(Chang) A 1.2 GHz CMOS dual-modulus prescaler using new dynamic D-Type Flip-Flops

A1.2GHz CMOS Dual-Modulus Prescaler Using New Dynamic D-Type

Flip-Flops

Byungsoo Chang,Joonbae Park,and Wonchan Kim

Abstract—A1.2GHz dual-modulus prescaler IC fabricated

with0.8 m CMOS technology is presented in this paper.The

dual-modulus prescaler includes a synchronous counter(divide-

by-4/5)and an asynchronous counter(divide-by-32).A new dy-

namic D-?ip-?op(DFF)is developed for high-speed synchronous

counter.The maximum operating frequency of1.22GHz with

power consumption of25.5mW has been measured at5V supply

voltage.

I.I NTRODUCTION

A HIGH-SPEED prescaler IC is essential for wide-

bandfrequency synthesizers employing the pulse swallow

method.In the pulse swallow phase-locked loop(PLL),the

fast-varying output of voltage-controlled oscillator(VCO)is

fed to the prescaler directly.Accordingly,VCO and prescaler

become limiting factors in determining the operating speed of

the PLL.A prescaler operating at several hundred megahertz

or above was traditionally built with Si-bipolar or GaAs

technology[1],[2].However,with the scaling down of MOS

transistors in their feature size,CMOS prescaler IC’s and

frequency dividers operating above gigahertz range have been

introduced in previous works[3]–[5].

Typically,a dual-modulus prescaler is constructed with

two parts—a synchronous counter and an asynchronous

counter—to reduce the number of?ip-?ops operating at

high frequency and the power consumption.In this two-

stage approach,the synchronous counter is the critical part

in determining the speed of a prescaler.The optimization of

D-?ip-?op(DFF’s)in the synchronous counter is essential

to increase the operating frequency of the pre[chscaler.The

high-speed operation of MOS transistors is limited by their

low transconductance.Therefore,new circuit techniques such

as dynamic and sequential circuit techniques must be used in

designing the synchronous counter.True-single-phase-clocked

(TSPC)dynamic DFF’s and differential latches are examples

[6],[7].

In this paper,a high-speed dual-modulus prescaler(divide-

by-128/129)using

Fig.2.TSPC DFF proposed by Yuan and Svensson in

[6].Fig.3.The circuit schematic of a ratioed latch.

stages are necessary to prevent the transparent path from the

input

-precharge stage and the

N-

does not happen,

because

to the

output

is low,

node

of the following

gates.If the

input

remains at

ground level.The

output

can overwrite the

stored data in the

output

stage must

be

Fig.4.The circuit schematic of the proposed dynamic

DFF.

Fig.5.Simulated operating speed of the proposed DFF and the TSPC DFF.

connected to the input of the latch to prevent the pull-down of the latch

input

Fig.6.Power consumption of the proposed DFF and the TSPC

DFF.

Fig.7.The chip microphotograph of the fabricated prescaler.

than several hundred MHz.

B.Asynchronous Counter

As shown in Fig.1,the output of the synchronous counter is connected to the?rst TFF in the asynchronous counter. The operating frequency of the divide-by-32counter is four or?ve times lower than that of the divide-by-4/5counter. Therefore,the optimization of TFF’s in this stage is focused on the reduction of power consumption.In the asynchronous divider,where the transition period takes only a small portion in a whole period,the use of ratioed logic is not advantageous because of the static power consumption.To alleviate the load of the synchronous counter,only the?rst TFF in the divider chain is formed by the proposed DFF.The other TFF’s are TSPC DFF’s in the ripple counter con?guration to diminish the overall power consumption.

C.Input and Output Circuit

The input of the prescaler is supplied from a buffered output of a three-stage ring oscillator integrated with the

prescaler Fig.8.Measured waveform of the prescaler divided by128(f in=1:22 GHz).(Vertical scale:1V/div;horizontal scale:50

ns/div.)

Fig.9.Measured waveform of the prescaler divided by129(f in=1:22 GHz).(Vertical scale:1V/div;horizontal scale:50

ns/div.)

Fig.10.Measured operating speed of the prescaler as a function of supply voltage.

to ease measurements.The output buffer is a simple inverter chain to drive the pad and external parasitics.

