用于阵列传感信号采样的高精度采样及VGA一体化技术研究

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随着航天光学遥感相机成像技术的飞速发展,遥感照相机对CCD信号处理器的精度、功耗、面积提出了更高的要求。为了节省CCD信号处理器的功耗和面积,基于SMIC0.35μm3.3V CMOS工艺,本论文提出了一种集CDS(Correlated Double Sampling)及VGA(Variable Gain Amplifier)功能一体化的CDS电路,节省了芯片的功耗和面积。VGA的增益范围为0~18dB、步长为0.035dB,VGA由电容阵列和开关阵列实现,控制信号通过9位数字编程信号实现。
　　论文主要研究CDS电路、VGA电路的基本理论及电路技术。首先,研究了采样保持系统的性能参数、采样相时的非理想效应以及如何消除这些非理想效应的措施。给出了CCD的工作原理及驱动时序,研究了CDS的基本原理和三种不同结构的CDS电路,并针对CDS电路建立简单电路模型,分析了它的噪声特性。接着研究了VGA电路的基本理论,介绍了一些常见的VGA,并总结了它们的设计思想。最后,根据CCD信号处理器的要求,设计了CDS及VGA一体化电路。所包含的子电路主要有:增益提升的套筒式共源共栅运算放大器、电容阵列、共模反馈电路、时钟产生电路、自举开关。
　　最后,基于SMIC0.35μm3.3V CMOS工艺下的混合信号工艺库模型,利用Cadence spectre仿真工具对整体电路进行仿真。仿真结果表明,CDS电路很好地抑制了CCD信号中的噪声,极大地提高了输出信号的信噪比。当编程值为000000000时,CDS电路的SNR最低,但仍然达到了100.25dB,最低有效位数达到了12.94位,满足了12位精度的CCD信号处理器的要求。并且,VGA的增益仿真波形显示了比传统VGA更好的线性度。

著录项

作者
刘雄;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名刘帘曦;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类放大器;BICMOS（双极-MOS混合）集成电路;
关键词
可变增益放大器; 高精度采样; 阵列传感信号; 一体化技术;

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