應(yīng)用于TDI-CMOS圖像傳感器列級Cyclic ADC的研究.pdf

1、時間延遲積分（TDI）技術(shù)通過多行像素對同一目標進行曝光，來提高在高掃描速度和低光照情況下的成像質(zhì)量。目前，TDI型圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、衛(wèi)星遙感和工業(yè)監(jiān)測等領(lǐng)域。相對于TDI型電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器，TDI型CMOS圖像傳感器因其低成本、抗輻射和高集成度等優(yōu)點成為了新的研究熱點。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是TDI型CMOS圖像傳感器讀出電路中的重要部分，其性能決定了最終的成像質(zhì)量，因此本文對高性能列級ADC進行了研究和設(shè)

2、計。
　　本文首先分析了TDI型CMOS圖像傳感器信號累加方案，并根據(jù)數(shù)字域累加方案的特點選擇了轉(zhuǎn)換速度較快的循環(huán)（Cyclic）ADC結(jié)構(gòu)。然后分析了電容失配、有限運放增益等非理想因素對Cyclic ADC性能的影響，為了便于校準，選擇了電容極板翻轉(zhuǎn)型 ADC架構(gòu)。比較器失調(diào)的影響可以通過冗余位（RSD）編碼來緩解，開關(guān)引入的非線性可以通過自舉開關(guān)的設(shè)計來減小，因此本文校正的重點是電容失配和運放有限增益。
　　本文首先針對

3、電容失配和運放有限增益提出了一種數(shù)字校準方法，并完成了相關(guān)電路和版圖設(shè)計。同時在采樣電容和反饋電容存在0.3％的電容失配的情況下進行動態(tài)性能仿真，仿真結(jié)果表明SNDR由未校正的63.65dB提升到了73.73dB，驗證了該數(shù)字校準算法的有效性。由于數(shù)字算法面積較大，本文設(shè)計了一種針對電容失配的模擬域校準Cyclic ADC，其芯片面積為0.03×1mm2，并將其集成進TDI型CMOS圖像傳感器中，最終仿真結(jié)果為有效位8.66-bit，功