III.E XPERIMENTAL R ESULTS

The dual-modulus prescaler has been fabricated

with -well CMOS process.The threshold voltages of nMOS transistors and pMOS transistors are about0.7V and1.2V,respectively.Fig.7shows the microphotograph of the fabricated prescaler.The NAND gates in the syn-chronous counter are merged with the DFF’s to enhance the performance.The active area of the synchronous counter

is

age.

exhibiting the properties of small RC-time constant,namely small propagation delay,and small loading to the prescaler input.Figs.8and9show the oscilloscope traces of the

prescaler

简单电路设计设计大全

装饰材料购销合同 简单电路设计设计大全 1．保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会发光，表明门都关上了．下图中符合要求的电路是 2．小轿车上大都装有一个指示灯，用它来提醒司机或乘客车门是否关好。四个车门中只要有一个车门没关好（相当于一个开关断开），该指示灯就会发光。下图为小明同学设计的模拟电路图，你认为最符合要求的是 3．中考试卷库大门控制电路的两把钥匙分别有两名工作人员保管，单把钥匙无法打开，如图所示电路中符合要求的是 ”表示）击中乙方的导电服时，电路导通，4.击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“S 甲 乙方指示灯亮。下面能反映这种原理的电路是 5．家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。如图所示电路中符合要求的是( )

6.一辆卡车驾驶室内的灯泡，由左右两道门上的开关S l、S2和车内司机右上方的开关S3共同控制。S1和S2分别由左右两道门的开、关来控制：门打开后，S1和S2闭合，门关上后，S l和S2断开。S3是一个单刀三掷开关，根据需要可将其置于三个不同位置。在一个电路中，要求在三个开关的共同控制下，分别具有如下三个功能：(1)无论门开还是关，灯都不亮； (2)打开两道门中的任意一道或两道都打开时，灯就亮，两道门都关上时，灯不亮；(3)无论门开还是关，灯都亮。如图所示的四幅图中，符合上述要求的电路是 A.图甲 B.图乙 C.图丙 D.图丁 7．教室里投影仪的光源是强光灯泡,发光时必须用风扇给予降温。为了保证灯泡不被烧坏,要求:带动风扇的电动机启动后,灯泡才能发光;风扇不转,灯泡不能发光。则在如图3所示的四个电路图中符合要求的是 ( ) 8.一般家用电吹风机都有冷热两挡，带扇叶的电动机产生风，电阻R产生热。冷热风能方便转换，下面图3中能正确反应电吹风机特点的电路图是 ( ) 9．飞机黑匣子的电路等效为两部分。一部分为信号发射电路，可用等效电阻R1表示，用开关S1控制，30天后自动断开，R1停止工作。另一部分为信息存储电路，可用等效电阻R2表示，用开关S2控制，

中国CMOS图像传感器行业研究-行业发展概况

中国CMOS图像传感器行业研究-行业发展概况 （一）行业发展概况 1、集成电路行业 2010年以来，以智能手机、平板电脑为代表的新兴消费电子市场的兴起，以及汽车电子、工业控制、仪器仪表、智能照明、智能家居等物联网市场的快速发展，带动整个半导体行业规模迅速增长。2017年，全球半导体行业整体销售额达到4,122亿美元，同比增长21.63%，增速创七年来新高。 数据来源：全球半导体贸易协会（WSTS）

根据全球半导体贸易协会（WSTS）预测，2018年全球半导体市场规模将达到4,512亿美元，同比增长9.5%。 数据来源：全球半导体贸易协会（WSTS）

2、CMOS图像传感器行业 （1）图像传感器行业概况 图像传感器为物联网感知层众多传感器中最重要的一种核心传感器。图像传感器主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景物的亮度和色彩信号，并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。图像传感器中的感光单元一般采用感光二极管（Photodiode）实现光电信号的转换。感光二极管在接受光线照射之后能够产生电流信号，电流的强度与光照的强度成正比例关系。每个感光单元对应图像传感器中的一个像元，像元也被称为像素单元（Pixel）。 图像传感器主要分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器两大类。CCD和CMOS 都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字信号，但二者在感光二极管的周边信号处理电路和感光单元产生的电信号的处理方式不同。 CCD和CMOS的感光元件在接受光照之后直接输出的电信号都是模拟信号。在CCD传感器中，每一个感光元件都不对此作进一步的处理，而是将它直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该元件生成的模拟信号后再输出给第三个感光元件，依次类推，直到结合最后一个感光元件的信号才能形成统一的输出。由于感光元件生成的电信号非常微弱，无法直接进行模数转换工作，因此这些输出数据必须做统一的放大处理。由于CCD本身无法将模拟信号直接转换为数字信号，因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理，最终以数字图像矩阵的形式输出给专门的图像处

