论文摘要
随着无人机系统的不断发展,视频信号处理芯片作为无人机遥感系统中重要组成部分,受到国家越来越高的重视。本论文课题来源于中国电子科技集团58研究所承担的国家重点项目,无人机遥感系统中视频信号处理芯片的设计。由于无人机常工作在恶劣环境下,遥感系统采集的信号很不稳定,故设计该芯片对遥感系统中采集的十路视频信号进行处理,自动检测并分离出其中信号强度最大一路,并将该信号转换为数字信号送入后端系统,提高了无人机在恶劣环境下的工作能力。视频信号处理芯片由模/数混合信号处理电路JS71186和特殊门限电平比较器JS988两部分组成。其中JS71186包括模拟部分JS71186A和数字部分JS71186D。JS71186A由选大网络、时钟脉冲产生电路和比较器三大部分组成。选大网络通过‘或运算’求出十路脉冲的合信号,该合信号每个周期均为十路采样信号中最大的一路,并将该合信号送入下级JS988处理。为了保证时钟的一致性,时钟脉冲产生电路产生两路时钟脉冲,可分别利用两路时钟脉冲在数字电路内部生成数字时钟信号。同时设计了齐纳二极管低温漂电压基准,提高了时钟脉冲产生电路输入端的温度系数匹配性,解决了时钟脉冲产生电路高温失效问题。在JS71186D中重点设计了高电源抑制比电压基准源,为了降低功耗和抑制噪声,采用了共源共栅电流镜和线性稳压负反馈结构,并在版图设计中采用温度系数微调设计方法,获得了高电源抑制比、低温度系数的电压基准。针对输入信号峰值随机变化的特点,在特殊门限电平比较器JS988的设计中,采用射极耦合电流开关控制采样电容使比较器上门限电平随输入信号峰值变化而变化,其变化范围可调。完成了芯片各部分的版图设计,最后进行了芯片的版图与电路图同一性验证。芯片设计中,JS71186A和JS988采用双极型工艺制造,JS71186D采用CMOS工艺制造,最后三块芯片采用陶瓷封装技术混合封装成一块芯片。经流片测试,芯片可辨别脉冲脉宽为50ns以上、脉冲幅度为0V～4.5V的输入信号,对输入脉冲信号的最小脉冲幅度辨别率可达100mV,可在-55摄氏度到125摄氏度的温度范围工作。芯片功耗约为2.1W。
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