用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计

针对生物医学成像设备的高分辨率、高采样率、低功耗、抗噪声等要求,设计了一种64通道,高精度,具有自校准功能的时间数字转换(TDC)电路.双Gray码计数器实现10bit"粗"计数,基于延迟锁相环(DLL)阵列的多采样技术实现8bit"细"时间的精确测量.64个通道共用一个深度为32字的异步先进先出(FIFO)单元存储时间信息.采用SMIC 0.18μm CMOS低压工艺实现电路.时间精度范围是71～143ps,动态范围是10～20μs,微分非线性误差DNL=0.8LSB,积分非线性误差INL=0.3LSB.该电路适用于生物医学成像,尤其是小动物PET成像系统.     

用于PET成像系统的流水线ADC设计

针对高性能PET前端电子微系统结构中多通道前端读出电路和高速高分辨率模数转换的特点,设计了12 bit 10 MHz的流水式ADC.整个电路主要由采样保持电路、乘法数模转换电路、子模数转换电路、延时对准电路、数字校正电路、两相不交叠时钟电路六个模块组成.电路采用TSMC 0.18μm mixed signal CMOS工艺实现.电路仿真结果表明,流水线ADC的DNL为-0.6832～0.5994 LSB,INL为-0.7997～0.7576 LSB,SNR为62.140 6dB,ENOB为10.03 bit.本文所设计的Pipelined ADC电路性能指标满足系统设计的要求.     

用于CMOS图像传感器内置流水线ADC的采样/保持电路

设计了用于CMOS图像传感器内置流水线ADC的采样/保持电路,该电路具有10位采样精度和50 MHz采样速率,采用开关电容电荷重分布式结构,加入图像传感器的黑光校准功能。放大器采用全差分套筒式共源共栅增益增强型结构,保证了所需的增益和带宽。电路采用0.18μmCMOS工艺实现。HSPICE仿真结果表明,电路可在5 ns内达到0.05%的精度;对于24.0218 MHz、±0.5 V摆幅的正弦输入信号,SNDR和SFDR分别达到62.47 dB和63.73 dB,满足系统要求。     

采用电容延时和反馈的抑制毛刺复位接口电路

针对手机用TFT-LCD驱动控制芯片的应用环境具有高噪声、毛刺持续时间长的特点,提出一种采用电容充放电延时和反馈技术的抑制毛刺复位接口电路。该电路可以消除持续时间长达数微秒的单个毛刺。另外,通过自动选择不同的充放电路径,可实现不同的延迟时间,从而可以消除毛刺的累积效益。设计的复位接口电路已经成功应用于176RGB×220分辨率、26万色手机用TFT-LCD驱动控制芯片。采用0.18μmCMOS中压工艺的HSPICE仿真以及工程样片流片结果表明,所设计的复位接口电路的性能完全满足TFT-LCD驱动控制芯片的复杂应用环境要求,并且具有面积开销较小的特点。     

一种高精度高阶曲率补偿型带隙基准电压源

设计了一种利用三极管的反向饱和电流来实现高阶曲率补偿的、具有极低温度系数的BiCMOS带隙基准电压源.通过增加由一个三极管和若干电阻形成的高阶曲率补偿电路来获得更小的温度漂移.电路采用0.8μm BiCMOS工艺实现,在5 V工作电压条件下的仿真结果表明.在-20+120℃的温度范围内输出电压的温度系数为5 ppm/℃,与一阶补偿相比温度系数减小了90%.该电路结构简单实用,功耗较小.     

一种双节点翻转加固的RS触发器

随着IC集成度的不断提高,电路中单粒子引起的多节点翻转现象愈加频繁。为了解决该问题,提出了一种可对两个电压节点翻转完全免疫的RS触发器电路。基于双互锁存储单元结构,设计了一个冗余度为4的前置RS触发器。将不相邻的两个输出节点连接到一个改进型C单元电路中,屏蔽了错误电压,最终输出电压不受单粒子翻转的影响。该RS触发器采用0.25 μm 2P4M 商用标准CMOS工艺实现。对RS触发器中任意两个电路节点同时分别注入两个单粒子事件,进行了抗单粒子翻转的可靠性验证。Spectre仿真结果表明,该RS触发器能完全对两个单粒子事件免疫。与已发表的辐射加固触发器相比,该触发器采用的晶体管个数减少了20.8%,功耗降低了21.3%。     

用于TFT-LCD驱动芯片的省面积高效率内置电荷泵

An area-saving and high power efficiency charge pump is proposed, and methods for optimizing the operation frequency and improving the power efficiency are discussed. Through sharing coupling capacitors the proposed charge pump realizes two DC-DC functions in one circuit, which can generate both positive and negative high voltages. Due to sharing of the coupling capacitors, as compared with a previous charge pump designed by us for a TFT-LCD driver IC, the die area and the amounts of necessary external capacitors are reduced by 40% and 33%, respectively. Furthermore, the charge pump＇s power efficiency is improved by 8% as a result of employing the new topology. The designed circuit has been successfully applied in a one-chip TFT-LCD driver IC implemented in a 0.18 μm low/mid/high mixed-voltage CMOS process.     

CMOS图像传感器芯片的自动白平衡算法

针对CMOS图像传感器芯片中的自动白平衡图像处理电路,提出了一种便于硬件实现的增益计算方法,并在此基础上实现了一个用于CMOS图像传感器芯片的自动白平衡算法。该算法将增益计算的计算法与迭代法结合使用,并用比较器和移位寄存器来取代复杂的组合逻辑单元,在不增加硬件开销的基础上提高了计算精度与处理速度。