一、CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术(论文文献综述)
宋辰昱[1](2021)在《总剂量效应对CIS钳位电压影响研究》文中指出CMOS图像传感器(CMOS image sensor,CIS)因具有低成本,低功耗,集成度高等优点而广泛应用于生产生活中。随着其应用范围不断扩大,在太空,医疗,核能等领域,辐射引起的器件老化备受关注。总剂量效应是一种因电子器件长期受到高能辐射而出现的老化效应,器件的电学参数会随着辐射总剂量的累积而发生改变。随着我国航天航空事业的发展,总剂量效应对CIS性能参数的影响愈发引起人们的重视。4T结构的CIS像素通过引入钳位光电二极管(pinned-photo diode,PPD)作为感光元件,极大地减小了暗电流与噪声的影响,成为当前主流的像素结构。对于PPD而言,其钳位电压影响着像素的满阱容量和电子传输效率,因此将钳位电压调整至合理的范围在图像传感器的设计制造中有着重要的意义。辐照实验表明,总剂量效应会引起钳位电压的改变。为深入了解这一过程的物理机制,以便给抗辐照图像传感器像素结构设计提供理论指导,本文使用TCAD仿真软件研究了总剂量效应对钳位电压的影响,并在此基础上提出了两种方法进行抗辐照优化设计。本文主要工作如下:首先分别在TCAD软件上进行了总剂量效应仿真的探究以及4T结构CIS像素模型的搭建。在以MOSFET为对象的总剂量效应仿真探究中,分析了两种仿真方法的优劣;对像素模型进行的光照仿真表明,像素在10μs曝光时间,1.5×105lx照度内光学响应良好,验证了像素模型的可用性。接着分析了总剂量效应致钳位电压增加的物理机制:在模拟辐射剂量增加的过程中,通过对PPD附近电势分布以及浅沟槽隔离(shallow trench isolation,STI)周围耗尽区轮廓的研究,发现当辐射引起的陷阱电荷浓度达到3×1016cm-3时,STI附近的耗尽区将PPD中pin+层与地极电学隔离。此时,pin+层电势易受到传输晶体管TG沟道电势的影响而增加,导致存储电子增多,因此测量时需要较高的复位电压才能完全清空PPD中的电子,PPD内n型区域能带弯曲程度因此变大,表现为钳位电压随着辐射总剂量的增加而增加。最后基于总剂量效应致钳位电压增加的物理机制,提出增大STI与PPD的间隔距离以及在STI周围进行额外掺杂两种设计方案来改进这一现象。经仿真验证,当STI与PPD的间隔达到0.2μm或者在STI周围额外掺杂的离子注入剂量达到7.5×1012cm-2时,两种方法对高辐射剂量下PPD钳位电压的增加有着很好的抑制作用。
宋明明[2](2020)在《自助洗车系统的研究》文中进行了进一步梳理随着社会经济的快速发展和科学技术的突飞猛进,中小型汽车的保有量逐年增加。由于环境等多种因素,车身更容易受到污染,故人们对洗车的需求加大。目前市面上的洗车方式多以人工和设备结合为主,这种方式浪费了大量水资源,同时洗车设备价格高昂。因此对洗车系统的节能环保化的自动洗车的研究越来越有价值,本课题研究了一种自助洗车的控制系统,提高了清洗效果性能,实现了节能环保化、经济化。本文的主要工作内容及成果如下:(1)本文介绍了自助洗车系统的整体方案以及各个模块的合理化并具有可行性的设计方案。(2)本文对系统中相关的技术和算法进行了分析,包括确认车辆驶入规定洗车地点的传感器定位测控技术,永磁同步电机(PMSM)的矢量控制算法,在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,搭建坐标变换的仿真模块。(3)根据整体方案中的功能需求和合理化的分析,本文设计了设备控制核心系统的硬件电路以及外围模块的硬件电路。在车辆的清洗端,硬件用到了STM32F103RCT6、PMSM实验开发板等,保证车辆完全驶入洗车区域的光电传感器,保证喷杆与车身的距离处在安全距离的超声波传感器。当车辆完全驶入洗车地点后光电开关输出一个信号,由STM32F103RCT6单片机驱动电机,实现对风机、喷液阀以及喷杆的控制。本设计为了保证清洗效果,引入了清洁度图像检测模块,由STM32FRCT6单片机控制的Pixel Base一体化拍摄模块,采用CPLD+SDRAM的方式来采集和缓存图像数据,采用“先缓存整帧,后分段SPI输出”的FIFO方案,只需像驱动低速设备一样驱动PB模块,就能够实现高清图像的拍摄和采集,采集完成后通过433m无线模块传送到计算机进行MATLAB图像处理。(4)完成了系统的软件部分,实现了位置检测、电机驱动控制、图像采集存储模块、图像处理、外部通信模块、APP开发端等。用户通过手机APP选择不同的清洗模式进行缴费下单实现对清洗机构的控制,管理员可查看洗车数据。最后在搭建好的实验平台上对系统的关键环节进行了仿真和测试,实验的结果验证了系统关键环节的研究设计在实际应用中的可行性。
张德志[3](2019)在《超大面阵CMOS图像传感器研究与电路设计》文中研究表明随着标准CMOS工艺的发展,CMOS图像传感器凭借其功耗低、成本低、结构简单等优点,逐渐占据主流市场。分辨率是CMOS图像传感器的一个重要性能指标,分辨率越高,得到的图像细节越丰富。因此高分辨率图像传感器广泛应用于高端工业检测、古画鉴定、卫星拍摄和军工等领域。但是,分辨率越高,像素阵列越大,导致芯片面积过大,横向时序信号线和纵向列总线长度过长,寄生效应非常严重。本文针对这一非理想效应进行了理论分析和数学建模,并进行了相关电路设计、版图绘制和流片测试。本文首先建模分析了列总线寄生效应对像素输出信号的噪声特性和响应速度特性的影响,并进行了仿真验证,数据结果表明,在给定像素阵列下,列总线宽度的增加将导致输出噪声降低、响应时间变长。然后,根据像素输出信号的噪声特性和响应速度与列总线尺寸之间的关系,给出了列总线的优化设计方案。最后,在传感器的像素结构分析、ADC集成方案分析以及架构分析的基础上,本文基于110nm CMOS工艺完成了一款超大面阵CMOS图像传感器的电路设计,主要包括相关双采样电路、模数转换电路、基准源电路及片内温度传感器,并进行了2K×2K的样品传感器流片测试。经过仿真:对于12.45cm×12.45cm的超大像素阵列,采用0.5μm线宽可以实现像素输出噪声和响应速度的折中,像素阵列的平均输出噪声为146μV,平均下降时间为6.35μs。对样品传感器进行测试,行周期为24.36μs,在全分辨率成像下能获得约每秒19帧的帧频。
