TDI CMOS圖像傳感器列級(jí)ADC的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來,隨著CMOS工藝技術(shù)能力的提高和圖像處理技術(shù)的不斷成熟,CMOS圖像傳感器技術(shù)得到飛速發(fā)展。當(dāng)著眼于低照度,快速運(yùn)動(dòng)的物體成像時(shí),CMOS圖形傳感器的應(yīng)用受到了限制。將時(shí)間延遲積分技術(shù)應(yīng)用于線陣CMOS圖像傳感器,對成像物體多次曝光累加等效延長曝光時(shí)間,達(dá)到提高成像信噪比的目的。面對大陣列像素圖像傳感器時(shí),要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital,ADC)具有較高的采樣頻率和較小芯片面積。
　　針對CMOS圖像傳

2、感器中單斜ADC的低轉(zhuǎn)換速度的問題,本文設(shè)計(jì)了一種將單斜ADC和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital-converter,TDC)結(jié)合的時(shí)域ADC。將ADC的模擬電壓到數(shù)字轉(zhuǎn)換過程分為模擬電壓到時(shí)間、時(shí)間到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。電壓到時(shí)間轉(zhuǎn)換是將輸入電壓信號(hào)與斜坡發(fā)生器產(chǎn)生的斜坡電壓信號(hào)輸入到比較器中進(jìn)行比較,得到與模擬電壓信號(hào)成比例的時(shí)間段。然后用10位TDC量化第一步產(chǎn)生的時(shí)間段為數(shù)字碼。這樣ADC的轉(zhuǎn)換速度主要取決于TDC的量化范

3、圍即斜坡的上升時(shí)間寬度。斜坡發(fā)生器由帶周期復(fù)位信號(hào)的積分器實(shí)現(xiàn),斜坡的上升時(shí)間寬度由復(fù)位信號(hào)決定。所設(shè)計(jì)的TDC為混合型結(jié)構(gòu),分為粗細(xì)量化。粗量化由計(jì)數(shù)器完成,可以得到6位轉(zhuǎn)換,第二步用游標(biāo)卡尺TDC精細(xì)量化計(jì)數(shù)器不能量化的余量,精細(xì)量化為4位。應(yīng)用延遲鎖相環(huán)穩(wěn)定游標(biāo)卡尺TDC中延遲單元的延遲。設(shè)計(jì)的時(shí)域ADC應(yīng)用于TDI CMOS圖像傳感器中,斜坡發(fā)生器和延遲鎖相環(huán)被所有列共用,列電路包括兩條游標(biāo)卡尺延遲線、計(jì)數(shù)器和比較器。