CJ 128-2000热量表

CJ 128--2000 前言 《热量表》标准在我国首次制定。标准制定过程结合了我国热量表研制、生产、使用情况，参照了欧洲热量表标准EN1434（Heat meters）和国际法制计量组织的R75号国际建议（OIML—R75）。本标准采用了EN1434中的EN1434.1、EN1434.2、EN1434.4、 EN1434.5四个标准中的主要内容。对EN1434.3和EN1434.6两个标准暂不采用。铂电阻的结构和应用基本上采用了欧洲标准EN1434.2。鉴于R75号国际建议也按照EN1434修改，因此，本标准的准确度等级参照EN1434制定。 标准虽然暂不编写EN1434.3的内容，但为了热量表在测试过程中有输出信号接口，也为了信号远传或其他用途，规定热量表应有标准通讯接口。 本标准有七个附录。附录A至附录F都是标准的附录。其中附录A、附录C至附录F就水的密度和焓值以及流量传感器、温度传感器、计算器和热量表的准确度测量和计算，规定得比欧洲标准详细，便于使用。附录G只是为了热量表信号远传和预付费技术的发展提供条件，是提示的附录。 本标准的第4章4.2.3条、4.2.4条、4.2.5条、4.3.3条、4.3.4条、第5章5.2节至5.7节、第6章6.2节，均为强制性条文，其余为推荐性条文。 本标准由建设部标准定额研究所提出。 本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设研究院归口。 本标准起草单位： 建设部城市建设研究院、中国科学院物理研究所、北京德宝泛华机电有限公司、清华大学、丹东思凯电子发展有限责任公司、天津市赛恩电子技术有限公司、江苏环能工程有限公司、中国航空工业沈阳发动机设计研究所沈阳航发热计量技术有限公司、唐山汇中仪表有限公司、大连天正热能自动化设备有限公司、西门子楼宇科技（香港）有限公司、丹佛斯公司。 本标准主要起草人：李国祥吕士健王树铎王作春狄洪发史健君左晔王建国申秀丽徐彦庆郑吉发邵康文李滨涛 本标准委托建设部城市建设研究院负责解释。

温度传感器主要形式和温度探头类型

温度传感器主要形式和温度探头类型 温度传感器三种主要形式 热电偶由两种不同的金属丝焊接而成，例如：NiCr-Ni(K型)，利用热电效应来工作的，两种不同的金属丝，构成一个闭合回路，不同的两种导体存在着温差，两者产生电动热。因而在回路中形成一个大小的电流，此现象称之为热电现象。 铂电阻测量原理不同于热电偶测量方法。铂电阻传感器本质上来讲属于PTC热敏电阻的一种。金属的电阻率会随着温度的升高而增大，因此这种特性被用来测量温度。薄膜式铂电阻，由于结构超薄，因此在电阻不被影响的前提下，配置了一个玻璃套管，用以保护。目前通用的铂电阻的电阻值为100Ohm(0℃时)，这是目前国际通用的铂电阻。另外一种PT100传感器采用绕线陶瓷式，此种方法将铂丝攻成螺旋状，再装入陶瓷基体内，此传感器结构十分紧密，在所有铂电阻传感器中，这种结构精度最高，使用时间持久并且无老化现象，但是相较于热电偶的测量原理，反应时间较缓，因此在应用时经常运用于食品科技，特别是实验室研发环节。 NTC热敏电阻使用较为广泛且较经济的一款温度传感器。由于混合的氧化物陶瓷材料构成，具有负的温度系数，这是称之为NTC的原因(negative temperature coefficient缩写)。随着温度的升高，阻值降低，这与PT100传感器的测量特性完全相反。

温度探头三种主要类型 刺入/浸入式探头 用于测量液体及固体的温度，探头的前端设计为针状刺入式。使用时如果测量探头的温度比被测物体低，根据能量守恒原理，热能会从被测物体热导至探头上；如果测量探头的温度比被测物体较高，同理热能则从探头传导至被测物体。这就意味着被测物体被加热升温，所测得的温度是加温之后的物体温度，在此测量情况，探头与介质的比值必须考虑，因为探头与介质的比值越好，越能更精准的测得物体获取的能量，由于能量转移的原因会导致测量时产生误差。我们一定要注意仪器测量的不是介质的温度，而是传感器的温度，此测量误差可以通过以下方式减小：刺入或浸入的深度10或15倍于探头的直径；当测量液体时，尽量何持液体的流动可以有效减少误差。 空气温度探头 用来测量空气温度，例如冷库、冷柜、空调室(调温)、通风场所(通风/排风)等，空气探头的传感器裸露，因此示值很容易受气流所影响，最好的解决方法是在气流为2-3m/s时，顺流轻移探头，使温度达成平衡稳定。 表面探头 用来测量物体的表面温度。空气温度探头和表面探头使用进行表面温度测量时，探头的前端必须垂直于被测物体，与被测物体充分完全的接触。必须注意的是探头与被测物的接触面必须平坦，否则在测量时则会影响测量结果。

