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激光3维成像线性焦平面探测器读出电路研究进展
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作者 李雨欣 李潇 +2 位作者 杨赟秀 郑博仁 刘永 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期726-733,共8页
激光焦平面探测器是一种新型的光电成像器件,它利用半导体内部载流子的雪崩倍增效应实现高速、高灵敏度、纳秒级时间分辨探测,用于凝视型激光3维成像系统。探测器主要分为线性和盖革两大类,其中线性模式探测器具有响应速度快、无死时间... 激光焦平面探测器是一种新型的光电成像器件,它利用半导体内部载流子的雪崩倍增效应实现高速、高灵敏度、纳秒级时间分辨探测,用于凝视型激光3维成像系统。探测器主要分为线性和盖革两大类,其中线性模式探测器具有响应速度快、无死时间和后脉冲、可实现单脉冲瞬时成像等优点。首先介绍了在不同应用场景下,线性模式焦平面读出电路的两种架构并简述其原理,然后阐述像素单元的关键电路模块,比较了其优缺点,最后分析了两种减小行走误差的双阈值时刻鉴别方法。为相关领域的研究者提供了一些有益的参考和借鉴。 展开更多
关键词 探测器 线性模式焦平面读出电路 3维成像 光子飞行时间
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消除CDS折叠效应的增益自适应红外焦平面读出电路
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作者 吴双 张健怡 +1 位作者 陈洪雷 丁瑞军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期83-94,共12页
高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一。高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制。所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放... 高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一。高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制。所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放大器(RTIA),实现小信号大增益、大信号小增益的自动切换,将集成3.86 fF积分电容的CTIA电荷容量拓展到1.63 Me^(–)。在15μm像元中心距的像元内集成相关双采样(CDS)结构,大幅减小噪声。对CDS大信号注入产生的折叠效应进行理论分析,并设计抗折叠结构。采用180 nm 3.3V CMOS工艺,完成640×512规模的读出电路的设计、仿真、流片、测试。测试结果显示,该电路可消除CDS折叠效应,噪声电子数17 e^(–),动态范围拓展到99.66 dB。 展开更多
关键词 红外焦平面读出电路 增益自适应 抗折叠CDS CTIA 高动态范围 低噪声
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矿用成像设备的电路噪声抑制研究
3
作者 叶柏松 《煤矿机械》 2024年第3期79-81,共3页
高性能红外成像设备是实现煤矿井下设备状态实时在线监测与动态精准预测的有效手段,过大的噪声干扰可能淹没探测器信号,降低动态范围。通过研究相关双采样结构,分析了焦平面电路的噪声特点及噪声抑制机理,设计了64×1线列电路。实... 高性能红外成像设备是实现煤矿井下设备状态实时在线监测与动态精准预测的有效手段,过大的噪声干扰可能淹没探测器信号,降低动态范围。通过研究相关双采样结构,分析了焦平面电路的噪声特点及噪声抑制机理,设计了64×1线列电路。实验表明,相关双采样结构可以有效抑制KTC噪声,降低电路输出总噪声。 展开更多
关键词 红外成像 焦平面 电路噪声 相关双采样
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New CMOS readout circuit with background suppression and CDS for infrared focal plane array applications 被引量:2
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作者 李辛毅 赵毅强 姚素英 《Optoelectronics Letters》 EI 2009年第2期108-111,共4页
