检索结果-内蒙古大学图书馆

光电工程 2009年第10期36卷 141-145页

作者：莫思特李碧雄四川大学电气信息学院成都610065 四川大学建筑与环境学院成都610065

ICX274是SONY公司生产的每秒15帧200万像素高速CCD,针对ICX274的模拟前端电路(Analog front end,AFE),本文给出了基于Analog Devices公司芯片AD9923的硬件电路和寄存器设置方法。AD9923芯片内部功能电路模块通过SPI接口控制相关寄存器实... 详细信息

ICX274是SONY公司生产的每秒15帧200万像素高速CCD,针对ICX274的模拟前端电路(Analog front end,AFE),本文给出了基于Analog Devices公司芯片AD9923的硬件电路和寄存器设置方法。AD9923芯片内部功能电路模块通过SPI接口控制相关寄存器实现,通过分析AD9923内部主要电路模块的工作原理,介绍了与之相关电路的寄存器控制方法。对比SONY方案可以看出,该设计硬件结构简单、成本低、可靠性高。测试表明,驱动时序控制满足ICX274时序要求,可以驱动ICX274输出模拟视频信号,能正确控制相关双采样电路的采样时刻,完成模拟数字转换得到CCD的数字视频信号。

关键词：电荷耦合器件 AD9923 ICX274 模拟前端电路

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基于0.13μm CMOS工艺的无源RFID标签模拟前端电路设计

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固体电子学研究与进展 2011年第1期31卷 65-69,101页

作者：朱红卫彭敏杜涛上海华虹NEC电子有限公司上海201206 上海交通大学微纳科学技术研究学院上海200240

设计了13.56 MHz频段无源射频识别电子标签的模拟前端电路,采用常规0.13μm含EEPROM的CMOS工艺,设计了一种箝位电路,能够实现采用常规5 V器件耐射频识别芯片感应的高压功能,整个芯片实现了射频识别标签通信时所需的稳定电源电压提供、... 详细信息

设计了13.56 MHz频段无源射频识别电子标签的模拟前端电路,采用常规0.13μm含EEPROM的CMOS工艺,设计了一种箝位电路,能够实现采用常规5 V器件耐射频识别芯片感应的高压功能,整个芯片实现了射频识别标签通信时所需的稳定电源电压提供、载波中信号的提取、芯片时钟恢复和反向调制信号发射的全部功能。

关键词：射频识别模拟前端电路 13.56MHz 箝位电路 0.13m互补型金属氧化物半导体工艺

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超高速并行光纤通信接收机模拟前端电路研究

超高速并行光纤通信接收机模拟前端电路研究

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作者：王晓霞东南大学

学位级别：博士

随着半导体工艺(尤其CMOS工艺)特征尺寸的不断减小，数字集成电路(IC，IntegratedCircuit)芯片的速度、规模和复杂度都在高速增长。然而传统的电互连技术由于本身存在严重的介电损耗、趋肤效应以及信道与信道间的互扰问题等缺陷，已逐... 详细信息

