【摘 要】
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太赫兹技术在最近几年内发展得非常迅猛,太赫兹信号检测与成像技术一直是一个比较热门而且复杂的前沿课题。在太赫兹信号检测中,读出电路的基本功能是将光波照射的信号强度转换为电压或者电流信号,进行读取并数字化,良好的读出电路性能决定了信号检测的准确度。本文是基于Nb5N6微测辐射热计的特点,采用0.18μm CMOS工艺,设计用于太赫兹信号探测器读出电路阵列的后端电路部分,阵列规模以8×8为目标。课题组之
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太赫兹技术在最近几年内发展得非常迅猛,太赫兹信号检测与成像技术一直是一个比较热门而且复杂的前沿课题。在太赫兹信号检测中,读出电路的基本功能是将光波照射的信号强度转换为电压或者电流信号,进行读取并数字化,良好的读出电路性能决定了信号检测的准确度。本文是基于Nb5N6微测辐射热计的特点,采用0.18μm CMOS工艺,设计用于太赫兹信号探测器读出电路阵列的后端电路部分,阵列规模以8×8为目标。课题组之前已经在读出电路像素级电路模块做了较多设计,然而输出的是模拟电压量,本文通过设计电路对输出的模拟电压进行处理,该电路包括一个开关电容器（SC）放大器,逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）,系统的读出时序电路和并串转换电路。SC放大器可有效抑制前端模拟电路中的沟道电阻热（KTC）噪声和固定图形噪声,并放大离散时间信号,为SAR ADC提供稳定的直流电平。为配合SC放大器工作提供参考电压,论文设计了不受温度影响的带隙基准电路,该带隙基准中的高增益运放采用两级级联结构以提高增益和输出摆幅;为了准确地数字化模拟信号,论文设计了一个分辨率为10位的模数转换器,系统仿真有效位数达到了9.36位。论文最后设计了读出时序电路来控制每个模块的有序工作,并利用并串转换电路把10位并行数字信号转换为串行输出,以减少读出电路阵列芯片上的焊盘数量。通过将读出电路阵列每列的最后一行级联的结构构成读出电路阵列,通过逐行读出的方式,每一个周期产生一串10位的数字转换结果。在TT工艺角条件下进行了后仿真,仿真结果表明达到了预期设计要求,而且具有很高的精度,适合用于更大规模的阵列。
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