A high injection, large dynamic range, stable detector bias, small area and low power consumption CMOS readout circuit with background current suppression and correlated double sampling (CDS) for a high-resolution inf... A high injection, large dynamic range, stable detector bias, small area and low power consumption CMOS readout circuit with background current suppression and correlated double sampling (CDS) for a high-resolution infrared focal plane array applications is proposed. The detector bias error in this structure is less than 0.1 mV. The input resistance is ideally zero, which is important to obtain high injection efficiency. Unit-cell occupies 10 μm × 15 μm area and consumes less than 0.4 mW power. Charge storag... 展开更多
关键词 Cell membranes FOCUSING Infrared detectors
原文传递
320×240红外焦平面阵列驱动电路的小型化设计研究 被引量:15
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作者 李颖文 易新建 +1 位作者 何兆湘 罗艳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期230-234,共5页
文中提出了 32 0× 2 4 0红外非制冷焦平面驱动电路及焦平面阵列模拟输出信号的数字化设计方法。采用Xilinx公司的XC950 0系列综合可编程逻辑器件设计时序电路 ,以实现电路的小型化。采用VHDL语言进行设计 ,便于在试制过程中对电路... 文中提出了 32 0× 2 4 0红外非制冷焦平面驱动电路及焦平面阵列模拟输出信号的数字化设计方法。采用Xilinx公司的XC950 0系列综合可编程逻辑器件设计时序电路 ,以实现电路的小型化。采用VHDL语言进行设计 ,便于在试制过程中对电路的逻辑进行修改。采用TI公司的A/D转换器THS140 8对焦平面输出的 5.5M模拟信号进行模数转换 ,降低了后续传输过程中的干扰。为 32 0× 2 4 0凝视型非制冷红外热像仪的研制打下了基础。 展开更多
关键词 微测辐射热计 非制冷 红外焦平面阵列 驱动电路
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基于电子倍增CCD的微光成像遥感器焦面电路设计 被引量:5
6
作者 卜洪波 陈瑞明 +1 位作者 张玉贵 何志宽 《航天返回与遥感》 2012年第5期47-54,共8页
文章介绍了一种以EMCCD为探测器件的星载遥感器焦面电路实现方案。利用FPGA基于VHDL语言设计了驱动时序发生模块,运用直接数字频率合成技术、LVDS总线传输技术和大幅值信号放大技术构建了EMCCD硬件驱动电路。为满足卫星在线配置的需求,... 文章介绍了一种以EMCCD为探测器件的星载遥感器焦面电路实现方案。利用FPGA基于VHDL语言设计了驱动时序发生模块,运用直接数字频率合成技术、LVDS总线传输技术和大幅值信号放大技术构建了EMCCD硬件驱动电路。为满足卫星在线配置的需求,电路设置了遥控遥测接口模块。在EMCCD读出模块和焦面电源模块设计中提出了一定的降噪方法。最后,对EMCCD焦面电路样机进行测试,证实了该设计的有效性和可行性。 展开更多
关键词 电子倍增电荷耦合器件 焦面电路 微光成像
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遥感器焦面电路热设计改进的模拟试验 被引量:3
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作者 连新昊 王伟奇 +1 位作者 黄巧林 徐娜娜 《航天返回与遥感》 2012年第4期50-56,共7页
焦面电路是空间光学遥感器重要发热源,需要通过合理的热设计将热量及时导走,维持电子元器件温度不致过高。某空间光学遥感器焦面电路大量采用高功耗电子元器件,采取传统方法对该焦面电路进行了热设计;建立了模拟试验系统对该热设计进行... 焦面电路是空间光学遥感器重要发热源,需要通过合理的热设计将热量及时导走,维持电子元器件温度不致过高。某空间光学遥感器焦面电路大量采用高功耗电子元器件,采取传统方法对该焦面电路进行了热设计;建立了模拟试验系统对该热设计进行验证,在模拟试验过程中发现了该热设计的不足之处;提出了改进措施,即:建立从发热器件到电路盒壳体之间直接导热路径,并再次进行了试验。试验结果表明改进后测点温度有大幅度降低,从而验证了改进措施的有效性。 展开更多
关键词 焦面电路 热设计 改进 模拟试验 光学遥感器 航天
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浅论建筑能耗构成之建筑含能 被引量:2
8
作者 韩志学 王旭 +2 位作者 蔡媛媛 张玉贵 何志宽 《航天返回与遥感》 2012年第4期57-63,共7页