随着半导体工艺(尤其CMOS工艺)特征尺寸的不断减小，数字集成电路(IC，IntegratedCircuit)芯片的速度、规模和复杂度都在高速增长。然而传统的电互连技术由于本身存在严重的介电损耗、趋肤效应以及信道与信道间的互扰问题等缺陷，已逐渐无法适应超高速芯片间通信的要求，成为提高计算机处理器性能的主要瓶颈。另一方面，光互连技术由于具有数据容量大、功耗低、延时小、保密度高和成本低等优点，被认为是能够解决大容量高速数据传输瓶颈最有效的技术。\n 并行光互连系统接收机模拟前端电路是由跨阻放大器(TIA，Trans-impedanceAmplifier)和限幅放大器(LA，LimitingAmplifier)两部分组成的，其作用是将光检测器(PD，Photodetector)输出的微弱电流信号转换为一定幅度的电压信号，以满足后续时钟与数据恢复电路的灵敏度要求。显而易见，其性能对整个接收机有着至关重要的影响。此外，由于并行光通信系统这一特殊应用场景的需求，要求模拟前端电路除具有传统的高灵敏度、高增益、高速率、宽动态范围等特性外，还需具有低功耗和低成本(包括面积小和工艺成本低)等特性。因此相比传统的光纤通信接收机前端电路设计，任何性能优化都有严格的功耗及成本约束，难度大大增加。论文正是基于此约束，研究低功耗低成本情况下高性能并行光互连系统接收机模拟前端电路的设计和优化。主要的研究内容和创新之处如下：\n (一)采用标准的0.18μmCMOS工艺，设计了一种可用于12×10Gb/s并行光互连接收机的低功耗、低面积前置放大器。此放大器采用新颖的前馈共栅(FCG，Feed-forwardCommonGate)结构，克服了在此速率上大量采用的RGC(RegulatedCascode)结构固有的电压裕度消耗大的缺点，实现了有限工艺特征频率(fT)及电源电压情况下高带宽、高增益、低噪声前置放大电路的设计。同时，共轭极点带宽拓展技术的采用，避免了传统的电感峰化技术消耗过多芯片面积的问题，从而实现了0.18μmCMOS工艺上质量因数(FOM，FigureofMerit)国际领先的低功耗、低面积、高增益带宽积(GBW，Gain-BandwidthProduct)前置放大电路。此电路在1.8-V电源电压下功耗仅为8mW，核心芯片面积为75μm×80μm，前置放大器跨阻增益、3-dB带宽及等效输入噪声电流密度分别为52dBΩ、8.4GHz及27pA/√Hz。性能指标优于此工艺上的其他前置放大器电路设计，已达到国际先进水平。\n (二)采用标准的0.18μmCMOS工艺，设计了一种可用于12×10Gb/s并行光互连接收机的功率可控的高性能前置放大器。本设计基于上述FCG结构，除了达到低功耗、低成本情况下的高增益带宽积和低噪声等优越性能以外，进一步挖掘了FCG结构“低电压裕度消耗”这一优势，加入具有独创性的基于可变电源电压原理的功率控制模块，以减小工艺和温度偏差对电路性能和功耗的影响，在满足系统性能要求的前提下，进一步回收无用功耗，从而解决多路并行系统功耗较大及散热困难的难题。对两个具有代表性的(分别为较差和较好工艺角和温度情况下工作的)电路芯片进行测试，在不采用和采用功率控制的情况下，功耗分别为6.26/6.35mW，其中采用功率控制的芯片比没有进行功率时节约功耗约52％。前置放大器跨阻增益及3-dB带宽分别为53.9/52.1dBΩ、6.8/8.1GHz。电路核心芯片面积为80μm×80μm。输入等效噪声电流密度28pA/√Hz。同时此方案可作为电源门控电路，在系统休眠时降低不必要的电路功耗，延长系统寿命。\n (三)采用标准的0.18μmCMOS工艺，设计了一种高性能、低抖动的10Gb/s光接收机无电感限幅放大器。该放大器采用带有级间反馈的四级级联三阶响应放大器，指出了传统的有源级间反馈单元固有的大信号抖动性能差这一现象及其根源，并在此基础上提出了具有独创性的级间有源反馈结构，在达到良好的小信号频率响应平坦度的同时，大大降低了大信号输入时输出信号的抖动。电路同时采用了直流偏移消除电路来降低由于失配产生的直流偏移，并采用fT倍增器作为输出缓冲放大器提高输出驱动能力。此电路核心芯片面积为100μm×750μm。测试结果显示，在1.8-V电源电压下限幅放大器功耗为78mW，电压增益和3-dB带宽及分别为47dB和7.15GHz，由于级间增益级对重叠极点的分散效应，电路的增益波动在全频带内不超过2dB。输入电压灵敏度为2.5mVpp。输入速率为10Gb/s，幅度为2.5及100mVpp的231-1伪随机序列时，测得的输出抖动仅为0.2UI和0.15UI。结果显示，本设计完全满足高速并行光互连系统限幅放大器指标要求；与其他设计相比，本设计在

关键词：并行光互连接收机模拟前端电路功率可控直流偏移半导体工艺

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一种兼顾速度和功率损耗的硅探测器模拟前端电路设计

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电子器件 2017年第4期40卷 806-812页

作者：何欢重庆电子工程职业学院计算机学院重庆401331

提出了一种兼顾速度和功率损耗的增益可调模拟前端电路,适用于硅探测器。该电路主要由快速电荷灵敏放大器、整形器以及可调节主要参数的控制系统组成。其中快速电荷灵敏放大器由低噪音场效晶体管(JFET)和电流反馈运算放大器构成,以确保... 详细信息

