半导体物理器件-COMS驱动答案.pptx

CMOS驱动 指导老师： 学生： 学号：5 专业：电子科学与技术 CMOS驱动 CMOS驱动需要注意一下几点： CMOS的功耗 CMOS的电磁抗干扰能力 CMOS的响应速度 CMOS的电源与时序的设计 低功耗的设计对于CMOS来说是必不可少的，现在大多CMOS使用于图像传感，要求便携，如果功耗很大，那么将很大程度上影响携带的方便性。降低功耗的方法好很多种例如，电流复用技术可以降低功耗[1]采用正反 馈技术以提高电路的增益，并且将MOS晶体管偏置在反型区以取得超低的功耗[2]。 电磁干扰对于电子设备的影响日益明显,因此对其干扰机理的研究至关重要。在设计CMOS时要考虑其抗干扰能力[3]。 电子电路设计中，响应速度是一个很重要的指标，响应速度关乎到整个系统的运算能力，其中一环响应速度跟不上，那么整个系统都会变得缓慢。 CMOS的电源与时序的设计是十分复杂且十分关键的，例如，CMOS 图像传感器LUPA-4000 工作中需要调节的7 种电源[4]。故电源和时序在CMOS驱动的设计中至关重要。 CMOS简介 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此功耗很低。 CMOS技术将来10年内将达到极限，因为进一步缩小器件是关键，我们应大力促进纳米CMOS技术[5]。 CMOS优点 相对于其他逻辑系列,CMOS逻辑电路具有一下优点: 1.允许的电源电压范围宽,方便电源电路的设计 2.逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强 3.静态功耗低 ,在获得相同像素数的情况下，价格更低，具有很高性价比，可以不断朝更高像素、更高分辨率发展 4.隔离栅结构使CMOS期间的输入电阻极大,从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多 CMOS应用 CMOS主要应用于三个领域 一是用于计算机信息保存，CMOS作为可擦写芯片使用，在这个领域，用户通常不会关心CMOS的硬件问题，而只关心写在CMOS上的信息，也就是BIOS的设置问题，其中提到最多的就是系统故障时拿掉主板上的电池，进行CMOS放电操作，从而还原BIOS设置。 二是在数字影像领域，CMOS作为一种低成本的感光元件技术被发展出来，市面上常见的数码产品，其感光元件主要就是CCD或者CMOS，尤其是低端摄像头产品，而通常高端摄像头都是CCD感光元件。 三是在更加专业的集成电路设计与制造领域。 CMOS与CCD的区别 CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件（常见的有CCD和CMOS），尤其是片幅规格较大的单反数码相机。再透过芯片上的模-数转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数字信号输出。 CCD与CMOS图像传感器光电转换的原理相同，他们最主要的差别在于信号的读出过程不同；由于CCD仅有一个（或少数几个）输出节点统一读出，其信号输出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每个像素都有各自的信号放大器，各自进行电荷-电压的转换，其信号输出的一致性较差。但是CCD为了读出整幅图像信号，要求输出放大器的信号带宽较宽，而在CMOS 芯片中，每个像元中的放大器的带宽要求较低，大大降低了芯片的功耗，这就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。尽管降低了功耗，但是数以百万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声，这又是CMOS相对CCD的固有劣势[6]。 TTL和CMOS比较 1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。 2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5-10ns），但是功耗大。 CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长（25-50ns），但功耗低。 CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。 3）CMOS电路的锁定效应（擎柱效应）： CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。 CMOS驱动设计 一种高压大电流快速CMOS驱动器 在相控阵雷达的成千上万个T／R组件中，要实现对波束的控制和驱动，离不开波控功率驱动电路。每一个T／R组件均需要一个微波开关，通常采用PIN二极管，而PIN开关必须由波控驱动器来驱动。为了与雷达系统配套，提高其性能／价格比，降低驱动器功耗，减小驱动器大电流输出饱和压降，提高驱动器速度，降低驱动器成本，CMOS驱动器的应用具有十分重要的意义[7]。 高压大电流快速CMOS驱动器属于单导通PIN驱动器，其技术指标