张雨程[4](2020)在《基于光子计数的核污染源紫外探测技术研究》文中提出现如今,人类对核能的开发技术不断进步,对核能的利用也愈加广泛,随之而产生的核污染物也越来越多。因此,研究环境中核污染的探测技术,对保护公众安全和保护环境具有重要意义。本文对核污染物探测技术进行研究,分析核污染源放射出的α粒子在大气环境下的发光机制,设计了基于光电倍增管的核污染源紫外探测系统和基于ICMOS的核污染源紫外成像探测器两套探测系统,并对光子计数算法进行了研究。首先本文设计了基于光电倍增管的核污染源紫外探测系统,针对α粒子在大气环境中的发光光谱范围进行了前端光电探测器选型,研发了配套的后端光子计数器硬件电路,包括了转换放大电路、甄别电路和计数显示电路。并且进行了系统软件设计,实现了光子计数器的计数和输出显示功能,再通过实验对后端光子计数器进行调试;其次设计了基于ICMOS的核污染源紫外成像探测器,完成了前端光电探测部分的器件选型和ICMOS的组装,并且选用了课题组已有的后端硬件平台完成整体探测器的搭建。改进了直方图均衡化算法,对图像进行了增强,改善了图像的质量;接着,为了对ICMOS紫外成像探测器所探测到的信号进行量化分析,设计了光子计数算法对采样图像进行计数分析;最后,对两套系统分别进行探测实验,选用的核辐射标准源为232Th。对基于光电倍增管的核污染源紫外探测系统的实验结果数据进行处理,得出该系统的信噪比达到了3.017。并且基于ICMOS的核污染源紫外成像探测器能够采集到核污染源的图像,在软件上实现了光子计数功能。
唐小东[5](2019)在《EBAPS电子轰击性能测试技术研究》文中提出EBAPS作为一种新型的混合型光电探测器件,既具有真空光电探测器件增益高、响应速度快、光谱灵活等优点,也具有半导体器件空间分辨率高、功耗低、成本低和工艺成熟等优势,目前已被广泛应用于微光夜视、激光雷达、高能物理和天文观察等领域。EBAPS电子轰击性能的好坏直接决定了EBAPS组件的探测性能,因此研究EBAPS的电子轰击性能是保障和提高EBAPS性能的关键技术之一。本文针对EBAPS特性对电子轰击APS的测试方法和测试系统展开了研究,旨在为高性能EBAPS的研制提供理论依据和实验指导。本文首先对EBAPS的发展历程及国内外现状进行了简要介绍。然后对EBAPS的基本结构和工作原理进行了详细分析,其中重点阐述了EBAPS的电子轰击增益机制,并在借鉴真空、固体器件性能参数测试方法的基础上提出了各项电子轰击APS性能参数的测试原理和方法,并设计了整个测试系统,以实现对电子轰击APS增益、信噪比、动态范围和疵点等性能参数的测试。接着根据待测APS芯片GSENSE400BSI的特性和相关测试要求,研制了真空环境下基于FPGA的APS信号读出与USB传输系统,主要包括系统硬件设计、FPGA逻辑设计和USB固件程序设计,旨在实现将电子轰击APS信号读出,并通过真空腔法兰电极传输至上位机。再次,研制了电子轰击APS测试真空组件,主要包括测试专用真空腔体、大面积均匀可控面电子源的设计,高压电源、微电流计和相关辅助结构的设计,为电子轰击APS性能参数测试提供测试条件。然后编写了基于MFC的上位机测试软件,实现了电子轰击APS图像的实时采集、显示和各项性能参数的计算。最后,利用该测试系统对待测APS进行实验,并研究了不同入射电子流密度和不同电子轰击电压对电子轰击APS各项性能参数的影响。结果表明,本次研制的测试系统不仅能实时获得电子轰击APS图像,还能在规定条件下对APS各项电子轰击性能参数进行测试,为获得高质量的EBAPS组件提供理论依据和实验指导。
侯月梦[6](2019)在《基于OV9755图像传感器的车道保持系统摄像模组的设计与研究》文中研究表明随着汽车工业的不断发展,每年因交通事故而造成的人员伤亡数量不断增加,人们对安全驾驶的关注度与需求度不断增强。据相关报道显示,因人为因素而造成的交通事故约占交通事故总数的70%以上,由于汽车辅助驾驶系统可以大大减少因驾驶员主观因素而发生的交通事故,而得到迅速的发展。汽车辅助驾驶系统是基于视觉感知、雷达探测、激光探测以及GPS等传感器技术,通过数据采集和分析,再利用制动系统实现对车辆的智能控制,从而增加了车辆的安全性。车道保持系统是汽车辅助驾驶系统的重要组成部分。它能够通过高像素的图像传感器获取车道、行车环境等相关信息,再利用一定的算法对汽车的行驶状态进行判断后,向驾驶者发出警报或者主动修正行车路线,充分保证汽车行驶时的安全性。本课题采用的OV9755芯片是一款高清COMS图像传感器,它能够为系统提供高质量的图像画面。在系统设计过程中,首先对OV9755图像传感器的外围引脚进行配置,再根据其工作的特性来设计系统的电源模块和晶振模块。电源模块以及晶振模块需要在满足系统要求的基础上进行选型,再充分考虑信号滤波、降噪等环节进行外围器件的选型。在系统设计完成后,利用ORCAD Capture软件进行原理图绘制,并用PCB Editor软件完成印制电路板的设计。在印制电路板绘制过程中,应该充分考虑电源和信号的完整性,并依据工艺规范、设计规则以及阻抗匹配等方面的要求进行器件的布局和迹线的绘制。在印制电路板设计完成后,需要经过丝印、贴装、回流焊等环节完成元器件的贴装以及模组的组装等环节。最后利用度信盒系统和主控分别验证模组的功能和性能,并通过对模组的软件和硬件重新配置和改装,进而得到满足要求的图像质量。模组设计完成后,需要对系统进行EMC(电磁兼容性)测试,通过不同的实验来验证系统的稳定性。车道保持系统是由传感器、控制器、显示器等部件组成,而图像传感器则能够为整个系统提供最多的信息,包括检测车道路况、障碍物以及驾驶者状态等方面的信息。本文设计的系统是以OV9755图像传感器为基础,设计摄像头模组的硬件原理图以及印制电路板,通过调试,最终的到满足系统要求的画面质量。