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。

简易门铃电路设计

《电子线路CAD》课程论文题目：简易门铃电路的设计

1 电路功能和性能指标 简易门铃是一种简单的门铃电路，它由分立元件和中规模集成芯片的构成，主要采用NE555定时器电路和扬声器组成门铃，利用多谐振荡电路来制作一简易单音门铃电路。它主要由一个NE555、一个47uf的电容、一个0.047uf电容、一个0.01uf电容、一个36kΩ的电阻、一个30kΩ的电阻、两个22k电阻、一个喇叭、两个IN4148高速开关二极管、一个9013三极管、一个开关和一个6v电源组成。NE555作为多谐振荡器，发出脉冲波。与传统的门铃相比，其可靠性、抗干扰性都较好，应用领域也相对较广泛。 2 原理图设计 2.1原理图元器件制作 方法和步骤： ①右键点击项目文件，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic Library。 ②在放置菜单中，选择放置矩形。 ③在放置菜单中选择放置引脚。 ④在放置引脚时，按Tab键，选择引脚属性。 图1 注：在放置引脚的过程中，引脚有一端会附带着一个×形灰色的标记，该标记表示引脚端是用来连接外围电路的，所以该端方向一定要朝外，而不能向着矩形的方向。若需要调整引脚的方向，可按键盘撒花上的空格键，每按一次，可将引脚逆时针旋转90°。

2.2 原理图设计 步骤： ①创建PCB工程项目，执行File→New→Project→PCB Project，在弹出对话框中选择Protle Pcb类型并点击OK。将新建默认名为“PCB Project1.PrjPCB”的项目保存，命名为“简易门铃”。 ②创建原理图，在该项目文件名上点击右键，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic。 ③保存项目目录下默认名为“Sheet1.SchDOC”的原理图文件。并命名为“简易门铃”。 ⑤绘图环境其他参数采用默认设置。 图2 编译原理图步骤： ①在原理图编辑页面，执行“Project→Compile PCB Project 简易门铃.PRJPCB” 菜单命令。 ②在Messages工作面板中，出现提醒为“Warning”的检查结果可以忽略。 图3

热量表的安装

参考医学 超声波热量表、电动温控阀安装 超声波热量表的安装及注意事项 配置：超声波热量表、测温球阀、电动温控阀、热量表配套活接、过滤器、手动球阀（或锁闭阀）（1）热量表、测温球阀、电动温控阀安装示意图 （2）施工条件 A）系统及过滤器杂质排除干净，管道系统中无杂质； B）安装热量表的环境中无漏水情况，相对空气湿度不超过85%。 C）超声波热量表调试，必须要从过滤器排污，排污时将热量表用塑料袋套住， 防止排污泄水导致热量表进水损坏。 （3）热量表安装 1?安装位置：热量表按设计安装在进水管（供水管）。电动温控阀安装在回水管测温 球阀后。 A，热量表要安装在合适的位置，以便于操作、读取与维护维修 B,热量表上的铅封不能损坏。如损坏生产厂商将不再承担质量和准确度保证。 参考医学 C,安装时应严格要求，谨慎操作，防止人为损坏。

