TDI CMOS圖像傳感器關(guān)鍵模塊建模與電路設(shè)計.pdf

1、時間延遲積分(Time-Delay Integration，TDI)圖像傳感器是一類特殊的線陣傳感器，它通過對移動物體的重復(fù)曝光和信號累加實現(xiàn)高性能圖像。相對于普通線陣圖像傳感器，TDI型圖像傳感器以其高靈敏度，高信噪比等特點，在空間遙感、航空拍攝、機器視覺成像、文件掃描等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。本文針對128級TDI CMOS圖像傳感器進(jìn)行了從電路級到系統(tǒng)級的VerilogA建模與仿真驗證，對數(shù)字域累加實現(xiàn)方案進(jìn)行了讀出電路設(shè)計。

2、r>　　 本文首先分析了TDI圖像傳感器的工作方式、信噪比提高原理以及保證圖像不失真成像的全局同步曝光和滾筒式曝光方式。論述了TDI實現(xiàn)信號累加、信噪比提高的三種方案，包括模擬域積分電路累加、數(shù)字域累加和混合域累加。對構(gòu)成圖像傳感器讀出電路關(guān)鍵模塊，包括像素單元、開關(guān)、電容、運算放大器、比較器等進(jìn)行了細(xì)致的誤差分析，采用模擬硬件描述VerilogA語言對模擬域累加關(guān)鍵電路中像素陣列、累加器和單斜ADC進(jìn)行了建模。對模擬域累加整體電路進(jìn)

3、行了行為級的仿真驗證。本文對TDI CMOS圖像傳感器數(shù)字域累加實現(xiàn)方案中的關(guān)鍵電路進(jìn)行了設(shè)計，包括像素源跟隨器電路、雙采樣電路、可變增益放大器電路、Cyclic ADC電路。通過雙采樣電路消除像素復(fù)位噪聲和固定模式噪聲，可變增益放大器通過調(diào)節(jié)增益倍數(shù)使TDI可以工作在不同的曝光條件下，Cyclic ADC將像素模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過數(shù)字電路實現(xiàn)信號累加和信噪比提高功能。本文設(shè)計的Cyclic ADC通過交換采樣電容和負(fù)載電容實現(xiàn)A