16级模拟电压域CMOS-TDI传感器读出电路

为了提高推扫(Push-Broom)成像系统的信噪比(SNR),提出了一种可以在模拟域下实现时间延迟积分(Time-Delay-Integration,TDI)功能的CMOS-APS读出电路。区别于以往的数字域算法TDI,在模拟域下累加可以获得更小的噪声和较慢的ADC读出速率。读出电路主要由像素阵列、TDI累加阵列、电荷放大器、S&H单元和行列选择逻辑单元等部分构成。通过与外部FPGA生成的时序逻辑相配合,实现了TDI电压信号的累加。分析了主要单元的噪声源大小和抑制方法,并在CSMC 0.5μm工艺下完成流片,最后通过Labview等测试系统测量了相应的探测器指标并验证了SNR与TDI级数的关系。     

CMOS图像传感器片上系统及其在手机上的应用

带相机功能的手机越来越流行并逐渐成为手机的标准配置。CMOS图像传感器因其在低成本、图像效果好、低功耗、集成度高等方面的优势,在手机市场上逐渐成为主流。随着功能与集成度的提高,片上系统与单芯片方案已经成为一个趋势。介绍CMOS图像传感器片上系统的架构与原理、图像信号处理模块,然后给出他在手机系统上的应用与软件实现。     

集成风速计片上系统的计算机模拟

将MEMS器件与CMOS电路集成在同一个芯片上具有体积小、噪声小、便于控制、易于大批量生产等优点，本文从风速计的工作场入手，运用了有限元、数据拟合、等效电路及SPICE宏单元的方法对片上系统进行模拟，从而直接模拟出信号状况，有利于片上处理电路和控制电路的匹配设计，提高了设计效率。文中给出了风速计流体场的有限元分析结果，并通过拟合的方法将输出的温度差输出到电路等效的热堆，信号和噪声经过片上集成的放大器输出到芯片外，有利于温度场、热敏感元件、放大电路的优化设计。     

一种基于标准CMOS工艺的新型单片集成紫外图像传感器

我们提出了一种基于标准CMOS工艺的浮栅紫外图像传感器。传感器单元是由一个非常紧凑的紫外线灵敏器件构成。整个紫外图像传感器有一CMOS像素单元阵列、高压开关、读出电路和数字控制等部分组成。在一0.18μm标准工艺上实现了1个1616的图像传感器芯片。我们对传感器单元和阵列进行了测试,测试结果表明传感器的灵敏度为0.072 V/(mJ/cm2),并且可以获得紫外图像。此紫外图像传感器适合于大规模集成的生物医药和太空探测等领域。     

CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术

分析了CMOS有源像素图像传感器(APS)的噪声种类及各自产生的原因,介绍了对于不同噪声的噪声控制技术.     

CMOS图像传感器中时间延迟积分的实现与优化

提出了一种在标准CMOS工艺下实现时间延迟积分(TDI)功能的电路结构,电路采用一面阵CMOS像素阵列,通过像素列曝光累积实现了TDI功能.详细分析了器件噪声和积分器噪声对电路的影响,提出了器件级噪声优化公式.电路采用SMIC 0.35 μm CMOS工艺实现.仿真结果表明,该电路能够实现TDI功能,运算放大器的等效输入噪声为36.1 μV,具有低噪声特性.     

一种采用CMOS0.18μm制造的带EBG结构小型化的片上天线

采用标准0.18μm CMOS工艺设计制造了一种带EBG(电磁带隙)结构的小型化片上天线。该片上天线由一根长1.6mm的偶极子天线以及一对一维的尺寸为240μm×340μmEBG结构构成。分别对该EBG结构以及片上天线的S11及S21进行了仿真和测试,结果表明该片上天线工作在20GHz,具有小型化的性能,同时具备三次谐波抑制的功能。     

一种基于自适应结构的片上运动检测算法与实验

在CMOS图像传感器应用系统中,运动检测是降低系统功耗的一种重要手段.本文提出一种基于片上自适应结构的运动检测算法.该算法在不影响检测精度的情况下,通过抽样检测和两位比较,将需要运算的数据量降低到了传统算法的2.5 ‰;同时,算法实现了检测位和阈值的自适应结构以及抽样频率的可编程化,从而使运动检测能够适应更复杂的应用环境.实验结果表明,该算法能够满足实时性要求,检测精度可达99 %以上,对光线的适应能力强,并具有低功耗、抗噪声的特性.     

CMOS图像传感器4T像素本底噪声分析

为了抑制本底噪声,提高图像动态范围,首先给出CMOS图像传感器的4T像素结构,分析该结构下的基本噪声源.然后,分别讨论了各本底噪声分量的形成及对信号的影响,并以噪声电子数的形式对各噪声分量进行了定量分析,提出了相应的噪声抑制措施,且进行了仿真验证.     

