CMOS圖像傳感器中高性能流水線模數(shù)轉換器研究.pdf

1、在當代，傳感器技術越來越流行，而模數(shù)轉換器是構成傳感器系統(tǒng)的主要部分。在一個高速高動態(tài)范圍的CMOS圖像傳感器系統(tǒng)中就需要有一個高速高精度的模數(shù)轉換器(ADC)。 而本文主要針對應用于CMOS圖像傳感器的高性能的流水線ADC進行研究，論述了以下幾個方面： 第一，介紹了用Matlab建立的每級1.5位流水線ADC的系統(tǒng)模型。在該系統(tǒng)模型中分別考慮了熱噪聲，比較器失調(diào)，MDAC的增益誤差等非理想因素。通過對系統(tǒng)模型的仿真，建

2、立了電路參數(shù)和系統(tǒng)指標的聯(lián)系，并得到了一些有用的數(shù)據(jù)來指導電路設計。 第二，系統(tǒng)被劃分成數(shù)字電路和模擬電路模塊，并用0.35um工藝實現(xiàn)。在設計模擬電路部分時，對開關電容放大器在性能和功耗上進行了優(yōu)化。在設計數(shù)字部分時，通過仔細設計時鐘電路產(chǎn)生合理的系統(tǒng)時序，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外，論文還提到了設計其他輔助的電路如鎖存器陣列，加法器等的方法。這些電路主要用于完善系統(tǒng)的功能，并實現(xiàn)數(shù)字矯正。 第三，因為整個流水線ADC是

3、一個標準的混合信號的系統(tǒng)，所以版圖需要仔細的設計，考慮匹配和噪聲的問題。最后，在Spectre仿真器中對整個系統(tǒng)進行仿真，并得到了滿足性能要求的總諧波失真的指標。 本文的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： (1)通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化系統(tǒng)從而減小功耗。(2)通過優(yōu)化系統(tǒng)中開關電容放大器模塊進一步減小功耗。(3)通過合理的時序消除或者減小非線性的影響。 (4)利用恒定柵極和源極電壓的開關管提高系統(tǒng)的性能。(5)仔細的版圖設計保證實際芯片的性