CMOS图像传感器及其研究

介绍了CMOS图像传感器的工作原理,比较了CCD图像传感器与CMOS图像传感器的优缺点,指出了CMOS图像传感器的技术问题和解决途径,综述了CMOS图像传感器的现状和发展趋势。

用于CMOS图像器件的超分辨率算法研究

提出一种基于CMOS图像器件的超分辨率图像合成算法,该方法将4幅沿水平、垂直及对角线方向错位获取的CMOS图像重新组合,得到一幅重建的新图像.对重建图像的像素灰度进行了理论分析和计算,求出了重建超分辨率图像的算法.结果表明,在不提高CMOS工艺水平的条件下,该算法能将重建的CMOS图像的分辨率提高到原图像的2×2倍.实现了CMOS图像器件的超分辨率图像合成算法.对该算法进行了计算机仿真,结果同理论分析计算的结果完全一致,证明了所提出的CMOS图像器件超分辨率算法是正确的.

60 dB动态范围的自动增益控制电路设计

设计了一种工作频率在15.42 MHz应用于GPS射频接收芯片中的自动增益控制(AGC)电路,该电路与传统AGC结构相比,不需要峰值检测电路,也不需要环路滤波器,大大简化了设计复杂度,同时也使电路性能受工艺及温度变化的影响大大减小了,因此适用于低功耗、高集成的GPS射频通信系统中。电路设计采用TSMC 0.25 μm CMOS工艺,电源电压2.5 V,经过流片验证,其动态范围可达60 dB,工作频率范围为[3.8 MHz,40 MHz],总功耗5 mW.

BJMOSFET频率特性的模拟分析

提出了双极MOS场效应晶体管(BJMOSFET)的高频等效模型,定性分析了BJMOSFET的各种寄生电容及其影响,利用PSPICE9器件库中现有的元器件建立BJMOS FET频率特性模拟分析的等效电路,通过提取模型参数,运用电路模拟软件PSPICE9的多瞬态分析法对BJMOSFET的频率特性进行了模拟仿真,与相同结构参数和同等外界条件的传统MOSFET比较,BJMOSFET具有较小的总电容、较宽的通频带、良好的小信号瞬态特性和很小的大信号失真,证明了BJMOSFET比MOSFET具有更好的频率响应特性.

新型光电探测器及其填充系数的确定

详细分析了用于CMOS图像传感器的新型半导体光电器件的工作原理和光电特性,建立解析模型确定由其构成的像素单元的填充系数,优化光电响应特性。由于引入PN注入结,新型光电器件沟道电流同时存在电子电流和空穴电流,提高了器件的响应灵敏度,避免了大的寄生电容,提高了信噪比。

多芯片组件技术

概述了微电子封装技术的发展历史和多芯片组件MCM)技术的发展过程,介绍了MCM技术的特点、基本类型及其特性、三维多芯片组件和MCM的应用,并分析预测了未来微电子封装的发展趋势。

基于FM接收机的可变带宽频率综合器设计

本文介绍了应用在单芯片FM接收系统中可变带宽频率综合器的设计.通过同时改变电荷泵电流和滤波器的结构使锁相环的带宽发生变化,这样在不影响噪声性能(phase jitter)的前提下,锁定时间显著减小.在大电流状态下,环路带宽比锁定状态下提高了4.6倍.电路设计是采用0.6μm BICMOS工艺,仿真结果显示,在3V的电源电压下,锁定时VCO纹波电压小于0.2mV,功耗大约12mW.

PCI总线目标控制器的设计

本文在PCI2.2总线规范的基础上,给出了一种PCI总线目标控制器的设计方案。重点从控制逻辑和数据通路的建立上阐述了目标控制器的设计:用状态机实现总线访问操作的复杂时序,通过FIFO型目标接口和寄存器型目标接口的建立实现了数据通路。目前本设计已应用到光电器件CMOS图象传感器的数据传输并通过了FPGA原型验证。

一种高电流匹配精度电荷泵电路设计

文章提出了一种基于TSMC 0.35μm CMOS工艺的高电流匹配精度电荷泵电路。该电路采用了对称结构充放电流镜,自偏置高摆幅共源共栅镜像电流源和电流开关加速电路,提高了高速工作时电路的稳定性,消除了电压跳变现象,解决了充放电流不匹配的问题,且输出摆幅较大。仿真结果表明,该电路可很好的工作于高精度锁相环电路中。

一种热释电红外传感器控制芯片的设计

阐述了一种采用0.6μm CMOS工艺的热释电红外传感器控制芯片的设计。该芯片在[4.0 V,6.0V]电源范围内稳定工作,具有较高的电源电压抑制比和较低的温漂,并且作了抗噪声和抗交流电源干扰处理。这种控制芯片用于接收、放大、处理、控制热释电红外传感器信号,应用前景广阔。

BJMOSFET温度特性分析及计算机模拟

对兼有双极型和场效应型两种器件特点的双极 MOS场效应晶体管 ( BJMOSFET)的电流和阈值电压的温度特性进行了详细分析 ,推导出它们随温度变化率的解析表达式。建立 BJMOSFET的直流小信号模拟分析等效电路和频率特性模拟分析等效电路 ,采用通用电路仿真软件 PSpice9,对 BJMOSFET的输出特性、瞬态特性和幅频特性随温度的变化进行了计算机模拟 ,得到了随温度变化的特性曲线 ,并且理论分析与计算机模拟取得了一致的结果。相对传统 MOS-FET,证明了 BJMOSFET具有较好的温度特性。

