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像素级模数转换器研究进展 被引量:1
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作者 张艺潇 祝晓笑 单光宝 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第5期645-654,共10页
像素级模数转换器因其独特的集成位置而具有高帧频、大动态范围、低功耗及低噪声等优点,广泛应用于红外、可见光及太赫兹成像等领域。文章介绍了主流像素级模数转换器结构的原理,综述了像素级模数转换器在动态范围、功耗、面积及噪声等... 像素级模数转换器因其独特的集成位置而具有高帧频、大动态范围、低功耗及低噪声等优点,广泛应用于红外、可见光及太赫兹成像等领域。文章介绍了主流像素级模数转换器结构的原理,综述了像素级模数转换器在动态范围、功耗、面积及噪声等性能参数的研究进展,最后分别比较和总结了各改进方向的几种关键技术并做出展望。 展开更多
关键词 读出电路 像素级模数转换器 数字像素传感器 动态范围 功耗
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逐次逼近ADC无源器件的匹配性与高层次模型 被引量:3
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作者 佟星元 杨银堂 +1 位作者 朱樟明 刘帘曦 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期123-129,共7页
对逐次逼近A/D转换器的无源器件匹配性进行了研究.基于理论分析,明确了电荷再分配结构、电压等比例缩放结构以及混合结构等几种典型逐次逼近A/D转换器对无源器件网络匹配性的具体要求,并利用Matlab工具,通过建立逐次逼近A/D转换器无源... 对逐次逼近A/D转换器的无源器件匹配性进行了研究.基于理论分析,明确了电荷再分配结构、电压等比例缩放结构以及混合结构等几种典型逐次逼近A/D转换器对无源器件网络匹配性的具体要求,并利用Matlab工具,通过建立逐次逼近A/D转换器无源器件匹配性高层次模型对理论分析结果进行了验证.在此基础上提出了一种基于单位电容缩放的新型电荷再分配结构,在不提高无源器件匹配性要求的前提下,利用单位电容取代原有缩放电容并增加一定的时序控制,有效地解决了传统电容缩放结构中缩放电容工艺实现困难以及对寄生电容敏感的问题,适合片上系统的嵌入式应用. 展开更多
关键词 模数转换器 逐次逼近 无源器件 匹配性 高层次模型
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一种逐次逼近寄存器型模数转换器 被引量:3
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作者 石蓝 居水荣 +1 位作者 丁瑞雪 朱樟明 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第12期916-923,共8页
设计了一种逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。提出了一种新型全动态钟控比较器结构,消除了比较器的亚稳态误差,解决了ADC输出不稳定的问题,实现了失调和噪声之间良好的折中,提升了ADC的动态性能;设计了一种全新的自举开关,在确保... 设计了一种逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。提出了一种新型全动态钟控比较器结构,消除了比较器的亚稳态误差,解决了ADC输出不稳定的问题,实现了失调和噪声之间良好的折中,提升了ADC的动态性能;设计了一种全新的自举开关,在确保采样保持电路性能的同时提高了其可靠性;提出了一种新颖的正反馈结构的动态逻辑单元,并应用在逐次逼近逻辑电路中,在降低功耗的同时消除了误码问题;改进了共模电平产生电路结构,提高了共模电平的产生速度和稳定性。电路采用0.18μm DB S-BCD工艺设计实现,芯片面积约为360μm×560μm,10 bit分辨率模式下的功耗和信噪失真比(SNRD)分别为21.1μW和58.64 dB。 展开更多
关键词 模数转换器(ADC) 逐次逼近寄存器(SAR) 比较器 自举开关 动态逻辑单元 共模电平
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一种新型红外焦平面片上模数转换电路 被引量:1
4
作者 甘文祥 丁瑞军 何力 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期668-671,共4页
基于串行单斜率积分的原理,提出了一种新型的像素级红外焦平面片上8位模数转换电路。设计了一个8×8像素阵列组成的完整读出电路芯片,并进行了版图设计和电路仿真。每个单元像素电路采用直接注入方式输入,输出与输入电流成正比的数... 基于串行单斜率积分的原理,提出了一种新型的像素级红外焦平面片上8位模数转换电路。设计了一个8×8像素阵列组成的完整读出电路芯片,并进行了版图设计和电路仿真。每个单元像素电路采用直接注入方式输入,输出与输入电流成正比的数字脉冲信号,经每列单元共享的计数器计数输出。采用独特的数字电路列共享结构,电荷注入补偿等技术,具有结构简单、面积小等特点。仿真及测试结果表明,该芯片能较好地完成红外焦平面信号读出及模数转换功能,单元面积80μm×80μm,单元功耗50μW,量化等级达到8位,芯片实测量化误差小于4 LSB,帧速可达460 f/s。 展开更多
