一款紅外接近傳感器XDJ1407數字部分的設計.pdf

1、隨著微電子技術和光電技術的進步，在消費類電子產品領域，光電傳感器得到了越來越廣泛的應用，比如平板電腦背景光自動調節(jié)、接聽電話時手機自動關屏等功能都是通過光電傳感器實現的，市場前景非常廣闊。
　　傳統(tǒng)的光電傳感器只是把光信號轉換成電信號，實際應用中還需要對電信號進行量化處理，集成度也不高，這使得其應用有諸多不便。所以，數字化的、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驅動的接近檢測傳

2、感器芯片，該芯片內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，本次設計采用光學鍍膜技術和相關雙采樣（CDS）技術，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.對芯片數字控制電路部分所涉及到的重點技術進行了研究。針對數字系統(tǒng)在傳輸數據時總會受到各種干擾，難免會出現一些我們不希望的毛刺或隨機擾動信號的問題，本文設計了一種能有效消抖和去毛

3、刺的毛刺去除器；針對不同時鐘域之間如何穩(wěn)定傳輸數據的問題，本文著重分析了一種基于格雷碼計數器的異步FIFO的設計方法；在數字電路設計中，狀態(tài)機是整個設計的核心，狀態(tài)機的優(yōu)劣是設計能否成功的關鍵，所以本文還詳細介紹了狀態(tài)機的基本設計方法。
　　2.對數字控制部分的具體電路設計進行了研究。首先對芯片的整體架構進行簡單介紹，然后分別研究了I2C通信接口、數字控制核心、中斷輸出等子模塊的具體設計方法。其中I2C通信接口負責芯片與外部電路的

4、通信，主機可以通過該接口向芯片寫入配置信息及讀出檢測數據；數字控制核心負責產生模擬電路的控制信號，論文中著重討論了相關雙采樣技術的具體實現方法；中斷模塊負責在檢測數據超出閾值時產出中斷輸出，這使該芯片在使用上非常方便。
　　3.對數字控制電路的版圖實現進行了研究。本文詳細介紹了采用自動布局布線工具Encounter進行布局規(guī)劃、時鐘樹綜合及布線的方法。其中布局規(guī)劃是整個后端設計的核心部分，布局的好壞會直接影響版圖面積、IR壓降、布

5、線能否布通、時序能否閉合等情況；時鐘的產生和分布對系統(tǒng)的性能和功耗會產生顯著的影響，一個優(yōu)秀的時鐘樹對后端設計至關重要。然后本文還對布線時遇到的問題逐一進行分析和解決，實現了從門級網表到GDSII版圖文件的轉換。
　　4.在芯片設計的各個環(huán)節(jié)，本文采用功能仿真、靜態(tài)時序分析、形式驗證等方法確保設計的正確性。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，測試結果表明：芯片工作穩(wěn)定，性能良好，滿足設計要