D,超声波热量表可水平或垂直安装，垂直安装时，应使进水方向由下进水； E ,热量表禁止安装在管道的最上端，防止局部管道集气造成计量不准； F，安装热量表前，应先确认区分供、回水管以及水流方向；热量表壳体上箭头所指方向为水流方向，不得装反； 2.安装环境： a.热量表要求使用环境相对干燥，湿度较低为宜. b.安装在管道井内，管道井地面应有防水处理； c.热量表安装时应避免在表的上方有各种供回水管道，防止漏水造成热量表损坏； d.同一个管井安装多块热量表时，应使热量表安装位置在垂直方向错开（相互平行或并排），避免上下叠加的安装方式造成上面漏水下面进水的结果； 3.热量表的搬运及拿放： 热量表属于比较贵重精密仪表，拿起放下时必须小心 a.轻拿轻放，避免碰撞； b.禁止提拽表头、传感器线；禁止挤压测温探头； c.严禁靠近较高温度热源如电气焊，防止电池爆炸伤人以及损坏仪表； 4.热量表温度传感器的安装方式： 热量表的温度传感器共有两只（进水和回水），安装时应将红色标签的温度传感器安装在进水管上（通常在表体测温孔内），另一只兰色标签的温度传感器安装在回水管上，安装温度传感器的步骤为： a）取下温度传感器上的防水胶圈塞进侧温座孔内; 参考医学 b）再将温度传感器装进测温座孔并上紧（以防止漏水或未经许可的人员打开）；

温度传感器简介

简谈温度传感器及研究进展 摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器 中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。

CMOS图像传感器的研究进展_李继军.

. net 光学制造 1内蒙古工业大学理学院, 内蒙古呼和浩特 0100512北京师范大学遥感与 GIS 研究中心遥感科学国家重点实验室, 北京 10087! " 5 Li Jijun 1 Du Yungang 1Zhang Lihua 1, 2 Liu Quanlong 1Chen Jianrui 1 1School of Science, Inner Mongolia University of Technology , Hohhot, Inner Mongolia 010051, China, 2State Key Laboratory of Remote Sensing Science, Research Center of Remote Sensing &GIS, Beijing Normal University ,Beijing 100875, China #$$$$$$$$$$$% &’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ( 摘要 20世纪 90年代以来, 随着超大规模集成 (VLSI 技术的发展, CMOS 图像传感器显示出强劲的发展势头。简要介绍了 CMOS 图像传感器的结构及工作原理, 详细比较了 CMOS 图像传感器与 CCD 的性能特点, 讨论了 CMOS 图像传感器的关键技术问题,并给出了相应的解决途径,综述了 CMOS 图像传感器的国内外研 究现状, 最后对 CMOS 图像传感器的发展趋势进行了展望。 关键词光电子学; 传感器; CMOS 图像传感器; CCD ; 关键技术问题 Abstract

Since the 1990s, with the development of very large scale integration (VLSI,CMOS image sensors have been developed rapidly. The structure and working principle of CMOS image sensors are introduced. The performances between CMOS image sensor and CCD are compared in detail. The key technical problems of CMOS image sensors are discussed, and the related solving ways are given. The development situation of CMOS image sensors at home and abroad is reviewed, and the development trends of CMOS image sensors are prospected. Key words optoelectronics; sensor; CMOS image sensor; CCD; key technical problem 中图分类号 O436 doi :10.3788/LOP20094604.0045 1引言 CMOS 图像传感器的研究始于 20世纪 60年代末, 受当时工艺技术的限制, 发展和应用有限。直到 20世纪 90年代初,随着大规模集成电路设计技术和信号处理技术的提高, CMOS 图像传感器才日益受到重视 [1~3], 成为固体图像传感器的研发热点。近几年来, 随着集成电路设计技术和工艺水平的长足进步 , CMOS 图像传感器的一些性能指标已接近甚至超过CCD 图像传感器 [4~6]。 本文简要介绍了 CMOS 图像传感器的结构及工作原理,详细比较了 CMOS 图像传感器与 CCD 的性 能特点,讨论了 CMOS 图像传感器的关键技术问题, 并给出了相应的解决途径, 综述了 CMOS 图像传感器的国内外研究现状, 最后对 CMOS 图像传感器的发展趋势进行了展望。 2结构及工作原理 CMOS 图像传感器的总体结构如图 1所示