徐琳亮[7](2017)在《CMOS图像传感器预处理数字电路的设计与实现》文中认为随着半导体工艺的提升和革新,对采用CMOS工艺的图像传感器有更加深入的研发。国内外研究机构和商业公司对CMOS图像传感器的兴趣越来越大,投入的资金也逐年增加。CMOS图像传感器芯片作为重要影像采集部件,有着巨大的商业市场,每年增加的市场需求是其广泛使用的重要原因。CMOS图像传感器在在电路集成度和功耗等方面的优势,是CCD图像传感器无法比拟的。这使得CMOS图像传感器在移动设备,数码相机,行车安全,安防监控,航天航空领域的应用越来越多,但是CMOS图像传感器在成像质量和噪声控制方面还有天生的弱势。本论文正是针对上述问题,将设计与实现的对象锁定为CMOS图像传感器预处理数字电路。首先使用一个基于FPGA开发板的平台和MIS100X系列的130W像素的CMOS图像传感器进行图像采集,采集到的RAW格式图像数据作为算法验证对象,同时研究了主流的CMOS图像传感器的像素单元,及MIS100X系列图像传感器的时序和驱动,以便准确的采集所需的图像数据。在深入研究分析了CMOS图像传感器的像素单元的重要参数,主要噪声来源,以及推导了相关的噪声公式后,重点针对影响成像质量最大因素:暗电流,坏点,行噪声,列方向条纹噪声问题。在分析已有的抑制方法的优缺点的基础上,分别提出基于数字电路方式抑制噪声的方法,并使用芯片采集的RAW数据,在Matlab软件中对方法进行了图像验证,分模块设计了暗电流抑制算法,坏点去除算法,行噪声抑制算法,列方向条纹噪声算法,最终结果均达到预期效果。本论文将设计好的算法使用Verilog语言实现了硬件电路的描述,按照数字电路前端设计的流程,分模块形成了暗电流抑制数字电路,坏点去除数字电路,行噪声抑制电路,列方向条纹噪声抑制电路的RTL级代码,并详细说明了每个模块的输入和输出端口,数据流向,功能框图。最后将写好的CMOS预处理电路RTL级代码按照流程进行了仿真验证,验证平台是基于MIS100X系列的芯片的顶层验证平台。针对预处理电路的功能和时序制定了验证方案,分模块和Testcase对RTL代码进行了仿真,并使用FPGA进行了测试,结果均达到了设计预期。
罗潇磊[8](2016)在《基于GigE接口的轻小型相机研究》文中进行了进一步梳理随着无人机平台的飞速发展,无人机遥感技术已从研究阶段过渡到实用化阶段,短短几十年,从最初的战场侦察、早期预警等军事应用扩展到资源探测、气象观测及处理突发事件等诸多领域。光电载荷作为无人机遥感的核心设备,其发展方向主要为轻小型、低功耗、高分辨率以及高光谱等。本文针对无人机遥感的应用背景,设计了一套基于GigE接口的轻小型可见光相机电路系统,并从自动曝光控制、成像系统的动态范围及响应线性度等方面展开深入研究。论文的主要研究工作有:(1)介绍了无人机遥感技术的国内外发展现状以及未来的发展趋势。从轻小型电路角度出发,针对图像传感器选择、处理器选择、数传电路以及电路板结构这四个方面进行综合设计。(2)完成相机电路的硬件设计(原理图设计与PCB绘制),包括LUPA1300-2驱动电路、GigE接口电路以及电源电路,研究内容主要有高速数字电路、信号电源完整性和低功耗电源电路等。(3)完成相机系统的软件设计,采用Verilog HDL实现FPGA逻辑驱动、通信连接以及数据传输等功能;采用VC++编写基于WinPcap技术的数据采集软件,实现对相机的显控功能。(4)阐述了相机自动曝光控制的原理,提出了基于亮度直方图的自动曝光控制方法,并在FPGA内部实现实时控制。(5)分析对比CMOS图像传感器动态范围扩展技术,采用多斜率积分线性恢复技术提高CMOS图像传感器的动态范围及响应线性度,并在LUPA1300-2成像系统中验证了该方法的有效性。(6)总结论文的研究成果及不足之处,并提出进一步研究工作。
唐虹[9](2016)在《基于FPGA的CMOS高速成像系统研究》文中进行了进一步梳理高清高速成像系统在航天遥感、地理测绘、工业检测等诸多领域都发挥着非常重要的作用。近年来,随着半导体集成工艺技术的不断进步,CMOS图像传感器逐渐取代CCD传感器在高清高速成像领域发挥着重要作用。目前,基于CMOS的高速成像技术被美、德、日等发达国家所垄断。我国也在该领域投入了大量精力进行研究,并取得了可喜的成绩,但仍与发达国家存在一定差距。因此开展以CMOS图像传感器为感光元件的高清高速成像系统研究,具有实用价值与研究意义。本文首先介绍了CMOS图像传感器成像的基本原理和技术特点,而后针对ALEXIMA公司的高性能CMOS传感器AM41V4设计了基于FPGA的嵌入式成像系统。详细介绍了AM41V4的性能指标,选定了XINLINX的Spartan6型FPGA作为主控芯片。在该成像系统的电子学设计中,主要实现了偏压模块、Cameralink输出模块、系统电源模块以及FPGA主控模块的设计。在该系统的嵌入式软件设计中,根据该CMOS的时序逻辑,在FPGA中实现了CMOS行时序与帧时序的设计。同时根据相机的数据量选用工作在Full模式下的Cameralink接口进行数据传输,并完成对串口的控制。本系统主要采用了Xilinx公司的XC6SLX75作为核心,使用Verilog语言对各功能模块进行了硬件描述,采用ISE软件对设计进行了仿真和实验调试。对成像系统进行的测试分析和实验结果表明,本论文设计的基于FPGA的CMOS高速成像处理系统可以正常稳定地实现预期功能。
