| 题名 | 像素级数字紫外焦平面研究 |
| 作者 | 张文静 |
| 答辩日期 | 2010-06-02 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 李向阳 |
| 关键词 | 紫外焦平面 读出电路 像素级模数转换 多通道位串行 信噪比 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 随着GaN基晶体材料生长与掺杂注入技术的不断成熟，GaN基紫外焦平面探测与读出技术发展迅速。将后级处理电路中的模数转换集成到焦平面上是通过读出技术增强紫外焦平面性能的首要手段。而在各种集成形式中，又以像素级模数转换最为引人注目。像素级模数转换方式拥有高性噪比、低功耗、可低速转换等优点，成为紫外焦平面片上模数转换的发展方向。本文以紫外焦平面像素级模数转换为研究对象，设计了一种基于多通道位串行结构的像素级模数转换电路。全文以像素级多通道位串行模数转换电路设计为中心，开展了对GaN基紫外探测器、IC流片工艺参数、模数转换电路设计和嵌入式驱动电路设计的研究。GaN基紫外探测器工作特性的研究确定了反向偏置工作模式下探测器在偏压为-2V 到-3V区间里器件的输出电流恒定。由此认定GaN基紫外探测器的信号积分线性区宽度为1V。基于CSMC 0.5μm Mix DPTM N阱CMOS制造工艺的研究，提取出了关键的电路设计参数：MOS管的跨导参数值K′n = 50μA/V 2，K′p = 20μA/V 2和沟道调制参数λn = 0.054V −1，λp = 0.064V −1。通过对模数转换电路的研究，确定了多通道位串行结构为像素级模数转换电路的实现方案。在方案实施中设计了具有迟滞性质的高增益比较器、三管DRAM存储器、位线箝位预充电路、数据感测放大器、行地址选择解码器等模块电路。文中具体分析了各模块电路的实现原理，讨论了这些模块电路的一些基本性能、设计要点和创新点。在Cadence Virtuoso 设计平台下对电路进行了仿真，确定了具体电路的结构和晶体管参数，并通过版图设计与验证，由代工厂流片实现。像素级转换芯片的驱动电路采用基于NiosII-IP核的可编程片上系统技术实现。多通道位串行模数转换结构中的共用DAC斜坡信号采用片外DAC提供，片外DAC的控制逻辑和转换结构中其它的控制逻辑均采用IP核控制器方法设计。对像素级模数转换芯片进行了功能测试、输入输出测试和噪声测试。功能测试证明转换电路中比较器工作正常，数据感测放大器等数字读出电路也工作正常。输入输出测试得出像素级模数转换电路的平均零偏误差为1.74LSB，平均增益误差为2.96LSB，平均最大积分非线性误差为5.58LSB，平均最大差分非线性误差为1.42LSB。其中4#,2-1和4#,1-1 存在漏码现象(差分非线性误差≥-1LSB)。噪声测试结果为：最大均方根噪声为0.49LSB，对应噪声电压为2.36mV；最小均方根噪声为0.33LSB，对应噪声电压为1.58mV。两者对应GaN基紫外探测器的信号的有效位数分别为：8.436和9.014位。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5168]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张文静. 像素级数字紫外焦平面研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论