CMOS圖像傳感器中高速、低功耗PipelinedADC設計與優(yōu)化.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、功耗無疑已成為模數(shù)轉換器設計考慮的核心問題.特別是在當今眾多的視頻處理領域如CMOS圖像傳感器中,高速的實際應用要求使得模數(shù)轉換器低功耗設計成為焦點. 基于CMOS圖像傳感器中芯片級模數(shù)轉換器高速、低功耗的要求,本文剖析和比較了三種典型高速模數(shù)轉換器功耗,以確定選取流水線模數(shù)轉換器(Pipelined ADC).接著從分析流水線模數(shù)轉換器系統(tǒng)誤差來源以及流水線各級精度要求入手,著重對系統(tǒng)結構、MDAC、Sub-ADC、時鐘發(fā)生器

2、、數(shù)字糾錯邏輯等五大模塊提出優(yōu)化方案. 整個設計以高速、低功耗為研究重心,通過在系統(tǒng)結構上選取每級1.5位流水線結構；在MDAC中采用高性能、低功耗增強型套筒運算放大器和采樣電容縮減技術；在Sub-ADC中使用高速、低功耗動態(tài)比較器以及新的Kickback噪聲消除技術；在時鐘控制上采用改進型兩相不交疊時序,實現(xiàn)了適用于CMOS圖像傳感器芯片級信號處理的10位50MS/s Pipelined ADC. 為把握系統(tǒng)性能指標,

3、在Matlab Simulink中建立理想系統(tǒng)模型,并通過碼密度分析和FFT分析分別對理想模型和實際設計系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)性能進行比較.分析得出:所設計的流水線模數(shù)轉換器在50M工作頻率下,微分非線性誤差小于0.2LSB,積分非線性誤差小于0.4LSB；信噪比、信噪失真比和無雜散動態(tài)范圍分別為61.9dB、61.5dB和75.7dB,有效位數(shù)為9.93；并實現(xiàn)系統(tǒng)47.8mW的低功耗設計. 本文的獨創(chuàng)性工作包括:1) 流水線每級分

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