提出了一种兼顾速度和功率损耗的增益可调模拟前端电路,适用于硅探测器。该电路主要由快速电荷灵敏放大器、整形器以及可调节主要参数的控制系统组成。其中快速电荷灵敏放大器由低噪音场效晶体管(JFET)和电流反馈运算放大器构成,以确保较高频率和较短上升时间。整形器为五阶复数滤波器,能够提供较高的对称脉冲。通过实验验证了其可行性,在电容小于100pF的范围内,实现了6种可调增益且兼顾了速度和功率损耗,电荷灵敏放大器上升时间为12ns,功率损耗为96mW。当探测器电容为40pF时,等效噪音电荷(ENC)均值为180e-(电子电荷)。

关键词：硅探测器模拟前端电路电荷灵敏放大器复数整形器

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用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

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半导体技术 2011年第7期36卷 529-532,537页

作者：陈铖颖胡晓宇范军黑勇中国科学院微电子研究所北京100029

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的... 详细信息

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。

关键词：巨磁阻生物传感器电压检测开关电容采样电路流水线模数转换器模拟前端电路

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32通道TDICCD遥感相机模拟前端电路设计

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航天返回与遥感 2015年第1期36卷 49-56页

作者：王栋韩志学翟国芳北京空间机电研究所北京100094

在TDICCD遥感相机成像系统中,模拟前端电路性能对提高系统信噪比具有重要作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端电路进行优化设计。在分析模拟前端电路各部分功能的基础上,采用CCD视频处理器件实现32通道模拟前端电路的方案设... 详细信息

在TDICCD遥感相机成像系统中,模拟前端电路性能对提高系统信噪比具有重要作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端电路进行优化设计。在分析模拟前端电路各部分功能的基础上,采用CCD视频处理器件实现32通道模拟前端电路的方案设计,合理设置前置滤波放大电路带宽并完成仿真,确定相关双采样箝位和采样脉冲相位,设计低电压差分信号发送电路,对高速串行发送接口电路误码率进行测试,最终采集图像并完成图像信噪比计算。工程实践结果表明,在像素时钟为5MHz时,系统的信噪比可以达到52d B,满足实际工程应用需求。

关键词：多通道模拟前端电路相关双采样串行输出遥感相机

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可见—短波红外光谱仪的多探测器驱动及模拟前端电路设计

可见—短波红外光谱仪的多探测器驱动及模拟前端电路设计

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作者：张国伟中国科学院合肥物质科学研究院

学位级别：硕士

可见-短波红外波段的非成像高光谱辐亮度计(光谱仪)一直是近距离地表遥感信息获取的重要手段，它以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用，国内外均对此非常重视。\n 便携式地物光谱仪的性能主要体现在：信噪比、波段范围、... 详细信息

可见-短波红外波段的非成像高光谱辐亮度计(光谱仪)一直是近距离地表遥感信息获取的重要手段，它以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用，国内外均对此非常重视。\n 便携式地物光谱仪的性能主要体现在：信噪比、波段范围、分辨率、动态范围、测量速度、稳定性、体积、功耗等方面。这些性能对光谱仪的探测器以及相关的电子学设计都提出了较高的要求。\n 本文综合了上述各个因素，设计和研制了一套多列阵探测器的驱动和模拟前端电路，应用于可见-短波红外光谱仪。仪器采用了三个不同波段的PDA(photodiode array)阵列探测器，覆盖了从可见至短波红外波段。采用CPLD驱动三个探测器，驱动时序不但符合探测器的要求，而且结合整个测量系统进行了优化；CPLD芯片的使用.相比单片机而言提高了测量速度和系统的可扩展性，整套电路体积小、集成度高、调试方便。模拟前端电路将弱信号除噪并有效放火，提高了仪器的信嗓比；程控放大电路根据环境要求适当调节电信号的大小，满足了动态范围的要求。\n 该仪器是国内第一台集成全列阵探测器配合平场凹面光栅的仪器，用于测量地物的BRDF(双向反射分布函数)特性。本仪器在实验室和外场条件下获得了大量的地物目标光谱信息，尤其是经受了国家气象卫星遥感辐射校正场的恶劣环境的考验，取得了令人满意的实验结果。

