总剂量效应对CMOS图像传感器中光电二极管钳位电压的影响

钳位电压(Vpin)是影响CMOS图像传感器(CIS)中钳位光电二极管(PPD)电荷转移效率和满阱电荷容量的关键物理量.在辐照条件下,Vpin受辐射总剂量(TID)增加而升高,因此研究其机理对抗辐照CIS的设计有重要意义.文章利用TCAD仿真软件分析了 CIS器件的电学特性,研究了 Vpin受TID影响的机理.结果表明,当辐照引起的氧化物陷阱电荷浓度达到3×1016 cm-3时,浅沟槽隔离(STI)附近的耗尽区将PPD中的pin层与地极电学隔离,从而导致pin层电势易受到传输晶体管TG沟道电势影响而增加,使得相同电子注入条件下PPD可存储的电子增多,复位所需电压增大,导致Vpin随着辐射总剂量增加而增大.     

一种应用于CMOS图像传感器的列级高精度ADC设计

针对CMOS图像传感器高精度和低功耗的需求,设计了一种14位列级模数转换器(ADC)。在传统斜坡式模数转换器(RAMP ADC)架构基础上,采用了3位逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)与11位RAMP ADC相结合的两步式结构,有效缩短了量化时间。RAMP ADC部分采用高低时钟的计数方法,可显著降低计数区间内的功耗。同时,提出了RAMP-SAR-RAMP切换的相关双采样逻辑,可进一步减少静态随机存取存储器(SRAM)数量,从而缩小版图面积。采用0.18μm标准CMOS工艺进行仿真,结果表明:在600 MHz时钟、单沿计数的工作模式下,ADC量化时间为9.32μs,在1.8 V数字电源电压下,计数区间内功耗均值为8.51μW。     

多光束激光外差测量磁致伸缩系数的方法

提出了一种多光束激光外差测量磁致伸缩系数的方法。基于激光外差技术和多普勒效应,把待测参数信息加载到外差信号的频率差中,通过对外差信号作快速傅里叶变换(FFT)解调后可以同时得到多个待测参数值,对待测参数加权平均处理最终可以提高待测参数的测量精度。利用Matlab仿真模拟了不同电流条件下待测样品的磁致伸缩系数,结果表明相对误差仅为0.48%。     

Numerical investigation of multi-beam laser heterodyne measurement with ultra-precision for linear expansion coefficient of metal based on oscillating mirror modulation

This paper proposes a novel method of multi-beam laser heterodyne measurement for metal linear expansion coefficient. Based on the Doppler effect and heterodyne technology, the information is loaded of length variation to the frequency difference of the multi-beam laser heterodyne signal by the frequency modulation of the oscillating mirror, this method can obtain many values of length variation caused by temperature variation after the multi-beam laser heterodyne signal demodulation simultaneously. Processing these values by weighted-average, it can obtain length variation accurately, and eventually obtain the value of linear expansion coefficient of metal by the calculation. This novel method is used to simulate measurement for linear expansion coefficient of metal rod under different temperatures by MATLAB, the obtained result shows that the relative measurement error of this method is just 0.4%.     

Doppler振镜正弦调制多光束激光外差二次谐波测量角度的方法

提出了一种多光束激光外差测微小角度的新方法. 基于激光外差技术和Doppler效应, 通过做简谐振动的Doppler振镜对不同时刻入射光的正弦调制, 把待测角度信息加载到外差信号的频率差中, 经信号解调后可以得到待测角度参数值, 经加权平均处理可以提高待测角度的测量精度. 利用这种新方法, 通过Matlab仿真了平面标准镜不同入射角的模拟结果, 表明该仿真结果的最大相对误差小于0.789677%. 关键词： 角度测量 多光束激光外差 激光Doppler技术 Fourier分析     

光束分束比对2μm平衡式相干探测系统信噪比影响的实验研究

给出了平衡式相干探测系统的一般信噪比数学模型,对该数学模型和普通单源相干探测系统的信噪比模型进行了数值仿真对比研究.仿真结果表明,当平衡式相干探测系统中的光电探测器理想匹配时,其系统的信噪比以分束比系数等于0.5呈对称分布;而当光电探测器失配时,系统的最大信噪比所对应的最佳光束分束比发生偏离.最后搭建了2μm平衡式相干...     

基于连续线性调频激光器的测距方法

提出了一种基于线性调频激光器的外差测距实验理论,设计了一个较为具体的测距方案,利用延时光纤将两束特性相同、但进行了延时的线性调频激光进行混频,测出其拍频后的频率值,进而得到其中包含的频率信息,并用Matlab-Simulink仿真对此方案进行了仿真测试和实际光纤延时验证,通过模拟线性调频信号和线性调频外差测距的实验过程,分别对300、600、900 m处的线性调频激光回波信号和本振信号进行外差拍频,得到相应的拍频值,其结果与理论计算结果基本吻合。     

基于SAR-SS架构的图像传感器专用高速列级ADC设计

针对图像传感器中传统列级模数转换器(ADC)难以实现高帧频的问题,提出了一种由逐次逼近寄存器型(SAR)ADC和单斜坡型(SS)ADC组成的混合型高速列级ADC,使转换周期相较于传统的SS ADC缩短约97%;利用SAR ADC的电容实现像素的相关双采样(CDS),在模拟域做差,使CDS的量化时间缩短至一个转换周期,进一步提高了ADC的量化速度;为了保证列级ADC的线性度,提出了一种1bit冗余算法,可实现+0.13/-0.12 LSB的微分非线性和+0.18/-0.93 LSB的积分非线性。基于180nm CMOS工艺的仿真结果表明,该列级ADC在50MHz时钟下,转换周期仅为1μs,无杂散动态范围为73.50dB,信噪失真比为66.65dB,有效位数为10.78bit。     

TDI图像传感器横向抗晕栅极电压与满阱容量关系研究

时间延时积分CMOS图像传感器(TDI-CIS)具有优良的微光探测能力,可应用于航空探测及卫星遥感等领域。然而,在入射光强较强时,TDI-CIS容易出现光晕(Blooming)现象,影响观测效果。首先分析了光晕产生的机理;然后基于两种传统的抗晕结构,设计出一种具有沿垂直方向布局的长方形横向抗晕栅的TDI-CIS;通过成像实验发现横向抗晕栅极电压与抗晕效果及满阱容量(FWC)之间呈负相关关系;最后通过实验得到所设计TDI-CIS的最优抗晕栅极电压值为2.1V。     

多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量玻璃厚度的方法

本文提出了一种多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量玻璃厚度的新方法. 基于激光外差技术和多普勒效应, 通过做简谐振动的多普勒振镜对不同时刻入射光的频率进行正弦调制, 把待测厚度信息加载到外差信号的频率差中, 通过快速傅里叶变换对外差信号解调后可以同时得到多个待测玻璃厚度值, 经加权平均处理可以提高待测厚度的测量精度. 利用这种新方法, 通过MATLAB仿真测量了不同玻璃厚度值, 结果表明：该测量结果的最大相对误差小于0.008%.