視覺(jué)假體能夠在一定程度上恢復(fù)失明患者的視覺(jué)。視覺(jué)假體利用圖像傳感器采集外界圖像信息并加工處理,然后利用植入體內(nèi)的微電極陣列刺激視神經(jīng)元,從而在視覺(jué)中樞產(chǎn)生人工視覺(jué)感知。圖像傳感器是視覺(jué)假體中不可缺少的關(guān)鍵部分。本文主要對(duì)兩種不同架構(gòu)圖像傳感器的讀出電路進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。方案一將用于邊緣檢測(cè)的Laplacian算子在像素單元本地實(shí)現(xiàn),從而實(shí)現(xiàn)圖像的像素級(jí)并行處理。單個(gè)像素單元包括光電二極管,卷積運(yùn)算模塊,流控振蕩器模塊和脈沖控制模塊。基于SMIC 0.18μm工藝,在Virtuoso平臺(tái)下利用Spectre工具完成電路的設(shè)計(jì)與仿真,單個(gè)讀出電路的版圖面積約為45pm×45μm,整個(gè)64×64陣列的面積約為3mm×3mm。仿真驗(yàn)證表明,對(duì)于較低像素的圖片,該方案能夠有效地完成邊緣提取。方案二將光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后,再由數(shù)字模塊進(jìn)行圖像處理。讀出電路由相關(guān)雙采樣電路,可編程增益放大器（PGA）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）組成。整個(gè)信號(hào)鏈路呈流水線工作,前級(jí)采用相關(guān)雙采樣電路消除固定圖案噪聲（FPN）;PGA采用獨(dú)熱碼和溫度計(jì)碼組合的兩級(jí)流水結(jié)構(gòu)來(lái)降低功耗且增強(qiáng)環(huán)路的穩(wěn)定性;SAR ADC采用... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文內(nèi)容和主要結(jié)構(gòu)
2 圖像傳感器讀出電路的理論分析與研究
    2.1 邊緣檢測(cè)算子分析
        2.1.1 Sobel算子
        2.1.2 Laplacian算子
        2.1.3 Canny算子
    2.2 模擬模塊的理論分析
        2.2.1 相關(guān)雙采樣電路的去噪分析
        2.2.2 可編程增益放大器的理論分析
    2.3 SAR ADC的理論分析
        2.3.1 SAR ADC的工作原理
        2.3.2 開(kāi)關(guān)時(shí)序?qū)﹄娙菪虯DC動(dòng)態(tài)功耗的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 基于模擬卷積核的讀出電路設(shè)計(jì)
    3.1 邊沿檢測(cè)算子的實(shí)現(xiàn)
    3.2 電流控制振蕩器的實(shí)現(xiàn)
    3.3 脈沖控制單元的實(shí)現(xiàn)
    3.4 陣列系統(tǒng)的版圖與仿真
    3.5 本章小結(jié)
4 基于模數(shù)轉(zhuǎn)換的讀出電路設(shè)計(jì)
    4.1 像素單元的設(shè)計(jì)
    4.2 雙采樣電路的設(shè)計(jì)
    4.3 可編程增益放大器的實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 全差分運(yùn)放放大器的設(shè)計(jì)
        4.3.2 兩級(jí)流水設(shè)計(jì)及整體仿真
    4.4 芯片級(jí)SAR ADC的設(shè)計(jì)
        4.4.1 自舉開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)
        4.4.2 比較器的設(shè)計(jì)
        4.4.3 SAR邏輯的設(shè)計(jì)
        4.4.4 開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
        4.4.5 整體電路版圖與仿真
    4.5 整體讀出電路的仿真
    4.6 本章總結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3198742