现代电子技术
Modern Electronics Technique
2018年8月15日第41卷第16期
Aug.2018Vol.41No.16
0引言
红外焦平面成像系统在军事、医疗扫描、空间探测、环境监控以及民用消费电子方面有着广泛的应用[1]。红外探测器是红外焦平面成像系统的关键模块之一，其一般由探测器阵列和读出集成电路（Readout Integrated Circuit ，ROIC ）两部分组成。为了便于系统后续数字化处理，集成了模/数转换（Analog ?to ?Digital Converter ，ADC ）模块的ROIC 电路，实现了数字化读出取代模拟读出链，成为人们研究的热点之一[2]。随着半导体工艺的提升和集成电路设计技术的进步，ADC 一直朝着高精度、低功耗和高速的方向发展[3?5]。在全并行结构（FLASH ）、分级型结构（Subranging ）、流水线结构（Pipe?line ）和逐次逼近型结构（Successive Approximation Reg?ister ，SAR ）等多种不同结构和实现方式的ADC 中，Sin?
gle?slope ADC 以其较高的分辨率和结构简单的优势，非常适用于红外焦平面读出电路。
本文在深入掌握传统Single?slope ADC 工作原理的基础上，结合红外焦平面阵列的读出电路特点，提出一种改进的Single?slope ADC 架构。借助Matlab 环境下的Simulink 工具，完成一个14位Single?slope ADC 电路的行为级建模，并进行仿真分析，验证了改进架构的可
行性。
1电路工作原理
一个典型的Single?slope ADC 电路系统框图如
图1a ）所示，由图可见，该电路包含了一个斜坡发生器、一个时间间隔计数器、一个比较器、一个与门和一个产生输出码字的计数器[6]。转换周期开始时，模拟输入信号输入到比较器正相端，计数器被复位；时钟信号一方
14位Single ?slope ADC 行为级建模与仿真
王玉娇1，2
，黄
静1，孙玲1，2
，韩笑1，2
，邓洪海1
（1.南通大学电子信息学院，江苏南通226019；2.江苏省专用集成电路设计重点实验室，江苏南通226019）
摘
要：单斜率型模/数转换器以其简单的结构、较高的分辨率和易于集成的优势，在红外焦平面读出电路设计中被广
泛应用。基于Matlab 软件环境下的Simulink 工具，建立了一个14位Single?slope ADC 的系统模型。其充分讨论Simulink 工具下电路各单元模块的具体实现和信号间的时序关系，给出电路的行为级仿真结果，为Single?slope ADC 的集成电路设计与实现提供参考。
关键词：单斜模/数转换器；行为级建模；红外焦平面；Simulink ；集成电路设计；功能仿真中图分类号：TN492?34
文献标识码：A
文章编号：1004?373X （2018）16?0104?04
Behavioral modeling and simulation for 14-bit Single-slope ADC
WANG Yujiao 1，2，HUANG Jing 1，SUN Ling 1，2，HAN Xiao 1，2
，DENG Honghai 1
（1.School of Electronic Information ，Nantong University ，Nantong 226019，China ；2.Jiangsu Key Laboratory of ASIC Design ，Nantong 226019，China ）
Abstract ：As the single?slope ADC has the advantages of simple structure ，high resolution ，and easy integration ，it has been widely used in the design of the infrared focal plane read?out circuit.Based on the Simulink tool in the Matlab software en?vironment ，a 14?bit single?slope ADC system model is built.The specific implementation utilizing the Simulink tool for each unit module of the circuit and the time sequence relationship among signals are fully discussed.The behavioral simulation results of the circuit are given ，which provides a reference for the design and implementation of the single?slope ADC integrated circuit.Keywords ：Single?slope ADC ；behavioral modeling ；infrared focal plane ；Simulink ；integrated circuit design ；functional
simulation
收稿日期：2017?11?01
修回日期：2018?01?05
基金项目：国家自然科学基金（61505090）；南通市科技计划项目（GY12016024；GY12015010）
Project Supported by National Natural Science Foundation of China （61505090），Nantong Science and Technology Plan （GY12016024，GY12015010）
DOI ：10.16652/j.issn.1004?373x.2018.16.026
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