25mW;动态范围为75dB;测试结果显示CMI可应用于高性能FPA。

具有背景抑制功能的长波红外读出电路

为了提高红外焦平面检测目标的灵敏度,目标辐射产生的载流子应尽可能长时间保持,同时应尽可能减少热激发和背景辐射激发的比例。高背景条件下长波红外读出电路的积分电容较快饱和,且长波红外探测器暗电流的非均匀性会影响焦平面的固定图形噪声。基于共模背景抑制结构以及长波碲镉汞探测器暗电流分析的基础上,设计了具有非均匀性矫正的背景抑制电路。传统的背景抑制电路采用单一共模背景抑制或差模背景抑制。差模背景抑制模块的高精度背景记忆一般在小范围区间内。本文背景抑制结构采用共模背景抑制与差模背景抑制相结合,可以在较大的背景噪声范围内有效地降低固定图形噪声以及增大动态范围。该背景抑制结构中共模背景抑制采用电压-电流转换法,差模背景抑制采用电流存储型背景抑制结构。差模背景抑制通过背景记忆时信号放大,背景抑制时信号缩小来提高背景抑制精度。电路采用标准CMOS工艺流片。测试结果表明:读出电路的FPN值为2.08 mV。未开启背景抑制时,焦平面FPN值为48.25 mV。开启背景抑制后,焦平面FPN值降至5.8 mV。基于探测器的暗电流非均匀分布,计算其理论FPN值为40.9 mV。长波红外焦平面输出信号的RMS噪声在0.6 mV左右。

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下。由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出。采用将电压电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路。该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围。电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2 V,输出电压的非均匀性下降了70%,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义。

新原理光电探测阵列的微光响应测试研究

针对暗电流低、灵敏度高等优点的新原理量子效应光电探测器,设计和加工了增益可调CTIA读出电路,以获得宽动态范围读出。读出电路芯片与1×64元量子效应光电探测器集成封装,在室温(300K)条件下进行读出测试研究。光源采用633nmHe-Ne激光器,直径50μm光斑聚焦照射。测试结果表明:器件偏压为-0.1V,激光功率150pW,积分时间78μs,响应电压55mV,电压响应率达到3.67E+08V/W。根据测试结果,提出了进一步降低暗电流影响的改进测试方案。

一种新型的相关焦平面CMOS读出电路

研究了一种新型相关双采样CTIA结构的焦平面读出电路,该电路采用光学调制器产生的信号来控制MOS管轮流导通,通过积分电容充放电,实现光电流转化为电压的过程。基于CSMC 0．6μm DPDM CMOS工艺的BSIM 3V3 spice模型,采用Spectre对电路进行了仿真验证。在5 V工作电源下, 该读出方式在强背景应用中,不仅能有效地增加图像的动态范围和信噪比,而且也能提高输出电压摆幅、减小电路输出噪声。