1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 南通智能感知研究院, 江苏 南通 226009
设计并验证了一款可选分辨率、高速1024线列CMOS图像传感器。为了优化列总线读出速率, 芯片采用总线分割技术以减小总线寄生电容, 有效提升了信号读出速率。传感器具有4种可选择分辨率功能, 使其具有更高的帧频。设计的芯片采用0.5μm标准CMOS工艺成功流片, 验证了设计的正确性。测试结果表明: 满阱容量为4.76Me-/像素, 动态范围为75dB; 在128分辨率下, 帧频能达到36000frames/s。
电容反馈跨阻放大器 高速 建立时间 CMOS图像传感器 CTIA high speed settling time CMOS image sensor
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
设计了一种基于电容反馈跨阻放大器(CTIA)的长线列CMOS图像传感器。为减小器件功耗和面积, 采用基于单端四管共源共栅运算放大器。为提高信号读出速率, 采用没有体效应的PMOS源跟随器, 同时减小PMOS管的宽长比, 有效减小了输出总线寄生电容的影响。在版图设计上, 采用顶层金属走线, 降低寄生电阻和电容, 提高了长线列CMOS图像传感器的读出速率和输出线性范围。采用0.35μm 3.3V标准CMOS工艺对传感器进行流片, 得到器件像元阵列为5×1030, 像元尺寸为20μm×20μm。测试结果表明: 该传感器在积分时间为1ms、读出速率为4MHz的情况下工作稳定, 其线性度达到98%, 线性动态范围为76dB。
CMOS图像传感器 电容反馈跨阻放大器 体效应 读出速率 寄生电容 CMOS image sensor CTIA body effect readout ratio parasitic capacitance
红外与激光工程
2020, 49(5): 20190491
1 天津大学 电子信息工程学院 专用集成电路设计中心，天津 300072
2 航天海鹰光电信息技术有限公司，天津 300192
设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路，该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构，将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号，再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构，可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构，可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 μm CMOS工艺进行设计并流片，5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2，当输入差分电压为0~5 mV时，测试结果表明：OTA跨导值与仿真结果保持一致，Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化，线性度达97%,输出范围大于2 V。
跨导放大器 电容反馈跨阻放大器 Gm-C-OP积分放大器 OTA CTIA Gm-C-OP integrated amplifier 红外与激光工程
2016, 45(1): 0104001
介绍了640×512电容反馈跨阻放大器(CTIA)型焦平面读出电路的设计, 包含模拟电路与数字模块设计。分析了CTIA采样单元的设计, 折中优化了采样单元的面积、噪声、增益等因素, 同时优化了采样单元控制电路, 最大限度地提高了对采样单元阵列的驱动能力; 数字控制部分着重分析了对行选、列选、翻转读出、随机开窗、隔行扫描、多路选择输出等功能的实现方式。设计基于0.5μm DPTM工艺进行仿真验证, 采样单元面积为25μm×25μm, 工作频率为5MHz, 芯片面积为18.1mm×17.4mm, 输出摆幅大于2.5V, 动态范围大于70dB。
焦平面 读出电路 电容反馈跨阻放大器 隔行扫描 随机开窗 focal plane readout circuit CTIA interlaced scanning random window
