用于图像传感读出ADC的基准源网络的研究与设计
发布时间：2024-06-07 03:56
近年来,随着军用和民用市场的需求,图像传感器和图像传感器读出电路被大量使用,使得图像传感读出ADC的设计得到了快速的发展,同时对电路性能的要求也不断的提高。基准源网络作为ADC电路的基本标尺,为图像传感读出ADC提供稳定高精度的偏置电压和偏置电流,从根本上决定了ADC电路的整体功耗和稳定性能,所以设计高精度低成本低功耗的基准源网络对图像传感读出ADC的发展至关重要。本文基于GSMC 0.13?m标准CMOS工艺,设计了新颖的带隙基准电压源、基准电流源电路,使得每种电路相比于传统电路结构在精度、功耗、成本方面均得到了提升,达到了高性能混合信号集成电路的性能要求。论文基于传统带隙基准电路结构,针对其结构中的运放失调电压和运放噪声电压进行电路优化,提出了一种可应用于低压环境下,显著降低运放失调电压和运放等效输入噪声电压对基准输出电压影响的新型电路结构,并且实现了输出电压任意可调。仿真和理论分析显示其最低工作电压为0.8V,温度系数为26ppm/℃,低频电源抑制比为102.45dB,TT下功耗为10.88?W,并且相比于传统结构,该结构将电路中运放失调和噪声对基准输出电压的影响降低了88.5%...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 图像传感读出电路及其基准源网络的研究背景及意义
1.2 基准源电路的发展历史以及研究现状
1.2.1 发展历史
1.2.2 国内外研究现状及趋势
1.3 论文的主要工作及结构
1.3.1 论文的主要工作
1.3.2 论文结构
第二章 基准电压源和基准电流源的理论分析
2.1 基准电压源的主要性能指标
2.2 常见基准电压源的种类和原理
2.2.1 Zener基准电压源
2.2.2 XFET基准电压源
2.2.3 E/D NMOS基准电压源
2.2.4 亚阈区MOS基准电压源
2.3 带隙基准电压源理论与经典电路
2.3.1 带隙基准电压源理论
2.3.2 传统带隙基准电压源结构
2.4 基准电流源的主要性能参数
2.5 常见基准电流源的架构和原理
2.5.1 利用BGR电路钳位的基准电流源
2.5.2 利用三极管电压的温度特性实现的基准电流源
2.5.3 利用不同载流子迁移率温度特性差异实现的基准电流源
2.5.4 利用MOS管的零温度系数点实现的基准电流源
2.6 本章小结
第三章 新型高精度低功耗带隙基准电压源的设计
3.1 新型高精度带隙基准电压源的结构
3.2 基准源电路设计
3.2.1 基准核心电路设计
3.2.2 运算放大器的设计
3.2.3 启动电路模块设计
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 温度系数仿真
3.3.2 环路稳定性仿真
3.3.3 电源电压抑制比仿真
3.3.4 输出噪声仿真
3.3.5 线性调整率仿真
3.3.6 静态电流仿真
3.3.7 启动电路特性仿真
3.3.8 工艺失配仿真
3.4 本章小结
第四章 高集成度低功耗低成本的片上基准电流源
4.1 高集成度低压低功耗片内基准电流源的设计
4.1.1 PTAT电流产生电路
4.1.2 CTAT电流产生电路
4.1.3 整体基准电流源电路
4.2 仿真结果与分析
4.2.1 温度系数仿真
4.2.2 静态电流仿真
4.2.3 环路稳定性仿真
4.2.4 线性调整率仿真
4.2.5 启动电路仿真
4.3 本章小结
第五章 版图及后仿
5.1 MOS器件的版图匹配
5.2 电阻的版图匹配
5.3 三极管的版图匹配
5.4 带隙基准电压源的整体版图设计与后仿结果
5.4.1 带隙基准电压源版图
5.4.2 带隙基准电压源后仿结果
5.5 基准电流源的整体版图设计与后仿结果
5.5.1 基准电流源版图
5.5.2 基准电流源后仿结果
5.6 本章小结
第六章 总结及展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
本文编号：3990745
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 图像传感读出电路及其基准源网络的研究背景及意义
1.2 基准源电路的发展历史以及研究现状
1.2.1 发展历史
1.2.2 国内外研究现状及趋势
1.3 论文的主要工作及结构
1.3.1 论文的主要工作
1.3.2 论文结构
第二章 基准电压源和基准电流源的理论分析
2.1 基准电压源的主要性能指标
2.2 常见基准电压源的种类和原理
2.2.1 Zener基准电压源
2.2.2 XFET基准电压源
2.2.3 E/D NMOS基准电压源
2.2.4 亚阈区MOS基准电压源
2.3 带隙基准电压源理论与经典电路
2.3.1 带隙基准电压源理论
2.3.2 传统带隙基准电压源结构
2.4 基准电流源的主要性能参数
2.5 常见基准电流源的架构和原理
2.5.1 利用BGR电路钳位的基准电流源
2.5.2 利用三极管电压的温度特性实现的基准电流源
2.5.3 利用不同载流子迁移率温度特性差异实现的基准电流源
2.5.4 利用MOS管的零温度系数点实现的基准电流源
2.6 本章小结
第三章 新型高精度低功耗带隙基准电压源的设计
3.1 新型高精度带隙基准电压源的结构
3.2 基准源电路设计
3.2.1 基准核心电路设计
3.2.2 运算放大器的设计
3.2.3 启动电路模块设计
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 温度系数仿真
3.3.2 环路稳定性仿真
3.3.3 电源电压抑制比仿真
3.3.4 输出噪声仿真
3.3.5 线性调整率仿真
3.3.6 静态电流仿真
3.3.7 启动电路特性仿真
3.3.8 工艺失配仿真
3.4 本章小结
第四章 高集成度低功耗低成本的片上基准电流源
4.1 高集成度低压低功耗片内基准电流源的设计
4.1.1 PTAT电流产生电路
4.1.2 CTAT电流产生电路
4.1.3 整体基准电流源电路
4.2 仿真结果与分析
4.2.1 温度系数仿真
4.2.2 静态电流仿真
4.2.3 环路稳定性仿真
4.2.4 线性调整率仿真
4.2.5 启动电路仿真
4.3 本章小结
第五章 版图及后仿
5.1 MOS器件的版图匹配
5.2 电阻的版图匹配
5.3 三极管的版图匹配
5.4 带隙基准电压源的整体版图设计与后仿结果
5.4.1 带隙基准电压源版图
5.4.2 带隙基准电压源后仿结果
5.5 基准电流源的整体版图设计与后仿结果
5.5.1 基准电流源版图
5.5.2 基准电流源后仿结果
5.6 本章小结
第六章 总结及展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
本文编号：3990745
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3990745.html