首先由建筑含能的概念出发,从建筑构件的角度分析了建筑含能的构成、计算方法以及影响因素,简要探讨了减少建筑台能的可能途径;其次分别以一座钢筋混凝土建筑与一座木结构建筑为例,基于LCA(生命周期评价)的计算结果分析了它们的含能,... 首先由建筑含能的概念出发,从建筑构件的角度分析了建筑含能的构成、计算方法以及影响因素,简要探讨了减少建筑台能的可能途径;其次分别以一座钢筋混凝土建筑与一座木结构建筑为例,基于LCA(生命周期评价)的计算结果分析了它们的含能,并将其与各自运行能耗进行了比较。通过分析认为控制建筑含能是建筑节能设计的有效途径之一。 展开更多
关键词 建筑能耗 含能 建筑运行能耗 节能
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基于AlGaN/GaN场效应晶体管的太赫兹焦平面成像传感器 被引量:12
9
作者 罗木昌 孙建东 +9 位作者 张志鹏 李想 申志辉 王颖 陈红兵 董绪丰 张金峰 陈扬 周建勇 秦华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期234-239,共6页
太赫兹波成像技术在人体安检、医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。文中面向高速、高灵敏度和便携式太赫兹成像应用需求,设计实现了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管自混频检测机制的太赫兹焦平面成像传感器。该焦平面成... 太赫兹波成像技术在人体安检、医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。文中面向高速、高灵敏度和便携式太赫兹成像应用需求,设计实现了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管自混频检测机制的太赫兹焦平面成像传感器。该焦平面成像传感器由探测器阵列芯片和CMOS读出电路通过倒装互连实现,阵列规模达到32×32。探测器阵列中具有对管差分功能的像元设计通过提高探测器的电压响应度和抑制共模电压噪声,提高了焦平面成像的灵敏度。焦平面成像传感器的输出模拟信号通过片外的模数转换(ADC)芯片转化为数字信号,由现场可编程门阵列(FPGA)采集后通过Camera Link图像数据与通信接口发送到计算机。利用该焦平面成像传感器,演示实现了太赫兹光斑、太赫兹干涉环和太赫兹光照下的旋转塑料叶片的视频成像,帧频达到30 Hz。 展开更多
关键词 太赫兹自混频探测器 高电子迁移率晶体管 CMOS读出电路 焦平面成像
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混合式IRFPA读出电路参数测试系统 被引量:9
10
作者 程瑶 袁祥辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期249-252,共4页
读出电路是红外焦平面阵列(IRFPA)的关键组成部分之一。它的质量直接影响到IRFPA的质量,因此读出电路参数的测试非常重要。本系统采用信号模仿的方法,对IRFPA读出电路注入电信号,调节电信号即可模拟不同的测试条件,利用读出电路的输出... 读出电路是红外焦平面阵列(IRFPA)的关键组成部分之一。它的质量直接影响到IRFPA的质量,因此读出电路参数的测试非常重要。本系统采用信号模仿的方法,对IRFPA读出电路注入电信号,调节电信号即可模拟不同的测试条件,利用读出电路的输出就可测试其主要参数的技术指标。系统采用虚拟仪器系统的精密数据采集卡(DAQ)和用于数据处理的软件(LabVIEW)来构建出混合式IRPFA读出电路参数测试系统。采集卡对读出电路输出信号进行采集,并利用软件的运算功能模块对采集的数据进行统计运算,就可定量得到各项参数指标,从而判断读出电路性能的好坏。采用本系统对128×128元读出电路进行测试,实验结果表明了系统的可行性,测试结果可以反映读出电路的质量。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 读出电路 参数测试 虚拟仪器
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64×64元InSb红外焦平面读出电路研制进展 被引量:2
11
作者 梁平治 江美玲 +2 位作者 张学敏 丁瑞军 唐红蓝 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期424-427,共4页
研制了用于 6 4× 6 4元InSb红外焦平面的几种读出电路。ISM 6 4× 6 4- 2型电路是采用直接注入模式 ,行积分工作的读出电路。ISM 6 4× 6 4- 3型电路仍然采用直接注入读出模式 ,行积分工作 ,但是增加了一级采样保持电路。I... 研制了用于 6 4× 6 4元InSb红外焦平面的几种读出电路。ISM 6 4× 6 4- 2型电路是采用直接注入模式 ,行积分工作的读出电路。ISM 6 4× 6 4- 3型电路仍然采用直接注入读出模式 ,行积分工作 ,但是增加了一级采样保持电路。ISM 6 4× 6 4- 4型电路采用直接注入模式 ,帧积分工作 ,因而可大大提高信噪比。描述了 2、3和 4型电路的结构 ,工作原理及版图设计特点 ,电路的制造工艺、测试方法及其主要性能。 展开更多
关键词 INSB 红外焦平面阵列 读出电路 直接注入 行积分 帧积分 ISM64×64系列电路 红外探测
