一种面向大面阵焦平面阵列的低功耗多功能读出电路设计

发布时间：2021-11-09 23:02

　　大面阵焦平面成像探测器需要具有随机开窗和反转读出功能,同时需要降低功耗。文章基于标准数字电路设计流程。设计了一种新型的基于格雷码编码规律的寻址计数器,用于对阵列的行地址和列地址进行寻址,提高了寻址的可靠性。对设计进行RTL级仿真,结果表明该设计能够实现任意开窗和反转读出功能。采用TSMC90工艺库对1 024×1 024阵列规模的RTL级设计进行分析计算,结果显示供电电压为3.3V时,寻址计数器功耗仅为19.56μW,整体设计功耗仅为58.75μW,适用于大面阵焦平面读出电路的设计。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

寻址计数器仿真结果

使用综合工具DesignComplier对寻址计数器的RTL级设计进行分析计算，得到电路如图2所示，由于篇幅限制，仅展示一个三位寻址计数器的电路图。图中的三条粗线分别代表计数器的每一位信号，从图中可以看出，计数器的第零位仅由时钟的状态控制；计数器的第一位由时钟状态和计数器第零位的状态控制；计数器的第二位由时钟状态和计数器前两位的状态控制，电路符合在RTL级对计数器递变条件的描述。2 基于格雷码寻址计数器的任意开窗和反转读出的设计

寻址计数器在其中的应用流程如图4所示。焦平面阵列的行和列各有一个格雷码寻址计数器来分别进行行寻址和列寻址。首先按照读进来的读出顺序控制字，判断是否需要反转。如果需要反转，则将终止地址作为计数的初始值，计数器工作在减法器模式，不断递减直至计数到起始地址结束。如果不需要反转，则将起始地址作为计数的起始值，计数器工作在加法器模式，不断递增直至计数到终止地址结束。图4 寻址计数器应用的流程图

【参考文献】：
期刊论文
[1]1024×1024 AlGaN紫外焦平面读出电路的超低功耗设计（英文）[J]. 谢晶,李晓娟,张燕,李向阳.  红外与激光工程. 2020(05)
[2]一种大面阵红外焦平面阵列读出电路的设计方法[J]. 李淑萍,付凯,王燕,朱宇,黄寓洋.  电子器件. 2018(06)
[3]格雷码在焦平面CMOS读出电路中的应用[J]. 祝晓笑,刘昌举,蒋永富.  半导体光电. 2009(04)

硕士论文
[1]低噪声红外焦平面阵列读出电路的研究[D]. 李亮.吉林大学 2018
[2]640×512低功耗红外焦平面阵列读出电路设计[D]. 王辅强.东南大学 2018
[3]256×320阵列多功能红外读出电路的设计[D]. 刘琦.南京邮电大学 2016



本文编号：3486068