关键词 焦平面 模数转换 单斜率 像素级
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数字摄像机中CCD信号处理器VSP2000 被引量:2
5
作者 赵军军 《中国有线电视》 北大核心 2004年第7期72-74,共3页
VSP2 0 0 0是一个性能优良的CCD信号处理器 ,它采用相关双采样、空像素自动校零 ,以及黑色电平自动校正等关键技术 ,大大提高了电荷耦合器件模拟信号的处理质量 ,被广泛应用于数字摄像机、PC机和监控摄像头中。对这些关键技术及VSP2 0 ... VSP2 0 0 0是一个性能优良的CCD信号处理器 ,它采用相关双采样、空像素自动校零 ,以及黑色电平自动校正等关键技术 ,大大提高了电荷耦合器件模拟信号的处理质量 ,被广泛应用于数字摄像机、PC机和监控摄像头中。对这些关键技术及VSP2 0 0 0使用中的注意事项作介绍。 展开更多
关键词 数字摄像机 CCD 信号处理器 VSP2000 电荷耦合 相关双采样 模数转换器 空像素自动校零
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场序彩色硅基液晶微显示驱动电路设计(英文)
6
作者 赵博华 黄苒 +4 位作者 马飞 杜寰 罗家俊 韩郑生 林斌 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期248-253,267,共7页
基于0.35μm二层多晶硅四层金属(2P4M)3.3 V/5 V双电源电压CMOS混合信号工艺,设计了能应用到投影显示的一种分辨率为800×600硅基液晶(LCoS)微显示驱动电路芯片。整个驱动电路采用奇偶列的驱动方案,并且每一列都集成了一个数字模拟... 基于0.35μm二层多晶硅四层金属(2P4M)3.3 V/5 V双电源电压CMOS混合信号工艺,设计了能应用到投影显示的一种分辨率为800×600硅基液晶(LCoS)微显示驱动电路芯片。整个驱动电路采用奇偶列的驱动方案,并且每一列都集成了一个数字模拟转换器(DAC)。为了减少亮度的损失,采用场序彩色法实现彩色显示。像素单元的面积为15μm×15μm,整个芯片的面积大小为14.7 mm×11.4 mm。测试结果表明该芯片在帧频为60 Hz时能正常工作并且能实现256阶灰度的彩色显示。在3.3 V/5 V的双电源电压供电下,整个芯片的功耗大约为100 mW。 展开更多
关键词 场序彩色 硅基液晶 微显示 像素电路 高级视频图形阵列(SVGA) 灰度 数字模拟转换器(DAC)
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过电平采样模数转换器误差源的建模
7
作者 金硕巍 李晶皎 +1 位作者 苏瑞琴 李贞妮 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期478-482,共5页
过电平模数转换器采用异步采样的方式进行数据转换.主要对转换器的不同时间模式进行了研究,综合分析了误差源对异步采样ADC性能的影响,特别对有限时间分辨率、有限精度量化两种主要误差源进行了详细分析.通过优化设计,将计算采样时刻的... 过电平模数转换器采用异步采样的方式进行数据转换.主要对转换器的不同时间模式进行了研究,综合分析了误差源对异步采样ADC性能的影响,特别对有限时间分辨率、有限精度量化两种主要误差源进行了详细分析.通过优化设计,将计算采样时刻的最大量化误差降为计数器时钟周期的一半,有效提高了系统的信噪比(SNR).推导出SNR的方程,对于固定的时钟频率,当量化分辨率较大时,SNR达到62 d B左右.通过仿真确认了方程的正确性. 展开更多
关键词 过电平模数转换器 异步采样 有限分辨率 有限量化精度 信噪比
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一种用于心电信号采集的LCADC
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作者 魏榕山 林铖 陈群超 《微电子学》 CAS 北大核心 2022年第2期312-317,共6页
设计了一种适用于心电信号处理的连续时间LCADC电路。电路去掉了传统电压模式的DAC模块,采用了N-bit电流舵DAC,解决了传统电压模式DAC存在的电容漏电问题。该电路包括一个电压至电流转换器、7-bit电流舵DAC、电平交叉检测模块以及偏移... 设计了一种适用于心电信号处理的连续时间LCADC电路。电路去掉了传统电压模式的DAC模块,采用了N-bit电流舵DAC,解决了传统电压模式DAC存在的电容漏电问题。该电路包括一个电压至电流转换器、7-bit电流舵DAC、电平交叉检测模块以及偏移标准补偿模块。电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计,电源电压为1 V。仿真结果表明,整体电路功耗为8.1μW@500 Hz。通过MATLAB对数据进行处理,SNDR为53.8 dB@500 Hz, ENOB达到了8.64 bit,输入信号范围内SNDR范围为52.8~63.6 dB,电路功耗范围为7.3~8.5μW。该电路适用于低频心电信号的采集。 展开更多
关键词 模数转换器 异步ADC 事件驱动 电平交叉