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一个128×128 CMOS快照模式焦平面读出电路设计 被引量:2
12
作者 陈中建 李晓勇 +2 位作者 喻松林 韩建忠 吉利久 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期1454-1457,共4页
本文介绍了一个工作于快照模式的CMOS焦平面读出电路新结构———DCA(Direct injectionChargeAmpli fier)结构 .该结构像素电路仅用 4个MOS管 ,采用特殊的版图设计并用PMOS管做复位管 ,既可保证像素内存储电容足够大 ,又可避免复位电压... 本文介绍了一个工作于快照模式的CMOS焦平面读出电路新结构———DCA(Direct injectionChargeAmpli fier)结构 .该结构像素电路仅用 4个MOS管 ,采用特殊的版图设计并用PMOS管做复位管 ,既可保证像素内存储电容足够大 ,又可避免复位电压的阈值损失 ,从而提高了读出电路的电荷处理能力 .由于像素电路非常简单 ,且该结构能有效消除列线寄生电容Cbus的影响 ,因此该结构非常适用于小像素、大规模的焦平面读出电路 .采用DCA结构和 1 2 μm双硅双铝 (DPDM Double PolyDouble Metal)标准CMOS工艺设计了一个 12 8× 12 8规模焦平面读出电路试验芯片 ,其像素尺寸为 5 0× 5 0 μm2 ,电荷处理能力达 11 2pC .本文详细介绍了该读出电路的体系结构、像素电路、探测器模型和工作时序 ,并给出了精确的HSPICE仿真结果和试验芯片测试结果 . 展开更多
关键词 快照模式 焦平面 读出电路 电子成像系统 CMOS电路
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非致冷微测热辐射计阵列的设计 被引量:4
13
作者 汪涛 贾功贤 袁祥辉 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期78-81,共4页
非致冷微测热辐射计焦平面阵列技术在国内已成为研究热点。介绍了微测热辐射计的原理并对其作了简化的计算分析 ,给出了微测热辐射计的结构、材料。
关键词 微测热辐射计 红外焦平面阵列 非致冷 红外探测器
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一种低噪声红外焦平面器件采集电路的设计 被引量:12
14
作者 祝红彬 李伟 +2 位作者 刘子骥 蒋亚东 金中 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第3期165-168,172,共5页
提出了384×288非制冷红外焦平面UL03162驱动电路和焦平面器件模拟输出信号数字化的设计方法,从理论和实际上论述了偏置电压对焦平面器件性能的影响,阐明了偏置电压的产生方案,并简要说明时序控制产生和转换器选择的方法,为焦平面... 提出了384×288非制冷红外焦平面UL03162驱动电路和焦平面器件模拟输出信号数字化的设计方法,从理论和实际上论述了偏置电压对焦平面器件性能的影响,阐明了偏置电压的产生方案,并简要说明时序控制产生和转换器选择的方法,为焦平面高性能、稳定可靠的工作提供了必要条件。通过测试系统检测,RMS噪声为312.4μV,充分发挥了该器件的优良性能。 展开更多
关键词 采集电路 红外焦平面 低噪声 红外焦平面器件
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边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究 被引量:11
15
作者 黄张成 黄松垒 +2 位作者 张伟 陈郁 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期297-300,304,共5页
设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5μm 5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态... 设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5μm 5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4 V,动态范围大于80 dB. 展开更多
关键词 红外焦平面 读出电路 边积分边读出 相关双采样
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基于不同作用体制下的非扫描激光成像雷达探测技术 被引量:5
16
作者 陈慧敏 栗苹 +2 位作者 李昆 孙建强 郭渭荣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期487-490,共4页
