一款紅外接近傳感器XDJ1407數(shù)字部分的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著微電子技術(shù)和光電技術(shù)的進(jìn)步，在消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，光電傳感器得到了越來越廣泛的應(yīng)用，比如平板電腦背景光自動調(diào)節(jié)、接聽電話時(shí)手機(jī)自動關(guān)屏等功能都是通過光電傳感器實(shí)現(xiàn)的，市場前景非常廣闊。
　　傳統(tǒng)的光電傳感器只是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，實(shí)際應(yīng)用中還需要對電信號進(jìn)行量化處理，集成度也不高，這使得其應(yīng)用有諸多不便。所以，數(shù)字化的、高度集成的光電傳感器具有很重要的研究意義。本文的研究對象是一款集成了光電感測器和紅外LED驅(qū)動的接近檢測傳

2、感器芯片，該芯片內(nèi)置可編程的中斷接口和I2C通信接口，在使用上非常方便。為了解決干擾問題，本次設(shè)計(jì)采用光學(xué)鍍膜技術(shù)和相關(guān)雙采樣（CDS）技術(shù)，使得該芯片能夠有效抑制環(huán)境噪聲（自然光、燈光等）及PD管（光電二極管）暗電流的影響。本文主要的研究工作有：
　　1.對芯片數(shù)字控制電路部分所涉及到的重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究。針對數(shù)字系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)總會受到各種干擾，難免會出現(xiàn)一些我們不希望的毛刺或隨機(jī)擾動信號的問題，本文設(shè)計(jì)了一種能有效消抖和去毛

3、刺的毛刺去除器；針對不同時(shí)鐘域之間如何穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的問題，本文著重分析了一種基于格雷碼計(jì)數(shù)器的異步FIFO的設(shè)計(jì)方法；在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，狀態(tài)機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，狀態(tài)機(jī)的優(yōu)劣是設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵，所以本文還詳細(xì)介紹了狀態(tài)機(jī)的基本設(shè)計(jì)方法。
　　2.對數(shù)字控制部分的具體電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。首先對芯片的整體架構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，然后分別研究了I2C通信接口、數(shù)字控制核心、中斷輸出等子模塊的具體設(shè)計(jì)方法。其中I2C通信接口負(fù)責(zé)芯片與外部電路的

4、通信，主機(jī)可以通過該接口向芯片寫入配置信息及讀出檢測數(shù)據(jù)；數(shù)字控制核心負(fù)責(zé)產(chǎn)生模擬電路的控制信號，論文中著重討論了相關(guān)雙采樣技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方法；中斷模塊負(fù)責(zé)在檢測數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)產(chǎn)出中斷輸出，這使該芯片在使用上非常方便。
　　3.對數(shù)字控制電路的版圖實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。本文詳細(xì)介紹了采用自動布局布線工具Encounter進(jìn)行布局規(guī)劃、時(shí)鐘樹綜合及布線的方法。其中布局規(guī)劃是整個(gè)后端設(shè)計(jì)的核心部分，布局的好壞會直接影響版圖面積、IR壓降、布

5、線能否布通、時(shí)序能否閉合等情況；時(shí)鐘的產(chǎn)生和分布對系統(tǒng)的性能和功耗會產(chǎn)生顯著的影響，一個(gè)優(yōu)秀的時(shí)鐘樹對后端設(shè)計(jì)至關(guān)重要。然后本文還對布線時(shí)遇到的問題逐一進(jìn)行分析和解決，實(shí)現(xiàn)了從門級網(wǎng)表到GDSII版圖文件的轉(zhuǎn)換。
　　4.在芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，本文采用功能仿真、靜態(tài)時(shí)序分析、形式驗(yàn)證等方法確保設(shè)計(jì)的正確性。該款接近檢測傳感器芯片采用3.3V0.35μm CMOS工藝，目前已流片成功，測試結(jié)果表明：芯片工作穩(wěn)定，性能良好，滿足設(shè)計(jì)要