热量表测量原理

、热量表测量原理 热量表一般由流量计、温度传感器和计算器组成。当水流经热交换系统时，流量计测量出热（冷）水流量，并将测量结果以脉冲形式传送给计算器，计算器通过与之相连的配对温度传感器测出进、出口的水温，以及水流经的时间，根据以下方程计算出系统释放（或吸收）的热量。 二、热量表简介 热量表依据国家城镇建设行业标准《热量表》（CJ128-2000）设计，主要用于计量以水为介质的热交换系统所释放（或吸收）的热量，并可进行数据传输（可选），便于远程抄表和计算机集中管理；配以IC卡智能控制阀等部件可实现用热的预付费管理。 热计量表产品已形成系列化、多样化，规格齐全，公称口径从DN15到DN400；有单流束/多流束、普通型/无磁型、热用型/冷热兼用型、远传型/IC卡型等型号，可满足用户的不同需求。 三、显示内容及操作说明 1. 液晶常显示项为累积热量。 2. 按键每按一下，顺次显示下一项内容。 3. 每项显示内容最长显示3分钟，无动作后自动返回累积热量显示。 四、使用和维护说明 1. 供热或制冷系统的水质应符合国家和行业规定的要求。 2. 热量表应安装在便于查看、维护和管理的位置。水流方向必须保证与热量表标示的方向一致。 3. 热量表在使用过程中应避免高温、强烈振动与冲击、冰冻以及大量灰尘等恶劣环境，最好将其安装在带有保温的热量表箱活管道井内。 4. 热量表的显示器不得被水浸泡并应避免阳光直射。切勿用力拉扯热量表的温度传感器导线和流量信号传感器导线。 5. 热量表使用了至少一个采暖季后，在每个采暖季正式开始之前，系统一定要在十分之一常用流量的温水环境中运行两个小时以上。 6. 每个采暖季结束后最好不要把系统管路里的水排泄掉。

高精度温度传感器芯片调研及选型指导

型号ADT7410ADT7411输出类型:Digital Digital 精度：±0.5°C（?40°C 至+105°C,2.7 V 至3.6 V）Typ=±0.5 Max =±3 °C from 0°C to 85°C. Typ=±2 Max=±5 °C from ?40°C to +120°C (@VDD=3.3V±10%) 数字输出 - 总线接口:2-Wire, I2C, SMBus3-Wire, Microwire, SPI 电源电压-最大: 5.5 V 5.5 V 电源电压-最小: 2.7 V 2.7 V 最大工作温度:+ 150 C+ 120 C 最小工作温度:- 55 C- 40 C 安装风格:SMD/SMT SMD/SMT 封装 :SOIC-8QSOP-16 设备功能:Temperature Sensor Temperature Sensor 商标:ADI ADI 数字输出 - 位数:16 bit10 bit 电源电流:230 uA 3 mA 温度分辨率：0.0078°C0.25°C 温漂： 温度迟滞：0.02°C（温度循环= 25°C至125°C 并返回至25°C） 可重复性：0.01°C（25°C）

型号AD592ADT6501 输出类型:Analog Digital 精度：0.5°C MAX @ 25°C Typ=±0.5 Max= ±6 °C from ?45°C to ?25° C Typ=±0.5 Max=±4 °C from ?15°C to +15° Typ=±0.5 Max=±4 °C from +35°C to +65 °C 数字输出 - 总线接口:2-Wire, I2C, SMBus- 电源电压-最大:30 V 5.5 V 电源电压-最小: 4 V 2.7 V 最大工作温度:+ 105 C+ 125 C 最小工作温度:- 25 C- 55 C 安装风格:Through Hole SMD/SMT 封装 :TO-92-3SOT-23-5 设备功能:Temperature Transducer Temperature Switch 商标:ADI ADI 数字输出 - 位数:11 bit 电源电流:50 uA 温度分辨率： 温漂：0.08°C (Drift over 10 years, if part is operated at 55°C) 温度迟滞：可重复性：

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类

数字钟的设计与仿真

目录 摘要 (3) 前言 (4) 第一章理论分析 1.1 设计方案 (5) 1.2 设计目的 (5) 1.3 设计指标 (6) 1.4 工作原理及其组成框图 (6) 第二章系统设计 2.1 多谐振荡器 (8) 2.2 计数器 (10) 2.3 六十进制电路 (12) 2.4 译码与LED显示器 (13) 2.5 校时电路 (14) 2.6 电子时钟原理图 (15) 2.7 仿真与检测 (16) 2.8 部分元器件芯片结构图 (18) 2.9 误差分析 (19) 第三章小结 心得体会 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22)

摘要 时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。在这次的毕业设计中,针对一系列问题,设计了如下电子钟。 本系统由555多谐振荡器，分频器，计数器，译码器，LED显示器和校时电路组成，采用了CMOS系列（双列直插式）中小规模集成芯片。总体方案手机由主题电路和扩展电路两大分组成。 其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能，进行了各单元设计，总体调试。 关键词：555多谐振荡器;分频器；计数器；译码器；LED显示器

前言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点，因此在许多电子设备中被广泛使用。 电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。 本次设计以数字电子为主，分别对1S时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、整点报时及校时电路进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒的显示并且有走时校准的功能。并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，例如CD4060、CD4518，译码集成电路，例如CD4511，LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用5号电池共电，很适合在日常生活中使用。

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑.