激光成像雷达是激光技术和雷达技术相结合的产物,在军事上有着广泛的应用前景。非扫描激光成像雷达是近年来出现的新型雷达,因没有机械扫描装置,具有高帧频率、宽视场、高可靠性的特点。本文对基于相位法的非扫描激光成像雷达、基于多... 激光成像雷达是激光技术和雷达技术相结合的产物,在军事上有着广泛的应用前景。非扫描激光成像雷达是近年来出现的新型雷达,因没有机械扫描装置,具有高帧频率、宽视场、高可靠性的特点。本文对基于相位法的非扫描激光成像雷达、基于多狭缝条纹管的非扫描激光成像雷达、基于阵列的非扫描激光成像雷达的原理、特点进行了分析,指出了每种体制的局限性,为应用具体背景下的非扫描激光成像雷达体制的选择提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 非扫描成像雷达 多狭缝条纹管成像雷达 闪光雷达 焦平面阵列 读出集成电路
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384×288非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计 被引量:3
17
作者 谭钦红 任其干 +1 位作者 吴传玺 万志卫 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期315-319,324,共6页
在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来... 在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来测试电路工作性能、成像质量和噪声特点,比较两种模式的测试结果,得出采用数字输出模式设计的电路具有体积小、功耗低及成像噪声小等特点。同时,设计了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温度控制系统,该系统设置电压由CPLD控制,可实现焦平面阵列根据环境温度变化采用不同工作温度点工作,从而较好的改善探测器工作性能和成像质量,降低探测器功耗。 展开更多
关键词 非制冷红外焦平面阵列 驱动电路 热电制冷器 偏置电压
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640×512焦平面读出电路设计 被引量:1
18
作者 李毅强 刘昌举 祝晓笑 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期777-781,共5页
介绍了640×512电容反馈跨阻放大器(CTIA)型焦平面读出电路的设计,包含模拟电路与数字模块设计。分析了CTIA采样单元的设计,折中优化了采样单元的面积、噪声、增益等因素,同时优化了采样单元控制电路,最大限度地提高了对采样单元阵... 介绍了640×512电容反馈跨阻放大器(CTIA)型焦平面读出电路的设计,包含模拟电路与数字模块设计。分析了CTIA采样单元的设计,折中优化了采样单元的面积、噪声、增益等因素,同时优化了采样单元控制电路,最大限度地提高了对采样单元阵列的驱动能力;数字控制部分着重分析了对行选、列选、翻转读出、随机开窗、隔行扫描、多路选择输出等功能的实现方式。设计基于0.5μm DPTM工艺进行仿真验证,采样单元面积为25μm×25μm,工作频率为5MHz,芯片面积为18.1mm×17.4mm,输出摆幅大于2.5V,动态范围大于70dB。 展开更多
关键词 焦平面 读出电路 电容反馈跨阻放大器 隔行扫描 随机开窗
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320×256阵列红外焦平面读出电路的设计 被引量:3
19
作者 夏晓娟 刘琦 +2 位作者 关钰 张杰 孙伟锋 《航空兵器》 2017年第3期65-68,共4页
提出一种320×256阵列红外焦平面读出电路,采用直接注入模式,具有多路输出、读出顺序可选等功能。具体设计了各个模块电路,并采用chartered 0.35μm工艺进行流片设计。实测结果表明所设计芯片输出摆幅为3.24 V,输出电压线性度为97.1... 提出一种320×256阵列红外焦平面读出电路,采用直接注入模式,具有多路输出、读出顺序可选等功能。具体设计了各个模块电路,并采用chartered 0.35μm工艺进行流片设计。实测结果表明所设计芯片输出摆幅为3.24 V,输出电压线性度为97.15%,功耗为32 m W,具有丰富的读出功能。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 读出电路 直接注入 低功耗
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低功耗64×64CMOS快照模式焦平面读出电路新结构 被引量:1
20
作者 陈中建 李晓勇 +2 位作者 吉利久 韩建忠 喻松林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期1450-1457,共8页
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 ... 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 .37p C.详细介绍了该读出电路的体系结构、像素电路、探测器模型和工作时序 ,并给出了精确的 展开更多
关键词 快照模式 焦平面 读出电路 低功耗设计 电子成像系统
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