秦臻[10](2014)在《CMOS图像传感器仿真模型设计和研究》文中认为国内对卫星平台CMOS图像传感器仿真测试模型的迫切需求,促成了本文对其的研究。伴随着集成电路技术的快速提升和进步,CMOS图像传感器已经能够克服以往存在的各种缺点,因而成为了当前成像器件领域研究的热点,同样也成为了未来星上成像器件的发展方向。为了建立卫星平台CMOS图像传感器的仿真模型,本文主要研究了APS传感器中非电路部分的结构——光电检测器件的工作物理过程和仿真特性。论文先是阐述了建立星上图像传感器仿真模型的重大意义,介绍了CMOS图像传感器的工作原理,并详细的分析了光电二极管的光电转换原理和工作过程。然后分析了CMOS图像传感器的噪声来源,并描述了包括热噪声、散粒噪声、1/f噪声和固定模式噪声等在内的各种主要噪声的度量方法和可行的解决方案或者解决思路。接着从光电二极管的物理结构入手,利用少数载流子的稳态连续方程来建立光电二极管的一维数学物理模型,并以此数学模型为基础在MATLAB上对n+/p-sub、n-well/p-sub以及p+/n-well/p-sub型三种结构的光电二极管进行了数值模拟仿真计算。接着将仿真的结果与实际光电二极管的性能参数对比,显示了所建立模型的正确性,确认了该模型能够在一定程度上反应实际的物理情况。还利用该模型提取了相关的数据进行仿真分析研究,以此证明建立的模型可以用于光电二极管的设计和分析。最后对三种常见结构有源像素有效区域的MTF函数进行了推导和分析,得出了其解析计算式,并且还推导出了对于由矩形区域连接起来所组成的像素光接收面通用的二维MTF计算公式。证明了对于任何可能的像素有效光照区域设计而言,带有此种结构的MTF是可以被计算的。利用计算得到的公式仿真了三种结构器件的二维MTF函数,证实了像素有效区域形状对MTF的影响。还利用MTF模型计算得到的PSF结果,验证了模型在一定程度上对实际器件真实情况的反应。全文通过建立光电二极管垂直于光照面的一维载流子运动模型,以及平行于光照面的MTF模型,实现了对光电二极管中载流子在整个三维方向上大致运动的模拟,最终得到实用的仿真模型。
二、CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术(论文提纲范文)
(1)总剂量效应对CIS钳位电压影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 CIS发展历史 |
1.3 CIS总剂量效应研究发展 |
1.4 本文结构 |
2 理论背景 |
2.1 总剂量效应及相关物理模型 |
2.1.1 总剂量效应简介 |
2.1.2 总剂量效应相关物理概念 |
2.2 4T-CIS概述 |
2.2.1 4T-CIS像素工作原理 |
2.2.2 CIS像素性能指标 |
2.3 钳位电压及测量 |
2.3.1 钳位电压定义 |
2.3.2 钳位电压测量 |
2.4 本章小结 |
3 仿真模型搭建 |
3.1 Sentaurus TCAD软件介绍 |
3.2 总剂量效应仿真 |
3.2.1 仿真方法分析 |
3.2.2 仿真验证 |
3.3 像素仿真模型搭建及验证 |
3.3.1 模型搭建 |
3.3.2 模型验证 |
3.4 本章小结 |
4 总剂量效应对钳位电压的影响仿真研究 |
4.1 总剂量效应对钳位电压影响的物理机制分析 |
4.1.1 钳位电压测量曲线分析 |
4.1.2 注入阶段存储电子增加原因分析 |
4.2 抗辐照优化设计 |
4.2.1 改变STI区域与PPD间隔距离 |
4.2.2 改变STI区域附近P阱掺杂浓度 |
4.3 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)自助洗车系统的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究发展现状 |
1.2.2 国内研究发展现状 |
1.3 研究内容 |
2 自助洗车系统的整体方案设计 |
2.1 自助洗车系统的整体框架 |
2.2 自助洗车系统构成 |
2.3 自助洗车系统的车辆位置检测方案设计 |
2.4 自助洗车系统的驱动模块方案设计 |
2.5 自助洗车系统的清洗控制模块方案设计 |
2.6 自助洗车系统的通信模块方案设计 |
2.7 自助洗车系统的清洁度检测模块方案设计 |
2.8 系统相关技术和算法 |
2.8.1 PMSM控制算法与技术 |
2.8.2 通信技术 |
2.8.3 Android移动应用技术 |
2.8.4 数字图像处理技术 |
2.9 本章小结 |
3 自助洗车系统的硬件设计 |
3.1 硬件系统的理论功能分析 |
3.2 电机驱动控制系统的硬件设计 |
3.2.1 控制中心 |
3.2.2 STM32F103RCT6的引脚分布设计 |
3.2.3 电源电路设计 |
3.2.4 反馈电路设计 |
3.2.5 功率驱动电路设计 |
3.2.6 三相电流放大隔离电路 |
3.3 车辆位置检测模块的硬件设计 |
3.4 无线通信模块 |
3.5 清洁度检测模块设计 |
3.6 本章小结 |
4 自助洗车系统的软件设计 |
4.1 系统软件整体功能的设计 |
4.1.1 软件流程设计 |
