摘要：物联网光谱分析技术的兴起,推动近红外光谱传感器向着微型化、数字化和智能化方向发展。针对InGaAs焦平面数字化、智能化的发展需求,研究InGaAs光谱组件输出数字化方案。设计一种集成自研ADC的数字化光谱传感电路,并研制了新型微型近红外光谱节点。该节点内部集成202个有效光谱通道,波长范围为900~1 700 nm,光谱分辨率优于16 nm,波长准确性小于1 nm,波长重复性优于0.3 nm,节点系统信噪比约为500:1,帧扫描时间约3 ms。研究结果表明:该微型物联网光谱节点满足近红外光谱分析实际应用需求,为传感器片上数字化输出发展和近红外光谱分析物联网应用提供技术支持。

摘要：为了提高AlGaN日盲紫外雪崩探测器的信噪比,降低暗电流,研制高性能日盲紫外探测器,针对AlGaN日盲紫外雪崩探测器暗电流机制进行了深入研究。首先对传统p-i-n-i-n结构雪崩探测器进行了初步研究,分别设计了GaN和AlGaN的两种雪崩探测器模型,分析了其不同暗电流特性,得到的模拟暗电流特性曲线与实验吻合。在此基础上,针对日盲紫外波段高Al组分AlGaN雪崩探测器,重点分析研究了不同异质界面的负极化电荷、p型有效掺杂以及温度等因素对暗电流的影响。在AlGaN日盲紫外雪崩探测器研究中得到的近零偏工作暗电流为2.5×10-13A,在反向138V左右发生雪崩击穿,雪崩开启电流为18.3nA左右,击穿电压温度系数约为0.05V/K,与实验及文献测试结果吻合。

摘要：在一些特殊图像处理任务如模式识别、目标跟踪和图像压缩等中需要图像传感器能够实现动态的可编程帧频和多分辨率。介绍了一种CMOS图像传感器设计,可以通过编程方式获得动态像素分辨率。在普通模式下,作为典型的图像传感器获得全帧图像数据;在合并模式下,将传感器像素阵列分为特定子模块并且合并读出,同时获得更高的帧频,子模块的规格可通过编程进行定义。该CMOS有源像素传感器(APS)采用0.18μm CMOS工艺实现,阵列规模为256×512,既可以像素全部输出,又可实现任意p×q像素合并读出。通过将信号处理电路转移到焦平面的方式,可大大降低后续图像处理的计算量,从而使系统降低了功耗并提高了处理效率。

摘要：带间级联红外探测器可以利用多级吸收区级联的方式实现高的工作温度,但不同的吸收区厚度设计方式会使得器件在不同级数吸收区中出现光生载流子的不匹配现象,从而对器件量子效率造成影响。为更好地理解带间级联探测器的级数和吸收区厚度对量子效率的影响,对基于InAs/GaSb II类超晶格的带间级联探测器进行了变温测试,并基于多级光电流的“平均效应”建立了工作在反向偏置电压的量子效率计算模型,通过与实际测试的量子效率对比,发现在低温条件下实验数据和计算结果拟合一致性较好,验证了多级带间级联探测器中基于内增益机制的光电流平均效应。但在高温条件下,实际的光电流低于“平均效应”的理论计算结果,这可能是由于高温下少数载流子寿命变短,在吸收区和弛豫区界面处存在光生载流子的复合机制。

摘要：在空间遥感领域,波长在3?m～5?m的中红外焦平面探测器大都工作在高背景环境下,信号电流远小于背景电流。为解决当前信号淹没于背景这一突出问题,设计了一种采用门控多周期积分结构实现的背景抑制功能的读出电路。该电路在抑制背景电流(包括暗电流)的同时能有效降低噪声,提高有效积分时间,增大输出信号动态范围。经Spectre仿真软件验证了电路设计的正确性。背景电流输入范围为0 nA～110 nA,能够有效读出2.5 nA～25 nA之间的信号电流,电路输出摆幅大于2 V。该电路的设计不仅能解决当前工程中的关键问题,还对今后高性能大面阵红外焦平面高背景弱信号探测具有重要的指导意义。

摘要：为了对紫外光通信系统的传输性能进行定量分析,设计了基于FPGA的误码序列发送和接收系统,并在上位机利用labVIEW程序实现了对误码的分析和计算。该系统发射端测试序列采用9阶伪随机m序列,并按照一定的速率传送给LED驱动电路,接收端完成光电信号处理、脉冲序列同步和数据提取,格式化后通过串口发送至上位机进行误码分析。室内测试结果表明,该设计适于完成紫外光通信系统误码率的分析和计算,可以为紫外光通信系统最佳链路的选择提供依据。

摘要：在短波红外天文探测应用中,背景辐射极低、信号电流极小,每秒仅产生几个光电子,为了实现较高的信噪比,探测器应具有极低的噪声。在目前国际主流天文应用红外读出电路源随器(SFD)结构的基础上,提出了一种改进型读出电路输入级结构设计,即行共用模块的单位增益缓冲器(UB)结构,在电路仿真中,实现了输入级等效输入噪声小于1e^-,线性度为0.994。

摘要：红外焦平面读出电路(IRFPA ROIC)主要用于焦平面阵列与后续信号处理之间的通信。文章提出了一种用于红外焦平面读出电路的缓冲器模块,包括列缓冲器、高性能的输出缓冲器以及相应的偏置电路。缓冲器均采用单位增益放大器结构,通过放大器的优化设计可实现对不同负载的有效驱动且静态功耗较低。该缓冲器模块用于一款640×512面阵、30μm中心距的中波红外焦平面读出电路,采用CSMC 0.5μm DPTM工艺进行流片加工。仿真结果表明,列缓冲器的开环增益为40.00dB,单位增益带宽为48.17MHz(10pF)。输出缓冲器可实现轨到轨的输入,开环增益为39.68dB,单位增益带宽为46.08 MHz,读出速率高达20 MHz,功耗为16.02 mW(25pF∥5.1kΩ)。该模块输入端拉出的测试管脚可在焦平面读出电路的晶圆测试中帮助验证芯片功能。通过调节测试端口,测试结果与仿真结果大体一致,验证了该缓冲器模块的设计可行。

摘要：本文对一种提高红外焦平面读出电路满阱电荷容量的方法进行了研究。采用了基于脉冲频率调制结构的单元电路,与传统电路相比满阱电荷容量提高了1~2个量级。本文对该像元的电路结构、工作原理与信号误差进行了分析。单元电路前端的调制器将光电流信号调制成一系列固定频率的脉冲信号,计数器记录脉冲个数,脉冲个数与输入的光电流信号成正比,通过脉冲个数来表征光电流的信号量。使用0.35.m2P4M工艺进行了电路设计与验证。通过测试结果表明,最大电荷容量达到了3.5Ge,每个电荷包的电荷量为5.46ke,该方法的电荷容量提高了2个量级。

摘要：介绍了一种用于12 bit,20 MS/s流水线模数转换器前端的高性能采样/保持电路。该电路采用全差分结构、底极板采样来消除电荷注入和时钟馈通误差。采用栅压自举开关,并通过对电路中的开关进行组合优化,极大地提高了电路的线性性能。同时,运算放大器采用折叠式增益增强结构,以获得较高的增益和带宽。采用CSMC公司的0.5μm CMOS工艺库,对电路进行了仿真和流片。结果表明,在5 V电源电压下,采样频率为20 MHz,采样精度可达到0.012%,在输入信号为奈奎斯特频率时,无杂散动态范围(SFDR)为76 dB。