关键词：可见-短波红外光谱仪探测器驱动电路模拟前端电路电路设计

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基于ECG信号采集模块的高性能模拟前端电路的研究与设计

基于ECG信号采集模块的高性能模拟前端电路的研究与设计

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作者：董伟忠福州大学

学位级别：硕士

近年来,集成电路产业的发展到了瓶颈期,这就要求人们继续探索新的发展方向,近期的生物医疗与集成电路的结合成为了比较热门的研究课题。随着生物技术、心脑血管学和微电子技术的相互结合以及快速发展,ECG信号的采集、记录等技术在心脑... 详细信息

近年来,集成电路产业的发展到了瓶颈期,这就要求人们继续探索新的发展方向,近期的生物医疗与集成电路的结合成为了比较热门的研究课题。随着生物技术、心脑血管学和微电子技术的相互结合以及快速发展,ECG信号的采集、记录等技术在心脑血管疾病的预防和治疗中发挥着愈来愈重要的作用。其中构成ECG信号采集模块的模拟前端电路受到了越来越多的关注。心电信号一般在几十μV到数mV之间,频率分布在300Hz以内,极易受外界干扰。本课题针对这一问题选取了合适的电路结构,设计出了一款应用于ECG信号采集模块的模拟前端电路芯片。整个模拟前端电路主要包括仪表放大器和Sigma-Delta调制器组成。本课题根据应用于生物医学中前端电路的要求,主要的研究工作包括以下几个方面:仪表放大器的高共模抑制比、低噪声、高输入阻抗设计和Sigma-Delta调制器的高精度设计以及整体电路的低功耗研究与设计。首先对引起电路的噪声因素进行理论分析和手工计算,然后由计算出来的结果确定了仪表放大器和Sigma-Delta调制器的设计指标,并选择合适的整个电路的架构。本设计采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,整个电路设计流程利用gm/Id方法,有效减少了电路参数计算的迭代次数,缩短电路设计周期,提高工作效率。本论文中的仪表放大器电路选择了电容耦合结构,采用斩波调制方法来降低运放的失调电压和1/f噪声,使用纹波抑制环路抑制斩波纹波,采用恒跨导技术以减少仪表放大器的非线性。仪表放大器仿真结果显示增益为40dB,共模抑制比为接近163dB。Sigma-Delta调制器采用级联积分器反馈结构,借助MATLAB中的SDtool box,首先对Sigma-Delta调制器进行系统建模,通过行为级仿真确定调制器系数、系统的稳定性以及最终的信噪比,在非理想行为级模型仿真下,调制器的信噪比为112.5dB,有效位数为18.39bits。电路级调制器功耗为1.26mW,仿真有效位数为18.03bits,然后是整体模拟前端电路的设计与仿真。最后是模拟前端电路的版图设计,并对版图进行DRC、LVS验证以及后仿真,后仿真结果信噪比为99dB,有效位数为16.15bits,功耗约为1.78mW。整个电路版图的面积为1.677×0.898mm。

关键词：生物医疗模拟前端电路仪表放大器 Sigma-Delta调制器低功耗

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用于ECG信号采集的模拟前端电路设计

用于ECG信号采集的模拟前端电路设计

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作者：魏春晓安徽大学

学位级别：硕士

随着经济水平的发展,人们生活质量不断改善和提高,健康状况的实时监护已逐渐成为大家日常需求之一。在我国,每年有数十万人因罹患心脏病死亡,同时,还有数千万人忍受着心血管疾病的煎熬。传统的医疗心电图检测设备,测量过程繁琐且费用昂... 详细信息