4.2 清洗执行机构的控制程序设计 |
4.2.1 位置检测程序设计 |
4.2.2 电机控制程序设计 |
4.2.3 清洗控制程序设计 |
4.3 通信模块程序设计 |
4.4 移动应用程序软件设计 |
4.4.1 Android开发环境 |
4.4.2 Android设计流程 |
4.4.3 Android交互式界面开发 |
4.5 清洁度检测软件设计 |
4.6 本章小结 |
5 系统仿真与实验 |
5.1 自助洗车系统电机控制测试平台 |
5.2 自助洗车系统PMSM驱动控制的仿真 |
5.3 移动应用程序实现效果图展示 |
5.4 清洁度检测实验测试 |
5.4.1 采集图像 |
5.4.2 图像处理 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
7 参考文献 |
8 致谢 |
(3)超大面阵CMOS图像传感器研究与电路设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 CMOS图像传感器概述 |
1.2 选题背景和意义 |
1.3 大面阵CMOS图像传感器国内外研究现状 |
1.4 本文的内容安排 |
第2章 超大面阵CMOS图像传感器技术研究 |
2.1 像素结构 |
2.1.1 无源像素 |
2.1.2 数字像素 |
2.1.3 有源像素 |
2.2 传感器ADC集成方案 |
2.2.1 像素级ADC |
2.2.2 芯片级ADC |
2.2.3 列级ADC |
2.3 传感器架构 |
2.3.1 传感器结构及系统指标 |
2.3.2 传感器曝光方案 |
2.3.3 传感器读出方案 |
2.3.4 传感器读出电路时序信号驱动方案 |
2.4 本章小结 |
第3章 超大面阵CMOS图像传感器列总线寄生效应研究 |
3.1 列总线寄生效应分析 |
3.2 列总线寄生效应建模与计算 |
3.2.1 像素输出信号噪声特性建模 |
3.2.2 像素输出信号响应速度建模 |
3.3 列总线优化设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 超大面阵CMOS图像传感器电路设计 |
4.1 传感器电路结构 |
4.2 列级模拟CDS电路设计 |
4.2.1 CDS工作原理及时序 |
4.2.2 CDS运算放大器设计 |
4.2.3 可编程驱动电流模块 |
4.2.4 仿真分析 |
4.3 基准源电路设计 |
4.3.1 基准电流模块 |
4.3.2 参考电压模块 |
4.3.3 模拟缓冲器电路 |
4.3.4 仿真分析 |
4.4 列级ADC设计 |
4.4.1 斜坡发生器模块 |
4.4.2 比较器模块 |
4.4.3 仿真分析 |
4.5 片内温度传感器 |
4.5.1 温度传感器电路结构 |
4.5.2 仿真分析 |
4.6 版图绘制及样片测试 |
4.6.1 版图绘制 |
4.6.2 样片测试 |
4.7 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参与科研情况说明 |
致谢 |
(4)基于光子计数的核污染源紫外探测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 核污染探测技术及发展现状 |
1.2 紫外探测技术和光子计数技术及发展现状 |
1.3 本文的研究背景 |
1.4 本文的主要工作 |
2 基于光电倍增管的核污染源紫外探测系统整体设计 |
2.1 α粒子发光机理介绍 |
2.2 系统整体设计方案 |
2.3 前端光电探测器的选择 |
2.3.1 光电倍增管 |
2.3.2 雪崩光电二极管 |
2.3.3 真空光电二极管 |
2.3.4 前端光电探测器的对比 |
2.4 光子计数器后端硬件电路设计 |
2.4.1 整体结构设计 |
2.4.2 转换放大电路设计 |
2.4.3 甄别电路设计 |
2.4.4 脉冲计数电路设计 |
2.4.5 光子计数器实物图 |
2.5 后端光子计数器软件设计 |
2.5.1 系统软件整体设计方案 |
2.5.2 定时器初始化 |
2.5.3 AD采样软件设计 |
2.5.4 OLED显示软件设计 |
2.6 后端硬件电路调试 |
2.7 本章小结 |
3 基于ICMOS的核污染源紫外成像探测器整体设计 |
3.1 探测器整体设计方案 |
3.1.1 紫外镜头 |
3.1.2 滤光片 |
3.1.3 双碱阴极像增强器 |
3.1.4 CMOS图像传感器 |
3.2 硬件驱动电路介绍 |
3.2.1 供电电路 |
3.2.2 CMOS驱动电路 |
3.2.3 视频输出电路 |
3.2.4 像增强器电压控制电路 |
3.2.5 FPGA图像处理电路 |
3.2.6 后端硬件电路板实物图 |
3.3 图像增强算法 |
3.4 探测器整机实物 |
3.5 本章小结 |
4 光子计数算法与实验分析 |
4.1 光子的量化分析 |
4.2 光子计数低帧频算法设计 |
4.3 光子计数算法设计 |
4.3.1 传统的连通域标记算法 |
4.3.2 基于三维空间的光子计数算法 |
4.3.3 光子计数算法实验仿真 |
4.4 基于光电倍增管的核污染源紫外探测系统实验探测 |
4.5 基于ICMOS的核污染源紫外探测器实验分析 |
4.6 本章小结 |
5 结束语 |
5.1 本文工作总结 |
5.2 本文有待进一步改善的工作 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)EBAPS电子轰击性能测试技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 微光夜视技术发展概述 |
