基于CMOS图像传感器的大动态微弱信号检测电路设计

为获得二维材料混合信号中微弱的调制信号,文中基于具有弱信号检测能力和大动态范围的CMOS图像传感器芯片S10122,选用ADI公司16位精度的LTC2204芯片和LTC1668芯片,使用两次采样模数转换(ADC)的方法设计一个大动态微弱信号检测电路。该电路在保证采样速率的前提下,可将16位ADC精度提高到18位,且采样速率达到20 MSPS。测试结果表明:文中电路能够有效地检测出微弱信号,且信号幅值随光强变化而变化。传感器采集到的信号能够通过USB模块有效传输至上位机,传输速率达到38.6 MB/s,实现了低精度ADC对微弱信号的高精度测量,满足实际探测需求。文中设计的两次采样电路具有电路结构简单、成本低、噪声干扰小的特点,与现有采样方法相比,具有更高的采样精度和速度,可为微弱信号的快速、高精度检测提供一种研究方向。