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高精度SARADC非理想因素分析及校准方法 被引量:3
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作者 曹超 马瑞 +2 位作者 朱樟明 梁宇华 叶谦 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期61-65,87,共6页
对高精度逐次逼近型模数转换器的非理想因素进行理论推导和建模分析,表明模数转换器精度主要受电容失配和低位电容阵列及耦合电容的寄生电容影响,而高位寄生电容的影响可以忽略.建立了16位逐次逼近型模数转换器的高层次模型,验证了理论... 对高精度逐次逼近型模数转换器的非理想因素进行理论推导和建模分析,表明模数转换器精度主要受电容失配和低位电容阵列及耦合电容的寄生电容影响,而高位寄生电容的影响可以忽略.建立了16位逐次逼近型模数转换器的高层次模型,验证了理论分析,并通过一种全数字的后台校准技术来减小电容失配和寄生电容的影响.仿真结果表明,校准后的有效位数在15位以上的概率超过90%. 展开更多
关键词 高精度模数转换器 逐次逼近型模数转换器 电容失配 数字校准 高层次建模
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像素级数字化紫外焦平面读出电路的研究 被引量:2
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作者 徐斌 袁永刚 李向阳 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期768-772,806,共6页
为提高紫外焦平面组件成像质量,提出了可用于紫外焦平面的像素级数字化读出电路结构。针对紫外信号微弱及焦平面探测器像素面积小的特点,设计了基于电容反馈跨阻放大器(Capacitive Trans-Impedance Amplifier,CTIA)结构、模数转换器和... 为提高紫外焦平面组件成像质量,提出了可用于紫外焦平面的像素级数字化读出电路结构。针对紫外信号微弱及焦平面探测器像素面积小的特点,设计了基于电容反馈跨阻放大器(Capacitive Trans-Impedance Amplifier,CTIA)结构、模数转换器和锁存器的紫外焦平面像素级模数转换读出电路,并给出了实现像素内模数转换的工作原理。详细讨论了像素内模数转换的实现方法,各模块的设计要求及其具体实现,并基于0.35μm DP4M CMOS工艺设计制造了面阵规模128×128、像素单元面积50μm×50μm的读出电路芯片。电路性能测试与成像实验表明:电路的精度达到1mV以下,有效位数达到11位,实现了紫外焦平面读出电路的低噪声数字化输出。 展开更多
关键词 紫外成像 片上数字化 像素级模数转换 探测器
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采用电荷复位技术的像素级ADC 被引量:1
11
作者 李敏增 李福乐 张春 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期656-660,665,共6页
实现了一种可用于CMOS图像传感器,采样率为50 Hz、精度为15位的像素级模数转换器(ADC)。此ADC采用电荷复位方式补偿电荷,然后通过对电荷包计数实现模数转换。为了实现低功耗、低噪声和小面积,对电路系统、核心模块的设计以及版图布局布... 实现了一种可用于CMOS图像传感器,采样率为50 Hz、精度为15位的像素级模数转换器(ADC)。此ADC采用电荷复位方式补偿电荷,然后通过对电荷包计数实现模数转换。为了实现低功耗、低噪声和小面积,对电路系统、核心模块的设计以及版图布局布线进行了综合考虑和优化。该设计采用SMIC 0.18μm CMOS标准工艺,版图面积为50μm×50μm。测试结果表明:当输入电流为17.5,33.7和80 nA时,对应的输出码的均值/标准差分别为8 875/6.56,16 500/2.6,32 768/14.3。在满量程输入电流(80 nA)情况下,仿真总功耗仅为4.5μW。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 像素级模数转换器(ADC) 电荷复位技术 低速高精度 低功耗
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用于图像传感器的模数转换器研究进展
12
作者 于善哲 周晔 +3 位作者 卓毅 张雅聪 鲁文高 陈中建 《微电子学》 CAS 北大核心 2022年第2期181-190,共10页
随着物联网、移动设备等应用的发展,图像传感器作为信息感知重要的窗口,需求不断增长。模数转换器是图像传感器的重要组成部分,负责将探测到的模拟信号转换为数字信号,不仅增加了系统的抗干扰能力,提升了系统的性能,还有助于在片内实现... 随着物联网、移动设备等应用的发展,图像传感器作为信息感知重要的窗口,需求不断增长。模数转换器是图像传感器的重要组成部分,负责将探测到的模拟信号转换为数字信号,不仅增加了系统的抗干扰能力,提升了系统的性能,还有助于在片内实现数据处理,提高系统集成度。为了适应图像传感器朝着大阵列、高帧频、低功耗、小像素尺寸等方向的发展趋势,模数转换器在速度、功耗、面积等方面存在挑战。文章概述了应用于图像传感器的模数转换器的几种主要架构,分析了这几种架构的优缺点,总结了研究进展以及未来的发展方向。 展开更多
