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新型红外焦平面读出通道的设计

王婷婷  
【摘要】:随着非制冷红外成像技术在红外领域的日益广泛应用,其研究重点逐渐向体积小、功耗低、便携化等方向转移。片上集成模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)的方法,不仅简化了芯片的接口问题,而且将输出的模拟信号转换成了数字信号,使得图像信号在抗干扰能力上有了极大的改善,从而提高了系统的性能;并降低了红外成像系统的设计难度。 本文设计了一种新型的红外焦平面列级读出通道,在设计中将14 bit单斜率(single-slope)ADC集成到读出通道内部,从而降低了系统对片上ADC速度的要求,并降低了读出电路的功耗。 1、论述了ADC在读出通道中的三种不同的集成方式,通过性能比较,选择了列级集成ADC的方式,并且采用了single-slope形式的ADC。 2、利用Matlab的Simulink组件对single-slope ADC系统进行了系统级仿真,系统中搭建了斜坡发生器、积分器、比较器、计数器、寄存器等几个single-slope ADC的重要组成部分。通过对系统级模型的仿真结果的分析,可有效指导实际电路的设计。 3、在cadence下对single-slope ADC的各个模块以及总体电路进行了仿真,仿真中各个模块及系统性能均能达到设计要求。整个ADC的微分非线性(DNL,Differential Nonlinearity)为1.87 LSB、积分非线性(INL,Integral Nonlinearity Level)为2.13 LSB。


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