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高性能低噪声数字读出电路被引量：10: 2020年; 红外焦平面的数字读出是信息化发展的必然方向,其关键技术是数字读出电路。介绍了数字读出电路的发展现状和主要架构,重点分析了时间噪声和空间噪声的来源和影响,并给出低噪声设计指导。同时对线性度、动态范围和帧频等主要性能进行了讨论,设计了两款数字读出电路。采用列级ADC数字读出架构设计了640×512数字焦平面探测器读出电路,读出噪声测试结果为150μV,互连中波探测器测试NETD为13 m K。基于数字像元读出架构设计了384×288数字焦平面探测器读出电路,互连长波探测器测试NETD小于4 m K,动态范围超过90 dB,帧频达到1000 Hz。所设计的两款读出电路有效提升了红外焦平面的灵敏度、动态范围和帧频等性能,表明数字读出电路技术对红外探测器性能的提升具有重要作用。; 姚立斌陈楠; 关键词：红外焦平面低噪声

一种测量电流或电容的数字积分电荷-数字转换电路: 本发明公开了一种数字积分电荷‑数字转换电路及光电探测器数字像元电路，特别是通过一种增大电荷存储容量、提高线性度的数字积分电荷‑数字转换电路，该电路由注入管/电流源、积分电容、复位开关、比较器、单稳态电路、计数器、控制信号...; 陈楠姚立斌张济清李正芬李志浩李珊珊马伊娜张娟

甚长波红外焦平面超大电荷容量数字读出电路技术: 2025年; 甚长波红外探测器在红外成像系统、光谱探测和深空探测等中有着重要应用。相比于中波和长波探测器,甚长波红外探测器的光电流和暗电流明显增加,探测器的偏置电压更加离散和敏感,本文采用数字积分技术和多电源域技术,解决了甚长波探测器的温度灵敏度受到积分时间限制和宽偏置电压范围要求等问题。采用0.13μm的CMOS工艺,设计并流片加工了面阵规格分别为320×256(像元中心间距为30μm)和640×512(像元中心间距为25μm)的两款数字读出电路,ADC位数为16bit,电荷容量达到11.8 Ge^(-),探测器偏置电压范围扩展到2.2 V,经测试,两款电路的功耗分别为53.1m W和149.6 m W(@100 Hz帧频)。耦合了320×256和640×512甚长波碲镉汞红外探测器,半阱条件下,NETD分别达到8.01 mK和9.29 mK,积分时间10 ms时,动态范围达到90 dB以上。本文的数字积分读出电路与传统模拟积分读出电路相比,显著地扩展了电荷容量,延长了甚长波探测器的积分时间,有效提升了温度灵敏度和动态范围。; 毛文彪陈楠张济清钟昇佑姚立斌王向前丛树仁师奕峰李正芬; 关键词：红外焦平面阵列

百万帧频中波红外图像传感器研究被引量：2: 2021年; 设计了一款64×64面阵规格、片上集成存储器的超高速红外焦平面数字读出集成电路,将其与中波红外焦平面探测器芯片进行了互连,成功研制出超高速64×64中波红外图像传感器。实验结果表明,所研制超高速红外图像传感器的帧频达到1 MHz,存储深度为100帧,对黑体温度呈现近似线性响应,具有优于3.6 K的温度分辨率。; 张济清邓功荣毛文彪钟昇佑陈楠陈浩森姚立斌; 关键词：红外成像红外焦平面

数字红外焦平面探测器(特邀)被引量：2: 2022年; 相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦平面探测器的区别与特点;然后,又详细介绍了列级ADC数字读出集成电路以及数字像元读出集成电路的架构及具体电路模块,分析了数字读出集成电路的各模块电路及与性能的关系,并展望了数字读出集成电路的技术发展趋势。随着红外焦平面探测器向大面阵、小像元及高性能发展,对数字读出集成电路也提出更高的技术要求。通过读出集成电路架构以及模块电路的技术提升,列级ADC数字读出集成电路将普遍应用于大面阵、小像元红外焦平面探测器,而数字像元读出集成电路将普遍应用于长波红外焦平面探测器。; 姚立斌陈楠胡窦明王英毛文彪钟昇佑张济清

用于图像传感器的扩展计数模数转换器设计: 2016年; 扩展计数(extended counting)模数转换器(ADC)合并了Sigma-Delta(ΣΔ)ADC的高精度和奈奎斯特率ADC的高速低功耗优势,具有中高精度和中等的转换速度,在图像传感器方面具有很好的应用前景。以ΣΔADC与逐次逼近(SAR)ADC的组合结构的扩展计数ADC为例,基于0.35μm的CMOS工艺,对其进行了电路层面的设计。通过电路级仿真验证了该工艺下ADC的功能并且得到了部分的性能参数。; 郭强陈楠姚立斌; 关键词：模数转换器图像传感器读出电路

读出电路开窗技术研究被引量：1: 2022年; 读出电路开窗是红外焦平面和图像传感器读出电路中,用于提高图像帧频降低带宽的重要技术。该技术通过减小读出阵列的窗口尺寸,降低电路读出的数据量,从而提高帧频。介绍了两类主要的开窗模式:异步读出模式和同步读出模式。针对异步读出模式扩展性差、存在竞争冒险的问题,以及同步读出模式占用像元面积和窗口切换速度慢的问题,基于同步读出提出了一种行列控制字架构,并设计了一种用于该架构的可重复单元电路,提高了对不同面阵规格的扩展性。完成了所提出的开窗电路设计和版图设计,并对该电路进行了仿真验证。对比其他方案,文中设计实现了任意位置、最小1×1尺寸的开窗,同时解决了占用像元面积和竞争冒险问题,并提高了窗口切换速度。; 崔长坤陈楠钟昇佑张娟姚立斌; 关键词：红外焦平面读出电路开窗

一种两步式单斜率模拟-数字转换电路及转换方法: 本发明公开了一种两步式单斜率模拟‑数字转换电路及转换方法，包括2M个等值电容组成的电容阵列、比较器模块、时序控制模块、N‑bit VRAMP斜坡发生器模块、三选一开关、2<Su...; 姚立斌胡窦明陈楠张济清钟昇佑李正芬胡彦博王英

小面积、微功耗增量型Sigma-Delta ADC设计被引量：5: 2015年; 模拟数字转换器(ADC)是智能化传感器的一个重要组成部分。阵列型传感器应用对ADC的功耗及芯片面积都具有较高的要求,同时传感器本身特性要求ADC具有较高的精度,对阵列型传感器用ADC的设计提出了挑战。在分析各类型ADC的性能优劣势的基础上,提出了应用增量型Sigma-Delta ADC来设计阵列型传感器应用。介绍了增量型Sigma-Delta ADC的架构设计以及电路设计,并在0.18?m CMOS工艺下流片。在40 k S/s的转换速度下,所设计的ADC达到了15 bit的精度,功耗为58?W,单个ADC的芯片面积为10?m×530?m。测试结果表明增量型Sigma-Delta ADC非常适合于阵列型传感器应用。; 姚立斌陈楠韩庆林; 关键词：ADC

一种两步式单斜率模拟-数字转换电路及转换方法: 本发明公开了一种两步式单斜率模拟‑数字转换电路及转换方法，包括2M个等值电容组成的电容阵列、比较器模块、时序控制模块、N‑bit VRAMP斜坡发生器模块、三选一开关、2<Su...; 姚立斌胡窦明陈楠张济清钟昇佑李正芬胡彦博王英

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陈楠

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