基于自适应曝光的CMOS图像传感器的设计与实现

从硬件结构、曝光策略和模拟结果入手，在传统滚筒式曝光基础上，通过对用户设定区域像素饱和值的统计和曝光时间选择算法，提出了一种CMOS图像传感器大动态范围自适应曝光的设计。曝光时间可从1ps至65ms，探测光强范围达到10^1～10^6lux，设计将充分发挥现有像素性能，实现快速实时的自适应曝光需求。     

基于对数转换器的暗电流测试系统

文章提出一种使用对数转换器进行宽量程、高精度暗电流测试的方案,分析了电流计的通用模型,并开发出一套测试系统,测试灵敏度可达0.1pA,远高于目前国内能够提供的测试仪表.仪器自带偏压输出,除用于光电探测器暗电流的测试、微弱光功率测量外,还可以测量器件的击穿电压、材料的绝缘电阻等.该仪器亦能通过串口与计算机组成功能更强的测试系统.     

基于CIS暗电平校正算法研究与实现

本文为了减弱暗电流对CMOS图像传感器图像质量的影响,分别对常用的模拟端暗电平校正算法和数字端暗电平校正算法进行了分析和研究,通过将黑行分阶段处理,在不同阶段分别进行模拟和数字校正,提出了一种改进的暗电平校正算法。并在一款像素阵列为640×480的CMOS的图像传感器芯片内集成了该方法的电路。经过测试表明,该方法获得了较好的校正暗电平,误差小,解决了暗电平差异较大情况下出现的颜色偏差问题和亮度不饱和问题,改善了图像质量。     

基于FPGA的CMOS图像传感器温漂自补偿研究与设计

针对部分CMOS图像传感器受温度变化而引入像素值漂移上升、图像噪声的问题,设计了一种基于FPGA的CMOS图像传感器温漂自补偿方法.该方法通过对图像温漂补偿系数的自动提取、差值补偿以及动态范围调整,从而抑制温度对图像数据产生的噪声影响.经试验证明,温漂自补偿方法具有良好的补偿效果,棋盘格仿真使得图像均值降低13.56％...     

一种梯度自适应宽动态CMOS图像传感器像素结构

提出了一种梯度自适应的宽动态CMOS图像传感器像素结构。该像素结构采用多路分流设计,改变了3T-APS图像传感器的单线性响应率;根据不同的光照强度自适应调整响应率,在低照度时具有较大的响应率,在高照度时具有较小的响应率,从而增大了像素的动态范围。该像素结构简单,无需额外复杂的控制电路即可实现对光照强度的自适应梯度响应。基于0.18 μm 1P4M SMIC工艺,采用SILVACO TCAD仿真软件进行电路设计和仿真。结果表明,该CMOS图像传感器像素结构电路的动态范围可达到112.36 dB。     

增益自适应高频低噪声放大器的单片集成设计研究

高频低噪声放大器(LNA)是无线通讯设备关键器件之一。由于无线通讯设备特别是移动通讯设备使用环境的条件限制,往往需要LNA器件具有自适应增益功能,以保证接收信号的稳定性。拟设计一款具有自适应增益控制的高频LNA单片集成电路,以TSMC 0.18μm的RF-CMOS器件模型和工艺参数,给出一个增益范围在0~17dB、噪声抑制比为0.2dB,适用于DCS1800手机中的1.8GHz增益自适应CMOS放大器电路。     

一种带有自适应增益控制的激光雷达模拟前端

为了处理宽动态范围的激光脉冲回波信号,设计了一种带有自适应增益控制技术的模拟前端。通过分段调节跨阻放大器的跨阻增益,实现了在1 μA~1 mA范围内输入电流与输出电压近似线性的关系。提出了自触发使能方法,可以在没有外部清零信号的情况下连续接收回波信号。提出了一种新型差分移位时刻鉴别电路,能有效减小行走误差。电路采用0.11 μm CMOS工艺设计,后仿真结果表明,-3 dB带宽为530 MHz,最大跨阻增益为103 dBΩ,等效输入噪声电流谱密度为6.47 pA·Hz-1/2@350 MHz,输入动态范围为60 dB,功耗小于100 mW。该模拟前端电路设计适用于飞行时间脉冲激光雷达。     

用于DTV接收机的dB线性可编程增益放大器

针对DTV零中频接收机的系统要求,通过构造串并联相结合的退化电阻网络设计了一个高线性,宽增益变化范围的dB线性CMGS可编程增益放大器(PGA,Programaable Gain Amplifier).此可编程增益放大器在SMIC 0.18 μm CMOS工艺下实现,增益变化范围为0～60 dB,最小增益步进0.5 dB,带6 pF电容负载时-3dB带宽为1.5MHz,且带宽恒定.在增益变化范围内,当输出差分峰峰值为1 V时,三阶交调失真在-60 dB以下.此PGA在3.3 V电压下工作,功耗小于4 mW.     

多传感器同步图像采集系统的设计

提出了一种宽带宽、灵活的和可伸缩的多传感器同步图像采集系统的结构.设计了二进制树型拓扑结构传播统一的系统时钟和触发信号,采用CPLD提供传感器间的精确时序和同步.结构中的所有摄像机采用CMOS图像传感器采集图像.可以控制图像的尺寸、帧率以及摄像机之间的曝光顺序.为了适应不同应用对传输带宽和图像质量的不同要求,采用DSP加多种压缩算法对图像进行处理和压缩.来自所有摄像机的图像数据通过USB2.0总线采用同步传输模式传送到PC进行存储.给出了部分实现.     

