本文關(guān)鍵詞：集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的紅外焦平面讀出電路研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著紅外焦平面技術(shù)的日益更新,更大的陣列、更低的功耗以及更快的速度成為發(fā)展的主要方向。而實現(xiàn)上述焦平面技術(shù)發(fā)展要求的一個主要技術(shù),就是實現(xiàn)片上集成模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。將模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)集成到紅外焦平面讀出電路內(nèi),可以避免芯片間模擬信號的傳輸,可以降低噪聲;同時片上集成ADC可以簡化系統(tǒng)設(shè)計以及提高系統(tǒng)的傳輸速度。在紅外焦平面讀出電路中集成模數(shù)轉(zhuǎn)換電路具有很強(qiáng)的應(yīng)用背景和理論價值,是數(shù)字紅外焦平面器件的一個重要發(fā)展方向。本文分析討論了在紅外焦平面讀出電路上集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的原理以及實現(xiàn)方法。通過比較各種類型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)、電路結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)方法和原理,選取了逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為紅外焦平面讀出電路片上集成模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)。設(shè)計了一種12bit逐次逼近寄存器(SAR)ADC,本ADC基于30um中心距設(shè)計,適用于面陣焦平面行(列)級結(jié)構(gòu)的ADC讀出電路。在Cadence和Synopsys設(shè)計平臺下對模擬和數(shù)字部分電路分別進(jìn)行設(shè)計、仿真與版圖設(shè)計。電路工藝采用GLOBALFOUNDRIES公司0.35um CMOS 3.3V工藝加工流片。芯片實際低溫測試結(jié)果顯示SAR ADC有效位數(shù)約為9bit,轉(zhuǎn)換頻率超過150K Samples/s,功耗低于300u W。根據(jù)測試結(jié)果,對電路發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析,提出了解決的方案,為以后的研究工作提供了有效的參考,為發(fā)展數(shù)字化512*512焦平面讀出電路提供技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：紅外焦平面讀出電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換 逐次逼近寄存器
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN216;TN792
【目錄】：

• 致謝4-5
• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 紅外探測技術(shù)概述10-12
• 1.2.1 紅外探測技術(shù)的原理與應(yīng)用10-11
• 1.2.2 紅外探測器的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 讀出集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 讀出電路的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.2 讀出電路發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢13-14
• 1.3.3 集成ADC功能的紅外讀出電路發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本課題研究的目的和意義15-16
• 1.5 論文的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 讀出電路集成ADC設(shè)計方案分析18-29
• 2.1 紅外讀出電路片上ADC的幾種結(jié)構(gòu)形式18-21
• 2.1.1 讀出電路芯片級ADC設(shè)計18-19
• 2.1.2 讀出電路行（列）級ADC設(shè)計19-20
• 2.1.3 紅外焦平面像素級ADC設(shè)計20-21
• 2.2 幾種常用ADC原理概述21-27
• 2.2.1 串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器22-24
• 2.2.2 逐次逼近ADC24
• 2.2.3 迭代運(yùn)算ADC24-26
• 2.2.4 快閃ADC26-27
• 2.2.5 Sigma Delta過懫樣型ADC27
• 2.3 本課題的設(shè)計要求和實現(xiàn)方式27-29
• 第三章 SAR ADC電路設(shè)計與仿真29-52
• 3.1 SAR結(jié)構(gòu)ADC原理29-30
• 3.2 SAR結(jié)構(gòu)ADC設(shè)計30-51
• 3.2.1 DAC的選擇、設(shè)計與仿真30-36
• 3.2.2 比較器設(shè)計與仿真36-44
• 3.2.3 數(shù)字控制電路設(shè)計44-48
• 3.2.4 ADC的仿真48-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 第四章 版圖設(shè)計與后仿真52-64
• 4.1 版圖設(shè)計概述52-54
• 4.1.1 電源線的規(guī)劃52-53
• 4.1.2 布局布線53
• 4.1.3 ESD保護(hù)53-54
• 4.1.4 天線效應(yīng)54
• 4.2 ADC版圖設(shè)計54-60
• 4.2.1 SAR ADC模擬部分版圖設(shè)計54-56
• 4.2.2 ADC數(shù)字控制部分版圖設(shè)計56-59
• 4.2.3 ADC的版圖設(shè)計59-60
• 4.3 寄生參數(shù)提取與版圖后仿60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 電路測試與結(jié)果分析64-84
• 5.1 ADC測試方法64-68
• 5.1.1 ADC各項性能參數(shù)64-65
• 5.1.2 ADC靜態(tài)參數(shù)測試方法65-67
• 5.1.3 ADC動態(tài)參數(shù)測試方法67-68
• 5.2 常溫下ADC性能測試68-77
• 5.2.1 待測芯片的結(jié)構(gòu)說明68-70
• 5.2.2 測試平臺以及測試方法70-72
• 5.2.3 測試結(jié)果與分析72-77
• 5.3 低溫下ADC性能測試77-81
• 5.4 ADC芯片測試結(jié)果分析81-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第六章 電路設(shè)計方案改進(jìn)與擴(kuò)展84-103
• 6.1 電路設(shè)計中存在的問題與難點84-85
• 6.2 電路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法85-87
• 6.3 紅外焦平面讀出電路擴(kuò)展87-102
• 6.3.1 讀出電路設(shè)計考慮88-92
• 6.3.2 單元電路設(shè)計92-100
• 6.3.3 讀出電路集成SAR ADC的設(shè)計仿真100-102
• 6.4 本章總結(jié)102-103
• 第七章 總結(jié)與展望103-105
• 7.1 工作總結(jié)103-104
• 7.2 未來展望104-105
• 參考文獻(xiàn)105-110
• 附錄 1：數(shù)字控制電路Astro生成版圖網(wǎng)表110-113
• 附錄 2：SAR ADC后仿結(jié)果113-115
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果115

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉成康,袁祥輝,張曉飛;CMOS讀出電路中的噪聲及抑制[J];半導(dǎo)體光電;2002年03期

2 方穗明;王占倉;;碼密度法測量模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)參數(shù)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年11期

3 蔡毅,潘順臣;紅外技術(shù)在未來軍事技術(shù)中的地位和作用[J];紅外技術(shù);1999年03期

4 方丹;紅外焦平面陣列讀出電路技術(shù)分析[J];紅外技術(shù);2004年02期

5 房駿,李言謹(jǐn),陳新禹,方家熊;線列紅外焦平面中幾種相關(guān)采樣法分析[J];紅外與毫米波學(xué)報;1999年01期

6 沈曉燕;消除CMOS讀出電路噪聲方法研究[J];紅外與激光工程;2004年06期

7 程開富;使用CMOS讀出裝置的紅外焦平面陣列[J];紅外與激光技術(shù);1995年03期

8 李熙瑩,倪國強(qiáng),蔡娜;紅外探測系統(tǒng)在反巡航導(dǎo)彈中的應(yīng)用[J];激光與紅外;2003年01期

9 馮琪;黃魯;李鐵;白雪飛;丁瑞軍;;一種紅外焦平面片上模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計[J];激光與紅外;2006年11期

10 朱慧;李堯橋;陳新禹;方家熊;;一種紅外焦平面的數(shù)字化輸出設(shè)計方案[J];激光與紅外;2007年S1期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 魯文先;紅外焦平面片上集成列并行結(jié)構(gòu)∑△ADC技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

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本文編號：260698