應用于TDI CMOS圖像傳感器的數(shù)字域讀出電路的研究與設計.pdf

1、時間延遲積分(Time Delay Integration,TDI)指對移動中的同一物體進行多次曝光,然后將多次曝光的結果進行累加,等效增加了像素對物體的曝光時間的一種方法。相比于傳統(tǒng)單行掃描圖像傳感器,TDI CMOS技術可以獲得較高的信噪比和靈敏度,減少像元之間的響應不均勻和固定圖像噪聲,在低照度條件下仍可獲得高分辨率圖像等特點,所以具有很大的研究價值。
　　本文介紹了TDI CMOS圖像傳感器的工作原理,并分析了其曝光方式、

2、信號累加方式和芯片架構的種類和特點。TDI CMOS圖像傳感器芯片信號累加方式主要包括模擬域累加以及數(shù)字域累加。由于模擬域累加容易出現(xiàn)電壓飽和的情況,所以本文重點研究了數(shù)字域累加讀出電路的關鍵技術,對數(shù)字域累加方案中模數(shù)轉換部分進行全新的設計研究及嘗試,提出了基于時域模數(shù)轉換器(Analog to Digital Converter, Cyclic ADC)的數(shù)字累加方式。時域ADC的設計包括電壓-時間轉換器(Voltage to Ti

3、me Converter, VTC)、循環(huán)時間-數(shù)字轉換器(Cyclic Time to Digital Converter, TDC)、時間放大器(Time Difference Amplifier, TDA)等。提出的電容-比較器型VTC可以將像素的模擬信號轉換為時間信號,時間信號經(jīng)過循環(huán)TDC量化為數(shù)字碼值,數(shù)字累加器電路對數(shù)字碼值進行累加操作從而實現(xiàn)數(shù)字域累加讀出的過程。最后對數(shù)字累加器電路進行了電路版圖設計和流片測試。