关键词 图像传感器 模数转换器 列级模数转换器 像素级模数转换器
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运用软件方法扩大A/D和D/A适用范围的研究
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作者 仇振强 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期53-56,共4页
描述了一种原理简单、方法实用的计算机软件处理方法,解决了一定类型的A/D变换器(ADC)与D/A变换器(DAC)在实际应用中需与不同输入和输出电平相匹配的问题。
关键词 模数变换器 数模变换器 电平匹配 软件方法
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Pixel-level A/D conversion using voltage reset technique
14
作者 李敏增 李福乐 +1 位作者 张春 王志华 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2014年第11期149-153,共5页
This paper presents a 50 Hz 15-bit analog-to-digital converter (ADC) for pixel-level implementation in CMOS image sensors. The ADC is based on charge packets counting and adopts a voltage reset technique to inject c... This paper presents a 50 Hz 15-bit analog-to-digital converter (ADC) for pixel-level implementation in CMOS image sensors. The ADC is based on charge packets counting and adopts a voltage reset technique to inject charge packets. The core circuit for charge/pulse conversion is specially optimized for low power, low noise and small area. An experimental chip with ten pixel-level ADCs has been fabricated and tested for verification. The measurement result shows a standard deviation of 1.8 LSB for full-scale output. The ADC has an area of 45 × 45μm^2 and consumes less than 2 μW in a standard 1P-6M 0.18μm CMOS process. 展开更多
关键词 pixel-level analog-to-digital converter (ADC) voltage reset techniaue: low soeed and hieh resolution
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一种用于CMOS图像传感器的Column-Level模数转换器 被引量:7
15
作者 王亚杰 姚素英 +1 位作者 徐江涛 付贤松 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期290-294,共5页
设计了一种用于CMOS图像传感器(CIS)的column-level模数转换器(ADC)。它由一种新型斜坡发生器构成,具有分辨率可调的特点,而且以简单的结构实现了高精度和低功耗,占用较小的版图面积。基于0.35μm2P4M标准CMOS工艺,8bit ADC转换时间约50... 设计了一种用于CMOS图像传感器(CIS)的column-level模数转换器(ADC)。它由一种新型斜坡发生器构成,具有分辨率可调的特点,而且以简单的结构实现了高精度和低功耗,占用较小的版图面积。基于0.35μm2P4M标准CMOS工艺,8bit ADC转换时间约50μs,最大线性误差小于±0.5LSB。在分辨率为640×480pixel的CIS中,每列共用1个比较器,提高了传感器的吞吐速率,帧频约40fps;3.3V电压下ADC总功耗不超过27mW,占用版图面积约0.5mm2。 展开更多
关键词 CMOS图像传感(CIS) coluilln-level模数转换器(ADC) 斜坡发生器 比较器
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A high performance 90 nm CMOS SAR ADC with hybrid architecture 被引量:2
16
作者 佟星元 陈剑鸣 +1 位作者 朱樟明 杨银堂 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期51-57,共7页