一种采用CMOS0．18μm制造的带EBG结构小型化的片上天线

采用标准0．18μmCMOS工艺设计制造了一种带EBG（电磁带隙）结构的小型化片上天线。该片上天线由一根长1．6mm的偶极子天线以及一对一维的尺寸240μm×340μmEBG结构构成。分别对该EBG结构以及片上天线的S11及S21进行了仿真和测试,结果表明该片上天线工作在20GHz,具有小型化的性能,同时具备三次谐波抑制的功能。     

适用于时间延迟积分CMOS图像传感器的高级数模拟累加器

本文分析并解决了应用于TDI CMOS 图像传感器的模拟累加器的寄生问题。为了抑制寄生问题所引入累加器信噪比的降低,在已有的具有去耦开关的模拟累加器中,采用上级板采样,在积分阶段注入补偿电荷,来补偿无法消除的寄生所带来的影响。并且通过加入校正电路来抑制工艺偏差和器件失配带来的影响。在设计中采用0.18-μm 1P4M工艺,供电电压为3.3V。后仿真结果表明,累加器所能提升的信噪比从17.835dB增加到了21.067dB。此外,累加器的整体线性度达到了99.62%。同时通过对电路进行蒙特卡洛仿真,结果表明校正电路很好的抑制了工艺偏差和器件失配带来的影响。所以,本文提出的结构可用于构建高级数的模拟累加器。     

一种3.8 GHz 0.25μm CMOS低噪声放大器的设计

从优化电路结构出发,提出并设计了一种工作于3.8 GHz的低噪声放大器。与传统级联结构相比,该电路引入了级间匹配网络。级间匹配网络的实现,可以使整个电路的功率增益、噪声系数等关键性能指标得到改善。电路采用0.25μm RF CMOS工艺制作,用Hspice软件对电路进行了模拟。结果表明,该电路的正向功率增益为15.67 dB,NF为2.88 dB,IIP3为-0.21 dBm,功耗为25.79 mW。     

数字域TDI CMOS相机调偏流方法

为了解决现有的机械式调偏流的像移补偿方法存在的,需要复杂的调偏流机构所带来的问题,提出一种适用于数字域TDI CMOS遥感相机的图像调偏流方法。该方法基于数字图像,通过配准图像像素在数字域对位累加来调整偏流角的失配量。最后为了验证提出算法的有效性开展了成像实验,结果表明在26.56°偏流角情况下直接成像的图像对比度传函为0.132 8,而应用图像法调偏流后提升为0.444 7,证明图像调偏流方法能明显改善成像效果,可行有效。该方法摆脱调偏流机械结构思路的限制,精度高而又简单易行,无需要任何附加硬件开支,有助于改进目前国内现有的像移补偿体系。     

一种双模式的CMOS现场可编程模拟阵列的分析与设计

本篇文章提出了基于采用高度灵活的互连盒的互连网络的一种新型的现场可编程模拟阵列(FPAA)结构,该结构可以在双模式下工作包括离散时间模式和连续时间模式,以追求在不同应用场合下的性能要求。高度灵活的互连盒中的开关不仅用来作为可编程开关还直接作为开关电容中电荷转移的开关来使用,大大减少了离散时间模式下信号路径上的开关,提高了整体电路的性能。该款FPAA采用0.18um CMOS工艺,3.3V电源电压。后仿结果显示互连网络的最大带宽可达265MHz, 从示例的测试结果可以看出该款FPAA在连续时间模式下可工作在2MHz信号带宽下,无杂散动态范围可达54dB, 离散时间工作模式下的处理精度可达96.4%。     

针对密码芯片频域互信息能量分析攻击

在对密码芯片进行时域上互信息能量分析基础上,提出频域上最大互信息系数能量分析攻击的方法。该方法结合了密码芯片在频域上信息泄露的原理和互信息能量分析攻击的原理,引入了最大互信息系数的概念,避免了在时域上进行曲线精确对齐的操作,并针对国产密码算法SMS4进行了攻击测试。实验表明,频域上最大互信息系数攻击的有效性扩展了侧信道能量分析攻击的方法。     

Scaling relation of domain competition on (2+1)-dimensional ballistic deposition model with surface diffusion

During heteroepitaxial overlayer growth multiple crystal domains nucleated on a substrate surface compete with each other in such a manner that a domain covered by neighboring ones stops growing. The number density of active domains ρ decreases as the height h increases. A simple scaling argument leads to a scaling law of ρ~h^-γ with a coarsening exponent γ=d/z, where d is the dimension of the substrate surface and z the dynamic exponent of a growth front. This scaling relation is confirmed by performing kinetic Monte Carlo simulations of the ballistic deposition model on a two-dimensional (d=2) surface, even when an isolated deposited particle diffuses on a crystal surface.     

Computational analysis of the interfacial effect on electromigration in flip chip solder joints

Recent experiments have shown failure in flip chip micro solder joints induced by electromigration. This paper proposes a three-dimensional computational model to simulate the evolution of micro and sub-micro scale solder joints due to electromigration induced diffusion. The evolving morphology of the solder joint related with multiple mechanisms causes a computational challenge. This is addressed by employing a diffuse interface model with multiple concentrations. To efficiently resolve complications, a semi-implicit Fourier spectral scheme and a biconjugate-gradient method are adopted. Results have demonstrated rich dynamics and solder breakage at the interface on the cathode side. Furthermore, the effect of the designed interface region on the reliability of solder joints has been investigated with the developed model.     

带CLC滤波的反激变换器小信号建模与控制研究

为满足大型激光陀螺仪(ring laser gyroscope, RLG)中激光器激励源输出高精度、高稳定度的要求,针对单端反激变换器输出性能较差的问题,本文在传统反激变换器的输出端增加电感、电容元件,构成了输出带电容-电感-电容(capacitor inductor capacitor, CLC)滤波的单端反激变换器。在此基础上,采用开关元件平均模型法确定该变换器的静态工作点,建立电流连续模式(continuous conduction mode, CCM)下的四阶小信号模型;推导出相关传递函数,并引入相位超前校正环节以提高系统的稳定性;借助MATLAB软件构建比例-积分-微分(proportion-integral-differential, PID)控制的系统模型,完成了对带CLC滤波的反激变换器的分析与验证。结果表明,利用小信号建模理论建立的变换器模型是合理的,对激光器激励源的优化设计有参考意义。