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑 摘要：介绍CMOS图像传感器的基本原理、潜在优点、设计方法以及设计考虑。 关键词：互补型金属－氧化物－半导体图像传感器；无源像素传感器；有源像素传感器 1引言 20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。 如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10倍，把噪声进一步降低，CMOS 图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过CCD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点，如此，CMOS图像传感器取代CCD图像传感器就会成为事实。 由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这主要归功于图像传感器芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。 实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似），所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CMOS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。 2基本原理 从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其

热量表技术标准和产品检验方法

热量表技术标准和产品检验方法 1．范围 本标准规定了热量表的热量计量原理与主要参数、技术要求、试验方法、检验规则和 包装与贮存条件。本标准适用于测量计算流动介质为水，温度为2～160℃，压力不大于2.5MPa的热量表。 2．引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。 BSEN1434 1997 国际法定计量组织的75号国际建议（OLMLR75） GB/T 778.3—1996冷水表第3部分：试验方法和试验设备 JB/T 8802—1998热水表行业规范 GB/T9329—1999仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法 3．术语 3.1热量表 用于测量显示水流过热交换系统所释放或吸收的热量的仪器。 3.2整体热量表 由流量传感器、计算仪、配对温度传感器等部件所组成不可分离的热量表。 3.3流量传感器 安装在热交换系统中，用于采集水的流量并发出流量信号的部件。 3.4温度传感器 安装在热交换系统中，用于采集热交换系统入口和出口水的温度并发出温度信号的部件。 3.5计算仪 接收来自流量传感器和温度传感器对的信号，进行热量计算存储和显示系统所交换的热量值的部件。 3.6配对温度传感器 在同一个热量表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温度的两支温度传感器。 3.7温差 在热交换系统内的热载体水的入口温度和出口温度的差值. 3.7.1最小温差

温差的下限值，在此温差时，热量表不得超过误差界限。 3.7.2最大温差 温差的上限值，在此温差时，热量表不得超过误差界限。 3.8流量 单位时间通过热量表的热载体水的体积。 3.8.1最小流量 热载体水在系统内的最小流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.2额定流量 热载体水在系统正常连续运行的最大流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.3最大流量 热载体水在系统内，有限时间（<1小时/天；<200小时/年）内，正常运行的最大流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.4累积流量 热交换系统内流过的载体水的体积的总和。 3.9温度上限 热量表不超过误差界限时，热载体水的最高温度。 3.10温度下限 热量表不超过误差界限时，热载体水的最低温度。 3.11最大允许工作压力 在温度上限持久工作时，热量表所能承受内部的最大压力。 3.12压力损失 在给定的流量下，系统中热量表所造成的压力降低。 3.13最大允许压力损失 流量传感器在最大流量Lmax时，水流经热量表的压力损失不得超过的规定值。 3.14最大热功率 热功率的上限，在此功率下，热量表不得超过误差界限。 3.15最小热功率 在温差的下限，流量的下限，以及温度的下限所对应的功率。

DS18B20温度传感器设计

智能化仪器及原理应用课程设计 设计题目： DS18B20数字温度计的设计专业班级： 10自动化1 班 姓名： 组员： 指导老师： 日期：2012-11-26

目录 一、摘要 (2) 二、方案论证 (2) 三、电路设计 (2) 1、设备整机结构及硬件电路框图 (2) 2、单片机的选择 (3) 3、温度显示电路 (3) 4、温度传感器 (4) 5、软件设计 (6) 6、系统所运用的功能介绍： (8) 四、系统的调试及性能分析： (8) 附件：DS18B20温度计C程序 (9)

一、摘要 本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表，DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计基于数字温度传感器DS18B20，以AT89C51片机为核心设计此测试系统，具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示，本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法，经过调试和实验验证，实现了预期的全部功能。 二、方案论证 方案一： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 三、电路设计 1、 设备整机结构及硬件电路框图 根据设计要求与设计思路，设计硬件电路框图如下图所示， 4位数码管显示器系统中AT89C51成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度数码显示。 本装置详细组成部分如下： a. 主控模块：AT89C51片机； b. 传感器电路：DS18B20温度传感器；

