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基于脉冲宽度调制(PWM)原理的CMOS数字像素图像传感器(DPS)凭借其低功耗、低噪声以及实现简单等优势广泛应用于各种领域,特别在空间探测、遥感成像、太阳敏感器等空间环境的应用具有极其重要的研究价值。数字像素CMOS图像传感器的时序电路在图像传感器的整个工作过程中起着重要的作用。本文根据时序电路在空间环境中的单粒子效应和总剂量效应,开展抗辐射PWM DPS时序电路的研究工作。本文研究了时序电路在空间环境中的单粒子效应和总剂量效应,单粒子效应会使时序电路内部寄存器的逻辑值发生翻转,总剂量效应会使时序电路发生漏电现象,使时序电路不能正常工作。针对这两种辐射效应,设计了PWM DPS的时序电路,并基于本文所设计的标准单元库实现。这套标准单元库包括25个逻辑单元以及若干填充单元。通过调整晶体管尺寸、结构冗余和环形栅NMOS结构等方法分别对时序电路中的单粒子效应和总剂量效应进行加固。同时,提出了一种可以抵抗双节点翻转的锁存器。该锁存器还能抵抗部分三节点翻转以及输入端口的单粒子瞬态。此外,使用Verilog语言搭建了时序电路的验证平台。验证通过后,使用Perl语言和TCL语言开发的自动化设计流程得到了时序电路的版图。在0.18μm CMOS工艺下,本文针对时序电路中的单粒子效应提出的锁存器的面积为186.12μm~2,在时钟转换时间和数据转换时间都为0.008～1.5ns时,锁存器的建立时间为1.16563～1.32871ns。本文设计的时序电路的面积为1266.48×320.02μm~2,最后,采用GSMC 0.18μm CMOS工艺完成了原型芯片的投片验证,测试结果表明设计的电路能够实现PWM DPS的时序功能。