应用于微小卫星的CMOS图像传感器芯片设计

针对小卫星以至微纳卫星领域的应用需求,文章对具有抗辐照能力的CMOS图像传感器的芯片架构和关键技术进行了研究,着重对行列选电路、低噪声信号读出、可编程增益放大器和片上ADC等电路设计技术进行了分析和仿真验证.基于0.35 μm CMOS抗辐照技术和工艺开展了芯片的关键电路仿真、设计和整体版图设计验证.流片后的测试结果表明,该CMOS图像传感器具有高动态、低噪声和抗辐照特点,其噪声电子为42 e-,动态范围为69 dB,当辐射总剂量大于100 krad(Si)时,器件噪声指标符合预期.     

高频雷达模拟前端与天线的匹配问题研究

针对模拟前端设计过程中,模拟前端与天线的匹配问题,文章分析了天线的各性能参数对于增益可调模拟前端的噪声系数、灵敏度、动态范围等技术指标的影响,得出了模拟前端的噪声系数和输出三阶截点的具体表达式,为模拟前端的设计提供了理论依据。     

CCD成像系统中模拟前端噪声的研究

为了提高CCD成像电子学系统的信噪比,设计了3种模拟前端电路,借助Orcad软件对它们的输出波形进行比较,分析电路结构与噪声产生机理的关系,从理论上比较3种电路结构的噪声水平。然后采用三线阵CCD探测器KLI8023和视频处理器TDA9965在硬件上实现3路模拟前端的电路设计,并通过X64-LVDS采集卡分别将3路图像信息显示在终端机上。每个像元成像50次,统计这50次的均方差（噪声）和信噪比,通过拟合曲线比较三路模拟前端的噪声水平和信噪比。在相同光照条件下,第1路的信噪比达到750dB,第3路只有600dB,验证了理论分析的结果,讨论不同像元频率、带宽与信噪比的关系,为今后的成像系统电路设计提供参考和实验依据。     

KAI-02150的CCD模拟前端采集电路设计

针对Kodak公司生产的CCD图像传感器KAI-02150,设计了双通道模拟前端采集电路。给出了电路的结构组成,根据KAI-02150的驱动和输出参数要求设计了各个模块的具体电路。通过SPI接口对AD9920A的寄存器进行配置,可以满足多种工作模式切换的需要。与传统的CCD模拟前端采集方案相比,文中的设计更加灵活简单、稳定可靠。测试表明,设计的输出驱动时钟满足KAI-02150的输入要求,可以驱动CCD输出模拟信号,并完成相关双采样和A/D转换得到数字视频信号。     

基于稀疏恢复的自适应角度多普勒补偿方法

自适应角度多普勒补偿方法是补偿机载非正侧阵雷达杂波距离相关性的有效手段,该方法解决了角度多普勒补偿方法处理性能受系统误差影响较大的问题,可以实现杂波距离相关性的自适应补偿。但该方法利用子孔径平滑估计杂波协方差矩阵,存在孔径损失,系统自由度下降,估计准确度下降。此外,该方法还存在着运算量大的问题,不利于实时实现。本文提出了一种基于稀疏恢复的自适应角度多普勒补偿方法,并利用正交投影逼近子空间追踪方法对估计杂波协方差矩阵进行特征分解。与常规自适应角度多普勒补偿方法相比,本文方法运算量显著降低,杂波补偿性能更优。理论分析和仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于自适应神经元的谐波检测方法研究

介绍了基于自适应线性神经元网络谐波电流检测方法,网络权值根据均方误差的最快梯度下降法来调整,即LMS算法.分析了两种方法的谐波检测原理并给出了方法的具体实现.仿真结果证实了该方法的有效性和准确性.     

UHF RFID读写器射频前端电路设计

RFID近年来发展迅速,广泛应用在物流、交通、军事等领域.在研究RFID读写器设计的基础上,提出了符合EPC Class-1,Generation-2标准的UHF RFID读写器射频前端的电路设计方案,着重设计了射频前端中频滤波模块和低噪声放大模块的电路.电路设计基于0.18 μmCMOS工艺标准的单元库,采用EDA工具对电路进行了性能分析.仿真结果表明中频滤波模块和低噪声放大模块性能良好,符合EPC Class-1,Generation-2标准.     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

基于LCC-S补偿结构无线电能传输的阻抗匹配的研究

无线电能传输效率的优化具有重要研究意义,无线充电系统中存在着系统最佳阻抗。充电过程中,电池阻抗并非在最佳阻抗点,传输效率偏低。为了实现效率的优化,将LCC-S型拓扑结构与DC-DC变换器结合,实现宽范围调节的阻抗匹配。首先从理论分析了最佳阻抗点的数值,然后通过仿真软件MATLAB验证了效率的提升与宽范围的调节,最后搭建了无线电能传输的实验平台。实验表明,加入阻抗匹配的系统传输效率达到83%以上,证了上述方案的正确性与可行性。