随着经济水平的发展,人们生活质量不断改善和提高,健康状况的实时监护已逐渐成为大家日常需求之一。在我国,每年有数十万人因罹患心脏病死亡,同时,还有数千万人忍受着心血管疾病的煎熬。传统的医疗心电图检测设备,测量过程繁琐且费用昂贵。随着半导体行业不断发展,智能硬件开辟了新的市场,满足了普通群众对心脏实时监护的需求。对于心脏监护设备来说,提供高质量的监测模块十分重要,心电信号质量越高,健康信息就越可靠,因此,起着信号采集放大作用的模拟前端(AFE)无疑是最关键的模块。本文基于系统性能、噪声、面积等综合因素考虑,在分析心电信号特点及生物电极等效电路模型的基础上,针对信号采集电路存在的低频噪声干扰和电极引入的失调干扰等,设计了一种低噪声模拟前端采集电路。该电路主要由前置放大器、增益放大器、滤波器等模块组成。其中,基于“交流耦合-电容反馈”机制,完成了低噪声前置放大器(LNA)设计,该放大器利用电容和PMOS管组成的栅压可控伪电阻产生低频高通截止频率来滤除电极引入的失调干扰。折叠式两级运算放大器采用PMOS管实现差分信号输入,在输出电压摆幅、噪声和增益之间有很好的折中。另外为拓宽信号检测范围,针对输入信号幅值差异性,完成了增益可配置放大器(VGA)电路结构。通过改变其中的输入电容实现了增益可调。为了滤除信号带外干扰,设计一款以-20d B/Dec衰减的低通滤波器(LPF),该滤波器频率响应曲线光滑,具有较好的线性度和低频性能。在上述电路设计的基础上,采用标准180nm CMOS工艺,完成了心电信号采集模拟前端电路的验证。仿真结果表明,该采集电路共模抑制比118.5d B,电源抑制比124.6d B,输入阻抗56.98GΩ@0.52Hz。增益47.6d B/59.8d B可调;并且高通截止频率为0.52Hz,低通截止频率为108.6Hz,带内等效输入噪声积分为3.5μVrms,信号采集模拟前端电路的性能满足设计要求。

关键词：便携式 ECG信号模拟前端电路低噪声前置放大器运算放大器

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基于SiGe BiCMOS工艺的光接收机模拟前端电路的研究

基于SiGe BiCMOS工艺的光接收机模拟前端电路的研究

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作者：谷由之天津大学

学位级别：硕士

随着物联网、云计算及第四代移动互联网等大数据载体的崛起,信息传输量和传输速率雪崩式地增加,传统的铜互连因严重的串扰和损耗等问题已经难以适应超高速的数据传输与交换。与此相比,光互连以光作为信息载体,具有损耗低、带宽高和串扰... 详细信息

随着物联网、云计算及第四代移动互联网等大数据载体的崛起,信息传输量和传输速率雪崩式地增加,传统的铜互连因严重的串扰和损耗等问题已经难以适应超高速的数据传输与交换。与此相比,光互连以光作为信息载体,具有损耗低、带宽高和串扰小等优点,因而是电互连的理想替代者,也是未来互连的必然趋势。硅基材料的光集成技术类似于电子学中的集成电路,它是利用现有标准工艺的设备、经验和技术来设计、制造和封装光电集成电路,使其在集成度、可制造性和扩展性等方面得到提高,是未来光电集成的重要突破方向。光接收机作为光通信/光互连系统的核心模块,是硅基光电子的研究热点之一。因标准CMOS工艺拥有功耗小、集成度高以及成本低的优势,是当前光接收机模拟前端电路最常用的工艺。而标准SiGe BiCMOS工艺具有较好的光电特性,且工艺中特有的异质结晶体管（HBT）拥有高跨导和高带宽的特性,是宽带光接收机系统设计较为理想的工艺。因此,本文基于标准硅基工艺对光互连系统中的宽带光接收机模拟前端电路进行了研究,主要内容包括:1、使用UMC 0.18μm CMOS技术设计了一款新型并联反馈型TIA。对TIA进行了版图后仿。由于后仿的仿真包含一些无法避免的寄生效应。TIA的ac增益降至58.4dBΩ,带宽降至6.9GHz,In,in低于23.8pA/√。测试结果显示,电路的-3dB带宽为5.2GHz,In,in为21.05pA/√。2、使用IBM 0.18μm SiGe BiCMOS 7WL技术设计了一款整体电路,主要包括差分共射共基跨阻放大器、改进型Cherry-Hooper限幅放大器、使用差分有源密勒电容的直流偏移消除电路以及输出缓冲级。版图后仿结果显示,整体电路的增益降至99.3dBΩ,带宽降至15.2GHz,In,in低于24.8pA/√,眼图传输质量良好。3、使用IHP SiGe BiCMOS 0.25μm技术设计了一款整体电路,主要包括了采用自举电路来消除探测器等效输入电容的跨阻放大器、Cherry-Hooper限幅放大器、使用差分有源密勒电容的直流偏移消除电路、带隙电路以及输出缓冲级。版图后仿结果显示,整体电路的增益是77.8dBΩ,带宽高达35.6GHz,电路群延时波动小于12ps,眼图张开清晰,传输的质量可以保证,可以满足25Gb/s的超高速传输的需求。

关键词：光接收机 SiGe BiCMOS 跨阻放大器模拟前端电路

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