线性补偿型带隙基准电压源设计

设计了一种高准确度基准电压源电路,电路采用了电流镜技术,运放的输出作为驱动的同时还作为自身的偏置电路,双极晶体管EB结压降作运放的输入,获得正温度系数的电流IPTAT;同理将电阻的压降和双极晶体管EB结压降作运放的输入,获得负温度系数的电流ICTAT,通过电流的减法运算将在整个温度范围内分两段产生不同的补偿电流INL,进而产生不同的补偿电压,并完成对带隙基准电压的分段线性补偿.由此得到温度系数很小的带隙基准电压.采用TSMC 0.18μm 1.8/3.3 1P6M CMOS标准工艺,在1.8 V电源下,-40℃～130℃温度范围内,仿真结果显示输出电压的温度系数小于1.88 ppm/V,低频时电源电压抑制比为-86 dB,功耗为237.5μW.

基于SOI的双极场效应晶体管

在分析了双极型晶体管和场效应晶体管各自的特点和不足后,介绍了一种既具有双极型晶体管较大电流容量和功率输出,又具有场效应晶体管高输入阻抗的电子器件———双极MOS场效应晶体管(BJMOSFET),同时指出体硅BJMOSFET的阳极扩散区与衬底之间存在较大的漏电流,可产生较大的寄生效应。提出了一种新型固体电子器件———基于SOI的BJMOSFET,分析了其工作原理。与体硅BJMOSFET比较,由于SOI技术完整的介质隔离避免了体硅器件中存在的大部分寄生效应,使基于SOI的BJMOSFET在体效应、热载流子效应、寄生电容、短沟道效应和闩锁效应等方面具有更优良的特性。

分段线性补偿型CMOS带隙基准电压源设计

设计了一种高精度CMOS带隙基准电压源电路。电路采用了共源共栅电流镜和自偏置技术,通过运放的负反馈分别获得正温度系数的电流IPTAT和负温度系数的电流ICTAT,通过电流的减法运算将在整个温度范围内分两段产生不同的补偿电流INL,并完成对带隙基准电压的分段线性补偿,由此得到温度系数很小的带隙基准电压。

一种高性能带隙基准源的设计与分析

提出了一种采用0．6μm 1PIM（单层Poly，单层Metal）CMOS工艺的高性能带隙基准电压源电路（BGR）设计。该电路能够在电压范围[4．0V，6．0V]内稳定工作，实现了一阶PTAT（与绝对温度成比例）温度补偿，并具有较好的电源抑制比和较低的温度系数，应用在热释电红外传感器专用控制芯片之中。HSPICE模拟和芯片测试结果表明，其电源抑制比可达到65dB，在0℃～70℃范围内精度可达到23×10^-6／℃，当VDD为5V时功耗仪为158．6945μW。

应用于∑Δ ADC的带隙基准源的设计

基于标准n阱0.6μm CMOS工艺条件,设计了一种用于高阶∑ΔADC的基准源结构。该电路在传统带隙基准电路的基础上,采用三个纵向晶体管串联的形式减小运放输入失调电压对基准电压的影响同时采用高增益运放来降低基准电流的失配。另外设计了启动电路以确保基准电路能正常工作。仿真结果表明此电路电源抑制比为73 dB,温度系数为9.6×10-6/℃。经过对系统的分析与验证,该电路完全满足高阶∑ΔADC对其性能的要求。

量子器件与量子信息技术

从信息社会的发展分析提出了量子器件及量子信息技术产生和发展的必然性,介绍了谐振隧穿器件、单电子器件、电子波导晶体管等纳米电子器件及其特点,对量子激光器和量子信息技术及其性能作了简要介绍,并给出了应用前景。

高阶∑△ADC中的抽取滤波器的设计

从电路实现和降低功耗的角度出发,优化并改进了梳状滤波器结构,同时设计了 FIR 补偿滤波器对其通带衰减进行补偿,通过合理的硬件电路安排来节省面积、提高速度,最终完成了高阶∑△ADC 中的抽取滤波器的设计。经过 Matlab 仿真,该滤波器阻带衰减为-65dB,通带纹波为±0.05dB,过渡带为0.454fs～0.583fs,经过 VerilogXL 和系统验证,该滤波器完全满足∑△ADC 的系统要求。

音频功放芯片中过温保护电路的设计

设计了一个适用于音频功放芯片的高精度过温保护电路。该电路以PTAT电流检测温度变化为原理,采用共源共栅电流镜,以正反馈结构实现了温度滞回功能,优化设计了启动电路。仿真波形显示,电路工作性能优异,在5 V电源下,功耗仅为0.4 mW。该电路已在0.6μm N阱CMOS工艺线上流片成功,电路总面积约为0.1 mm2,测试性能良好。

音频子系统中的I2C接口电路设计

在对I2C总线数据传输协议进行分析的基础上,设计了一个兼容I2C协议的两线输入接口电路,其中时钟线是单向传输的,数据线是双向传输的,另外增加了防止芯片地址冲突的地址选择位并优化了地址比较器和主寄存器输出。仿真结果显示电路性能优良,在-40℃～85℃温度范围内都可以正常工作。该电路已在0.6μm N阱CMOS工艺线上流片成功,测试功能正常。