热释电红外传感器信号处理电路设计

摘要

随着信息技术的普及和发展，尤其是跨入2000年后，红外技术得到了迅猛发展。红外探测/控制技术已渗透到国民经济的各行各业和人们日常生活的方方面面，在工业自动化、生产过程控制、信息采集和处理、通信、环境监测、红外加热、材料加工和处理、安全防范、家用电器控制(如节能灯控制、自动门控制、节水节能控制、红外医疗与美容、智能玩具、空调、彩灯遥控以及VCD、SVCD和DVD机录放等)各个方面都得到了广泛的应用。 模拟信号是客观世界信息的主要载体，随着数字技术的日益发展，数字技术显示出模拟技术无法比拟的优越性，越来越多的模拟信号逐渐采用数字系统进行处理。热释电红外传感器信号处理电路对红外感应器感应到的模拟信号进行放大并转换为数字信号，然后通过内部数字信号处理电路进行编解码来控制及驱动外围电路。采用CSMC(无锡上华)0.61μmCMOS双多晶双金属工艺模型对这些模块和系统进行电路的设计和仿真。 文章首先对热释电红外感应技术和市场需求作简要的介绍并提出设计要求。其次根据要求进行系统建模。再次根据不同的模型采取不同的设计方法，确定电路结构，进行仿真，初步实现功能。最后整合电路，完成系统功能，符合设计要求。其中重点对运算放大器，带隙基准电路，双向鉴幅器电路，上电复位电路，环形振荡器电路，逻辑控制电路等进行详尽深入的研究，提出设计方案，其中主要功能模块的设计指标如上电复位电路复位宽度为20μs，运算放大器增益62.8dB，相位裕度52°，带隙基准源温度系数温度系数25ppm/℃，经行模拟仿真，验证了设计的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章热释电红外传感技术概述

1.1红外技术的发展及应用

1.1.1红外技术的发展

1.1.2红外技术的应用

1.2论文的背景及意义

1.3论文组织结构

1.4本章小结

第二章热释电红外感应原理及系统级电路建模

2.1热释电红外感应原理

2.2热释电红外传感器介绍

2.2.1热释电红外传感器件的组成

2.2.2常见的几种热释电红外传感器

2.2.3 SD02型热释电红外传感器

2.3系统级电路建模

2.3.1系统性能描述

2.3.2系统级电路模型

2.3.3系统工作过程说明

2.4本章小结

第三章系统模拟部分电路设计及仿真

3.1模拟部分系统电路概述

3.2上电复位电路(Power On Reset)

3.3 RC环形振荡器(RC Ring Oscillator)

3.3.1振荡器起振原理

3.3.2环形振荡器

3.3.3 RC环形振荡器

3.4电压基准产生电路(Voltage Regulator)

3.4.1带隙基准原理

3.4.2带隙电压的产生

3.4.3硅的带隙电压温度特性

3.4.4带隙电路结构的选择

3.4.5具体电路及仿真结果

3.5运算放大器(AMP)

3.5.1差分输入级

3.5.2增益级

3.5.3偏置级

3.5.4补偿

3.5.5总体电路结构

3.6双向鉴幅器(Voltage Detector)

3.7本章小结

第四章系统数字部分电路设计及仿真

4.1数字部分系统电路概述

4.2时钟电路(Clock)

4.2.1 T触发器

4.2.2 Clock

4.3定时器电路(Time)

4.4逻辑控制电路(Logic Control)

4.3.1过零检测电路

4.3.2脉冲宽度检测电路

4.3.3 CDS检测电路

4.3.4开机检测及输出控制电路

4.3.5系统工作状态判断电路

4.3.6总结

4.5数字部分电路整体仿真及功能描述

4.6本章小结

第五章总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文