第5章 电路级设计与仿真

第5章 电路级设计与仿真 电路设计技术是EDA 技术的核心和基础。电路设计可以分为数字电路、模拟电路、常规电路和集成电路。现代EDA 与传统的电路CAD 相比其主要区别是比较多地依赖于电路描述语言，常用的电路描述语言有描述模拟电路的SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）语言，描述数字电路的硬件描述语言。弄清电路结构形式与语言的关系以及各种语言的基本功能是学习EDA 技术非常重要的环节，这也是本章的主要目的所在。 本章将从最基本的数学和物理模型出发，引入程序化模型，介绍模拟电路与仿真、数字电路与仿真。从一般的设计原理上讲，常规电路与集成电路并没有本质的区别，本章采用的例子主要以常规电路为主，其基本设计原理也同样适合于相应的集成电路，关于集成电路设计将在后续章节中详细介绍。 5.1模拟电路模型与SPICE 程序 5.1.1 模拟电路模型 电路的物理模型是指利用电路元件（如：电阻、电容、电感等无源元件，三极管、集成电路等有源元件）按照一定的电路连接方式进行连接的图形描述方法。其中电路元件是器件的物理模型，器件模型的建立以及器件的连接是按照电学参数和基本电路功能的描述为依据的。这种电路的物理模型也叫做等效电路模型，也就是我们常说的电路。 电路的物理模型是一种简化了的直观的电路图，可以十分方便地反映电路的连接关系和基本功能，但是这个模型并不能进行直接分析，如果要对电路进行分析，还需要建立电路的数学模型。电路数学模型是根据电路的物理模型和电路分析原理得到的电路行为特性及各参数之间的数学关系。 我们在《电路分析原理》中已经建立起这样的概念，这个概念是基于一些基本的电路定律和基本定理，例如基尔霍夫定律、叠加定理、代文宁定理、欧姆定律等。 基尔霍夫定律：； 0i n 1k k =∑=0v n 1k k =∑=欧姆定律：V=IR 对于特定的电路，这些定律和定理构成了电路中物理参数之间的特定关系，这种特定关系是约束电路的基本数学模型。不同的元件具有不同的参数运算或转换关系，这种关系如表5-1所示，这是一些最基本和最简单的元件及其数学模型，复杂元件的数学模型也是由这些简单的元件按照功能需求组成的。因此，描述模拟电路的数学模型是微分方程或代数方程。 《电路分析基础》课程就是在建立了这些电路模型的基础上对电路进行分析，不论是建立电路模型或者是分析运算，电路分析是在基于电压、电流的等效模型进行的。 表5-1 电路元件及其数学描述 电路元件 符号 物理模型 数学模型(VI 关系) R v = R·i C i = C·dv/dt v = L t ·di/d v = v s , i 电阻电容电感 L 电压源 Vs 103

CMOS图像传感器的性能

CMOS图像传感器的性能 2.2.1光电转换的原理和性能 当光子入射到半导体材料中，光子被吸收而激发产生电子–空穴对，称为光生载流子，如图2.3（a）所示。量子效率（Quantum Efficiency，QE）被定义为产生光生载流子的光子数占总入射光子数的百分比；或者被定义为η，即每个入射光子激发出来的光生载流子数。 式中，N e为被激发出来的电子数；N v为入射的光子数。不同的半导体材料对入射光的响应随其波长而变化，对于硅材料而言波长覆盖整个可见光范围，截止在 约1.12μm的近红外波长，如图2.3（b）所示。 （a）（b） 图2.3硅半导体材料的光照响应 光电信号的噪声水平决定了能检测到的最小光功率，即光电转换的灵敏度。硅光电传感器的噪声构成包括： ●来源于信号和背景的散粒噪声（shot noise）；

●闪烁噪声（flicker noise），即1/f噪声； ●来源于电荷载流子热扰动的热噪声（thermal noise）。 噪声特性用噪声等效功率NEP（Noise Equivalent Power）表达，信号功 率和噪声等效功率的比值，被称为信噪比（Signal Noise Ratio，SNR），是描述传感器性能的重要参数之一。 当入射光子照射在半导体材料的PN结上，如图2.4（a）所示，如果在PN 结上施加电压使光生载流子形成电流，产生如图2.4（b）所示的I-V特性曲线。曲线上V＞0的正向偏置一段被称为太阳能电池模式；PN结反向偏置V＜0的平直一段曲线，被称为光电二极管模式；I-V特性的反向击穿段被称为雪崩模式。通常在图像传感器中，光电转换元件工作在光电二极管模式，如图2.3（c）所 示。图2.3中PN结的反向电流I leak为 I leak＝I ph＋I diff （a）（b） 图2.4PN结光电二极管示意图