环境光敏感芯片的功能如同系统的眼睛一样可以感应到环境中的光信号,并且将这些光信号在转换成电信号之后进一步转换为数字信号。它常因用于屏幕亮度自动控制而在手机、数码相机、平板电脑等高集成度的低功耗产品中出现。本论文设计一款基于红外消除技术环境光敏感芯片,采用了标准的GF0.35μm的CMOS工艺。论文首先对芯片前端的光敏感器件进行物理级的TCAD建模和电学光学仿真,研究光信号到电信号的转换特性;其次基于此芯片应用的特点,选择并设计一款16位的双积分型模数转换电路(ADC)作为模拟电信号到数字电信号转换的核心,并使用数字抵消逻辑红外消除算法,去除环境光中的红外光的影响成分,达到保证芯片的输出结果与人眼对光谱的敏感程度一致的目的。最后进行版图的绘制。光敏感器件采用PN+型光电二极管结构,通过建模仿真得知其在不同波长时对太阳光谱的光电转换效果。双积分型模数转换电路中模拟电路部分包括积分器、开关电路、比较器、带隙基准;数字部分包括时钟脉冲计数器和逻辑控制模块以及数字信号处理(算法)模块。芯片通过对模拟输入信号的两次相反的积分,将其等比于时间量转化为数字结果的输出。将此芯片搭建在数模混合环境中进行仿真,其最终得到的数字信号结果满足人眼对光谱的敏感特性,验证了该芯片功能的正确性。