1.2 EBAPS发展历程与研究现状 |
1.3 本文研究背景 |
1.4 本文主要工作 |
2 APS电子轰击性能测试方法研究及测试系统设计 |
2.1 EBAPS基本结构和增益特性 |
2.1.1 EBAPS基本结构及工作原理 |
2.1.2 EBAPS增益特性 |
2.2 APS电子轰击性能测试方法研究 |
2.2.1 APS电子轰击增益 |
2.2.2 APS电子轰击信噪比 |
2.2.3 APS电子轰击动态范围 |
2.2.4 APS疵点检测 |
2.3 APS电子轰击性能测试系统设计 |
2.4 本章小结 |
3 基于FPGA的 APS信号读出与USB传输系统设计 |
3.1 APS信号读出与USB传输系统总体设计 |
3.1.1 GSENSE400BSI APS |
3.1.2 系统总体设计 |
3.2 系统硬件设计 |
3.2.1 电源模块设计 |
3.2.2 GSENSE400BSI APS驱动板设计 |
3.2.3 FPGA信号处理板设计 |
3.2.4 USB传输板设计 |
3.2.5 硬件平台实物 |
3.3 FPGA逻辑设计 |
3.3.1 GSENSE400BSI APS驱动模块 |
3.3.2 图像校正模块 |
3.3.3 图像解码模块 |
3.3.4 DDR高速缓存模块 |
3.3.5 USB接口模块 |
3.4 USB固件程序设计 |
3.5 本章小结 |
4 APS电子轰击性能测试真空组件研制 |
4.1 真空组件总体设计 |
4.2 大面积束流均匀可控真空面电子源设计 |
4.2.1 大面积束流均匀可控真空面电子源理论分析 |
4.2.2 金阴极、MCP及其组件研制 |
4.3 专用高压电源和微电流计设计 |
4.4 专用真空腔体及相关辅助结构设计 |
4.4.1 测试真空腔体结构设计 |
4.4.2 辅助结构设计 |
4.5 本章小结 |
5 APS电子轰击性能测试软件设计和实验 |
5.1 测试系统应用软件设计 |
5.1.1 MFC多线程设计 |
5.1.2 MFC功能界面设计 |
5.2 APS电子轰击性能测试模块及实验 |
5.2.1 APS电子轰击增益测试 |
5.2.2 APS电子轰击信噪比测试 |
5.2.3 APS电子轰击饱和特性测试 |
5.2.4 APS疵点检测测试 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 有待进一步解决的问题 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)基于OV9755图像传感器的车道保持系统摄像模组的设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 前言 |
1.1 课题研究的背景 |
1.2 车道保持系统研究现状 |
1.3 课题研究内容概述 |
2 摄像头模组重要器件简介 |
2.1 成像镜头 |
2.1.1 镜头简介 |
2.1.2 镜头的性能参数 |
2.2 图像传感器 |
2.2.1 图像传感器的分类 |
2.2.2 图像传感器的性能指标 |
2.2.3 图像传感器的数据传输格式 |
2.2.4 图像传感器的通信协议 |
2.3 振荡器 |
2.3.1 振荡器的分类 |
2.3.2 振荡器的性能参数 |
2.4 电源芯片 |
2.4.1 电源芯片的分类及工作原理 |
2.4.2 电源芯片的性能指标 |
3 电路设计与器件选型 |
3.1 电源模块设计 |
3.1.1 电源模块的整体架构 |
3.1.2 电源模块的各级电路图设计 |
3.2 时钟模块设计 |
3.3 图像传感器模块设计 |
3.3.1 OV9755图像传感器简介 |
3.3.2 OV9755图像传感器外围电路 |
3.4 镜头的选择 |
4 摄像头模组设计要点 |
4.1 印制电路板计的规则 |
4.1.1 印制电路板器件板层结构与器件布局 |
4.1.2 印制电路板走线规则与迹线的阻抗设计 |
4.2 印制电路板的设计要点 |
4.2.1 系统的信号完整性 |
4.2.2 系统的电源完整性 |
4.3 印制电路板的生产贴装 |
4.3.1 SMT贴装 |
4.3.2 回流焊 |
5 摄像头模组功能测试系统 |
5.1 硬件调试系统简介 |
5.1.1 度信盒测试系统 |
5.1.2 主控测试系统 |
5.2 成像效果的调试 |
5.2.1 画面异常的调试 |
5.2.2 图像画面 |
6 摄像头模组性能测试系统 |
6.1 EMC测试概述 |
6.1.1 EMI测试 |
6.1.2 EMS测试 |
6.2 EMC整改措施 |
7 总结 |
7.1 全文总结 |
7.2 论文的创新点 |
7.3 论文的不足 |
8 展望 |
9 参考文献 |
10 致谢 |
(7)CMOS图像传感器预处理数字电路的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 图像传感器发展 |
1.2 CMOS与CCD |
1.2.1 CCD |
1.2.2 CMOS |
1.2.3 CMOS与CCD对比 |
1.2.4 CMOS图像传感器应用 |
1.2.5 移动设备上的应用 |
1.2.6 数码相机应用 |
1.2.7 行车安全应用 |
1.2.8 安防监控应用 |
1.2.9 航空航天应用 |
1.3 CMOS图像传感器的研究动态 |
1.4 选题的背景与意义 |
1.5 论文研究内容及结构安排 |
第二章 图像采集及预处理数字电路相关原理 |
2.1 图像采集系统平台 |
2.1.1 FPGA开发板概述 |
2.1.2 CMOS图像传感器 |
