用于TDI型CMOS圖像傳感器的12位列級(jí)ADC設(shè)計(jì).pdf

1、時(shí)間延時(shí)積分（TDI）型CMOS圖像傳感器是一種特殊的線陣圖像傳感器，在高速掃描狀態(tài)下可獲得比傳統(tǒng)線陣圖像傳感器更高的信噪比和靈敏度，在空間成像、醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。ADC是TDI型CMOS圖像傳感器的重要組成部分，目前應(yīng)用在CMOS圖像傳感器中的ADC有三種類(lèi)型：像素級(jí)ADC、列級(jí)ADC和芯片級(jí)ADC。其中列級(jí)ADC對(duì)讀出速度、芯片面積和功耗提供了一個(gè)良好的折衷，廣泛應(yīng)用于高分辨率高幀頻的CMOS圖像傳感器

2、中。所以本文對(duì)用于TDI型CMOS圖像傳感器的列級(jí)ADC進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。
　　本文首先研究了用于CMOS圖像傳感器的幾種常用的ADC結(jié)構(gòu)，分析比較了它們的特點(diǎn)。然后本文提出了一種新型的兩步單斜ADC，該結(jié)構(gòu)采用了多個(gè)參考電壓和一個(gè)斜坡信號(hào)，其量化過(guò)程被分為粗量化和細(xì)量化兩個(gè)階段，可以成倍地提高量化速度。由于多參考電壓之間不可避免的偏差會(huì)引入誤差，本文提出了一種誤差校正方法。然后利用該新型ADC結(jié)構(gòu)，為T(mén)DI型CMOS圖像傳感器設(shè)

3、計(jì)了12位列級(jí)ADC，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，主要包括斜坡信號(hào)發(fā)生器、列級(jí)電路、數(shù)字讀出電路及長(zhǎng)陣列驅(qū)動(dòng)等部分。最后進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)并流片驗(yàn)證。
　　該TDI型CMOS圖像傳感器芯片通過(guò)GSMC0.18μm1P4M CMOS工藝進(jìn)行了流片驗(yàn)證。其中列級(jí)ADC平均功耗128μW，量化周期40μs，每列寬度30μm，測(cè)得的SNDR和有效位數(shù)分別為45.8dB和7.3位。芯片尺寸為18.5mm×11.9mm，像素陣列大小為1024×3