| 题名 | 微弱光探测高速信号放大与处理电路 |
| 作者 | 余金金 |
| 答辩日期 | 2012-05-21 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陈永平 |
| 关键词 | 激光引信 脉冲激光测距 接收通道 Cmos 高速高增益 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 现代军事战略中，智能武器发挥了越来越重要的作用。智能装备系统的一般具有自动探测、自动识别、精确控制攻击范围等功能。导弹作为快速发展的智能武器之一，其控制系统中的激光引信就是具有探测距离、识别目标并且控制引爆时间等功能的核心模块。作为距离选通的主动式激光引信的主要部件的激光脉冲测距模块很大程度上决定了激光引信的工作范围、引爆精度、反应速度等。因此我们设计的微弱光探测信号的放大与处理芯片正是用于这一系统下的接收通道电路。文中首先对激光引信、脉冲回波测距等相关背景做了介绍，对国内外的研究现状做了比较。接着详细分析了接收通道内的光电探测器、跨阻放大器、电压放大器、增益控制模块等。进一步讨论了采用RGC输入缓冲级的跨阻前放的增益带宽以及噪声性能。对于电压放大单元，我们采用了改进型的Cherry-Hooper结构，比之传统型的Cherry-Hooper该结构由于对增益提高而不相应减小带宽，更加符合高速高增益的要求。由于系统需求，我们对于差分输出的信号，设计了双端转单端的输出级结构。另外MOS_L技术被采用来拓宽带宽，同时由数字电平控制的R-2R电阻衰减网络作为增益控制级也引入了电路设计中。基于Cadence的IC5141全定制模拟设计平台，采用Spectre、ADE、Virtuoso Layout Editor等工具，分别在0.5μm和0.18μm工艺下，完成了仿真设计，并且绘制了版图。在0.5μm工艺流片完成后，对芯片进行了封装并完成了大部分测试工作。0.5μm工艺下，可以实现90MHz，134dBΩ的最优仿真。0.18μm工艺下，我们加入了增益控制模块，可以实现增益可以从95dBΩ到136dBΩ分七步每步约为6dB的可控变化，带宽扩展为200MHz。实际测试中芯片对窄脉冲电压信号，延时小于5ns，对上升沿展宽小于2ns。对于脉冲电流信号，延时约为6ns，下降沿从5ns展宽至11ns。论文研究表明，该设计方案的芯片达到了高速高增益的要求，基本符合系统提出的性能指标，给实际脉冲激光测距或是激光引信设计提供了参考。 |
| 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/181331/5500]  |
| 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 | 余金金. 微弱光探测高速信号放大与处理电路[D]. 中国科学院研究生院. 2012. |
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