2.1.3 CMOS图像传感器时序驱动 |
2.1.4 图像采集步骤 |
2.2 预处理数字电路的相关原理 |
2.2.1 CMOS图像传感器单元 |
2.2.2 CMOS图像传感器像素单元重要参数 |
2.2.3 CMOS图像传感器主要噪声来源 |
2.3 本章小结 |
第三章 预处理数字电路的概要设计 |
3.1 暗电流抑制方法设计 |
3.2 坏点去除的方法设计 |
3.3 行噪声抑制方法设计 |
3.4 列方向条纹噪声抑制方法设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 预处理数字电路的算法实现和仿真 |
4.1 暗电流抑制算法实现和仿真 |
4.2 坏点去除算法实现和仿真 |
4.3 行噪声抑制算法实现和仿真 |
4.4 列方向条纹噪声抑制算法实现和仿真 |
4.5 本章小结 |
第五章 预处理数字电路的实现 |
5.1 数字电路的设计介绍 |
5.2 数字预处理电路的前端设计 |
5.2.1 暗电流抑制数字电路的实现 |
5.2.2 坏点去除数字电路的实现 |
5.2.3 行噪声抑制数字电路的实现 |
5.2.4 列方向条纹噪声抑制数字电路的实现 |
5.3 本章小结 |
第六章 预处理数字电路的仿真验证和测试 |
6.1 预处理数字电路的仿真验证 |
6.1.1 暗电流抑制数字电路的验证 |
6.1.2 坏点去除数字电路的验证 |
6.1.3 行噪声抑制数字电路的验证 |
6.1.4 列方向条纹噪声抑制数字电路的验证 |
6.2 预处理数字电路的测试 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结和展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
(8)基于GigE接口的轻小型相机研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 无人机遥感发展现状及趋势 |
1.2.1 国内外研究现状 |
1.2.2 无人机遥感发展趋势 |
1.3 总体方案设计及指标 |
1.3.1 轻小型相机电路设计分析 |
1.3.2 实现指标及论文章节安排 |
2 CMOS图像传感器驱动电路设计 |
2.1 CMOS图像传感器模块 |
2.1.1 图像传感器性能 |
2.1.2 图像传感器读出时序 |
2.2 FPGA逻辑驱动模块 |
2.2.1 传感器驱动 |
2.2.2 数据传输 |
2.3 电源电路模块 |
3 GigE传输电路设计 |
3.1 工业相机接口介绍 |
3.2 GigE接口设计 |
3.2.1 接口设计方案 |
3.2.2 物理层实现 |
3.2.3 数据链路层实现 |
3.3 GigE Vision标准 |
3.3.1 GigE Vision介绍 |
3.3.2 GigE Vision协议设置 |
4 图像显控软件设计 |
4.1 Winpcap技术介绍 |
4.2 基于Winpcap编程设计 |
4.2.1 网络接口模块 |
4.2.2 接收模块 |
4.2.3 发送模块 |
4.3 多相机显控软件设计 |
5 自动曝光控制技术 |
5.1 自动曝光控制原理 |
5.1.1 自动曝光实现方式 |
5.1.2 自动曝光的标准 |
5.1.3 基于亮度直方图的自动曝光控制 |
5.2 自动曝光控制实现 |
5.2.1 直方图累加 |
5.2.2 调整动态范围 |
5.2.3 计算感兴趣区域像素均值 |
5.2.4 调整积分时间 |
5.3 成像结果 |
6 多斜率积分线性恢复技术 |
6.1 CMOS图像传感器动态范围扩展技术 |
6.1.1 对数响应技术 |
6.1.2 电荷泵升压技术 |
6.1.3 自动增益控制技术 |
6.1.4 多次曝光融合技术 |
6.2.多斜率积分线性恢复技术 |
6.2.1 动态范围及响应线性度的衡量 |
6.2.2 多斜率积分线性恢复技术原理 |
6.3 实验测试分析 |
6.3.1 单像元响应对比 |
6.3.2 m取值对动态范围及响应线性度的影响 |
6.3.3 成像对比 |
7 总结与展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(9)基于FPGA的CMOS高速成像系统研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 高速成像概述 |
1.1.1 高速成像的基本概念 |
1.1.2 高速成像技术的发展 |
1.2 高速成像技术国内外发展现状 |
1.2.1 国外高速成像系统发展现状 |
1.2.2 国内高速成像系统发展现状 |
1.3 课题的研究背景及意义 |
1.4 论文章节安排 |
第二章 CMOS图像传感器及其分类 |
2.1 引言 |
2.2 CMOS图像传感器的成像原理与特点 |
2.2.1 CMOS的成像原理 |
2.2.2 CMOS图像传感器的主要性能指标 |
2.3 CMOS图像传感器的分类与发展趋势 |
2.3.1 无源CMOS图像传感器(PPS) |
2.3.2 有源CMOS图像传感器(APS) |
2.3.3 数字CMOS图像传感器(DPS) |
2.3.4 CMOS图像传感器发展趋势 |
2.4 CMOS图像传感器与CCD的区别 |
2.5 本章小结 |
第三章 高速成像系统的总体框架及硬件系统研究与设计 |
3.1 高速成像系统整体框架设计 |
3.1.1 系统设计要求 |
3.1.2 成像系统整体设计框架 |
3.2 成像系统传感器的选择 |
3.2.1 AM41V4的主要技术参数 |
3.2.2 AM41V4的芯片结构 |
3.2.3 AM41V4的像元结构 |