A 10-bit 2.5 MS/s SAR A/D converter is presented. In the circuit design, an R-C hybrid architecture D/A converter, pseudo-differential comparison architecture and low power voltage level shiflers are utilized. Design ... A 10-bit 2.5 MS/s SAR A/D converter is presented. In the circuit design, an R-C hybrid architecture D/A converter, pseudo-differential comparison architecture and low power voltage level shiflers are utilized. Design challenges and considerations are also discussed. In the layout design, each unit resistor is sided by dummies for good matching performance, and the capacitors are routed with a common-central symmetry method to reduce the nonlinearity error. This proposed converter is implemented based on 90 nm CMOS logic process. With a 3.3 V analog supply and a 1.0 V digital supply, the differential and integral nonlinearity are measured to be less than 0.36 LSB and 0.69 LSB respectively. With an input frequency of 1.2 MHz at 2.5 MS/s sampling rate, the SFDR and ENOB are measured to be 72.86 dB and 9.43 bits respectively, and the power dissipation is measured to be 6.62 mW including the output drivers. This SAR A/D converter occupies an area of 238× 214 μm^2. The design results of this converter show that it is suitable for multi-supply embedded SoC applications. 展开更多
关键词 analog-to-digital converter CMOS integrated circuits level shifters multi-supply SoC high performance
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四电平脉冲幅度调制光互联系统中的可重构发射芯片架构 被引量:1
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作者 陈志强 程凌浩 +3 位作者 鲍园 刘大伟 范建林 陈志涛 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第21期53-61,共9页
信道线性及非线性失真会降低基于四电平脉冲幅度调制(PAM4)的短距离光互联系统的性能,利用PAM4发射芯片对信号进行预补偿能缓解信道失真带来的影响。因此,研究了一种适用于短距离光互联的PAM4发射芯片架构。该架构基于查找表(LUT)均衡... 信道线性及非线性失真会降低基于四电平脉冲幅度调制(PAM4)的短距离光互联系统的性能,利用PAM4发射芯片对信号进行预补偿能缓解信道失真带来的影响。因此,研究了一种适用于短距离光互联的PAM4发射芯片架构。该架构基于查找表(LUT)均衡器和源串联终端数模转换器灵活补偿光信道失真,利用流水线结构的选择器进行高速LUT读取;同时,采用电阻反馈的预驱动电路减少高速数模转换器信号输出时的码间干扰。后仿真结果表明,55 nm工艺制程PAM4发射芯片的速率可达到40 Gbit/s,能实现灵活配置的均衡模式,满足下一代数据中心、接入等光互联网络的需求。 展开更多
关键词 光通信 四电平脉冲幅度调制 数模转换器 查找表 非线性均衡
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医疗超声成像系统多ADC系统新型基准电压的设计
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作者 吴星华 《电源世界》 2004年第1期39-42,共4页
本文主要介绍大规模的ADC(模数转换器)系统基准电压设计思想与ADC精确度之间关系,并对两种新型ADC基准电压方案的作一分析。
关键词 基准电压 设计 医疗超声成像系统 多ADC系统 模数转换器
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