3。1 多光电探测器阵列 15

3。2 AD620 放大电路 15

3。3 CD4051 选择电路 16

3。4 A/D 采集及数据转换 18

3。5 STM32F103 18

3。6 硬件电路设计及搭建 20

4 运行仿真及数据分析 26

4。1 J-LINK 仿真器 26

4。2 RS-232 26

4。3 数据采集及作图 27

结论 34

致谢 35

参考文献 36

附录 A STM32F103 电路图 38

附录 B 64 选 1 主程序 39

第 II  页 本科毕业设计说明书

1 引言

1。1 课题研究背景

人类和动物通过眼睛来认知与感受外界信息，同样的，电子设备利用图像传感器这一感 光元件作为“眼睛”，采集外界光图像信息，并转换为图像信号。

过去几十年里人们一直致力于固态图像传感器的研究和开发，生产了如摄像机，数字电 脑以及商用相机等电子产品。相当长时间内，电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD） 在电子成像领域各种应用上起到无与伦比领袖作用。随着微电子技术工艺水平的不断提高， 从亚微米工艺向深亚微米的发展，互补金属氧化物场效应晶体管（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）图像传感器在特性上已达到甚至超过 CCD，使得该类型的传感器成 为新一代固态成像器件发展重心，及潜在的 CCD 替代品。

如今对 VLSI（Very Large Scale Integration Circuit）制造技术的兼容性以及专业电子摄影， 天文成像，X 射线成像等高分辨率成像应用对图像传感器具有大像素阵列的性能需求已成为 推进固态传感器研究的主动力之一。CCD 已经制造出非常大的阵列格式支持这些新兴市场。 6600 万像素（7k×9k）12µM 像素前照式 CCD[1]，8500 万像素（9k×9k）8。75µM 晶圆级 CCD 分别在 1997 和 1999 被引进[2]。然而，大格式 CCD 是非常昂贵的，而且生产成像质量十分好 的低缺陷密度产品非常困难。为了增加阱深及光谱响应，必须增加像素尺寸（即传感器尺寸）， 使得这样的的产品例如 CCD 十分昂贵。而 CMOS 图像传感器（CMOS Image Sensor，CIS） 具有制造工艺简单、更快成像速度、更低功耗（100 至 1000 倍下）、更高集成度、更强抗辐 射能力等特点，在能给出真实、多层次、且直观丰富的可视图像信息的优势下，很大程度上 降低了获取和转移信息的成本，因此在市场中更具有竞争力。论文网

在 CMOS 图像传感器中，其对读出电路的要求随着其像素阵列（pixel array）的扩大而 增大，而读出电路在其中起到对信号进行放大及对噪声进行抑制的重要作用。因此为提高 CMOS 传感器的动态范围等性能，关键在于设计出高速率、低功耗的高优值读出电路。