3.3 传感器系统设计 |
3.3.1 AM41V4控制信号电路设计 |
3.3.2 AM41V4驱动信号 |
3.3.3 驱动模块电路设计 |
3.3.4 偏压模块系统设计 |
3.4 系统控制与处理模块设计 |
3.4.1 FPGA的选型 |
3.4.2 FPGA配置电路设计 |
3.4.3 系统时钟设计 |
3.4.4 FPGA供电电路设计 |
3.5 Cameralink接口电路设计 |
3.5.1 常用相机接口技术 |
3.5.2 DS90CR287芯片的设计 |
3.5.3 FPGA与上位机的通信设计 |
3.6 高速PCB设计 |
3.6.1 高速PCB设计中的信号完整性问题分析 |
3.6.2 高速电路设计基本原则 |
3.6.3 PCB分层情况 |
3.6.4 PCB绘制结果 |
3.7 本章小结 |
第四章 FPGA逻辑设计与仿真实现 |
4.1 引言 |
4.2 基于FPGA的逻辑开发设计流程 |
4.2.1 Verilog HDL硬件开发语言 |
4.2.2 FPGA开发设计流程 |
4.3 系统的逻辑设计 |
4.3.1 RS422通信接口设计 |
4.3.2 AM41V4接口时序设计 |
4.3.3 AM41V4驱动时序设计 |
4.3.4 Cameralink接口设计 |
4.3.5 AD5308驱动时序设计 |
4.4 本章小结 |
第五章 系统测试与实验结果分析 |
5.1 系统测试环境介绍 |
5.2 测试结果及分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文内容总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
作者在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)CMOS图像传感器仿真模型设计和研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 本文研究的意义和目的 |
1.3 CMOS与CCD图像传感器比较 |
1.4 CMOS图像传感器类型 |
1.5 CMOS图像传感器发展历史及现状 |
1.6 CMOS图像传感器发展趋势 |
1.7 本文的主要工作和内容 |
第二章 CMOS图像传感器工作原理 |
2.1 pn结 |
2.1.1 平衡状态的pn结 |
2.1.2 光照条件下的pn结 |
2.2 光电二极管 |
2.3 APS像素结构及工作原理 |
2.4 本章小结 |
第三章 CMOS图像传感器噪声分析 |
3.1 随机噪声 |
3.1.1 热噪声 |
3.1.2 散粒噪声 |
3.1.3 闪烁噪声 |
3.2 固定模式噪声 |
3.3 本章小结 |
第四章 光电二极管模型 |
4.1 光电二极管的物理结构 |
4.2 半导体材料的光吸收 |
4.3 分析并建立数学模型 |
4.3.1 建立模型的理念 |
4.3.2 建立两层结构模型 |
4.3.2.1 n区电流密度 |
4.3.2.2 p区电流密度 |
4.3.2.3 空间电荷区电流密度 |
4.3.2.4 总光电流密度 |
4.3.3 建立三层结构模型 |
4.4 实际计算式的推导 |
4.5 模拟计算 |
4.6 仿真模拟结果及分析对比 |
4.6.1 响应率与波长的关系 |
4.6.2 光电流与光照强度的关系 |
4.6.3 暗电流与反偏电压和温度的关系 |
4.6.4 量子效率的仿真结果 |
4.6.5 信噪比的仿真结果 |
4.6.6 掺杂情况对性能的影响 |
4.6.7 器件结构对性能的影响 |
4.7 本章小结 |
第五章 CMOS-APS像元MTF模型 |
5.1 光学传递函数 |
5.2 像元MTF的理论分析 |
5.2.1 基本的MTF函数 |
5.2.2 不同形状像素的MTF推导 |
5.2.3 像素在二维上的MTF推导 |
5.3 不同形状像元的MTF计算对比 |
5.4 利用MTF计算PSF并对比验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 存在的问题和后续研究的展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术(论文参考文献)
- [1]总剂量效应对CIS钳位电压影响研究[D]. 宋辰昱. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]自助洗车系统的研究[D]. 宋明明. 天津科技大学, 2020(08)
- [3]超大面阵CMOS图像传感器研究与电路设计[D]. 张德志. 天津大学, 2019(01)
- [4]基于光子计数的核污染源紫外探测技术研究[D]. 张雨程. 南京理工大学, 2020(01)
- [5]EBAPS电子轰击性能测试技术研究[D]. 唐小东. 南京理工大学, 2019(06)
- [6]基于OV9755图像传感器的车道保持系统摄像模组的设计与研究[D]. 侯月梦. 天津科技大学, 2019(07)
- [7]CMOS图像传感器预处理数字电路的设计与实现[D]. 徐琳亮. 电子科技大学, 2017(02)
- [8]基于GigE接口的轻小型相机研究[D]. 罗潇磊. 中国科学院研究生院(上海技术物理研究所), 2016(11)
- [9]基于FPGA的CMOS高速成像系统研究[D]. 唐虹. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2016(04)
- [10]CMOS图像传感器仿真模型设计和研究[D]. 秦臻. 电子科技大学, 2014(03)