基于4T結(jié)構(gòu)的CMOS圖像傳感器時(shí)序控制研究.pdf

1、近幾年來，CMOS圖像傳感器由于其生產(chǎn)工藝兼容、生產(chǎn)成本較低和功耗控制較好等優(yōu)勢，在很多方面獲得了快速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、PC攝像頭、安防監(jiān)控、條形碼掃描器、玩具、汽車后視和航空航天等領(lǐng)域，正在逐步取代CCD圖像傳感器。CMOS圖像傳感器是一種把像素感光陣列、放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換等模擬功能模塊及時(shí)序控制電路集成在一起的芯片系統(tǒng)。時(shí)序控制電路是芯片系統(tǒng)中的重要部分，為其它各個(gè)模塊提供控制信號(hào)，確保其在正確的時(shí)序下工作，從而完成一幀圖像的輸

2、出。故本文的研究內(nèi)容有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于設(shè)計(jì)了一種簡化4T像素結(jié)構(gòu)，較普通4T像素結(jié)構(gòu)而言，該簡化結(jié)構(gòu)像素內(nèi)部去掉了行選通管，行選信號(hào)替換復(fù)位管的電源電壓，從而提高了像素的填充因子，簡化了內(nèi)部電路設(shè)計(jì)，減小了版圖的面積，消除了行選通管引入的隨機(jī)噪聲。
　　本論文主要研究的內(nèi)容為簡化4T像素結(jié)構(gòu)CMOS圖像傳感器的時(shí)序控制。首先，詳細(xì)分析了簡化4T像素結(jié)構(gòu)及其讀出電路的工作時(shí)序;其次，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)所采用

3、的滾筒式曝光控制方式，并深入分析了其時(shí)序控制關(guān)系;最后，重點(diǎn)介紹了芯片系統(tǒng)中各控制模塊的結(jié)構(gòu)和具體設(shè)計(jì)。在控制模塊具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，按照邏輯功能和時(shí)序控制關(guān)系完成模塊的劃分，然后運(yùn)用Verilog硬件描述語言完成所有模塊的編碼，最后使用Cadence公司的設(shè)計(jì)工具進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　設(shè)計(jì)完成后采用0.11μmCIS工藝流片，經(jīng)測試，該CMOS圖像傳感器的填充因子較普通的4T像素結(jié)構(gòu)有了較大的提升，達(dá)到了72％，靈