應用于細胞檢測的CMOS圖像傳感器ADC的設計.pdf

1、細胞檢測在現代醫(yī)學研究中占據重要地位，作為該系統(tǒng)的關鍵部件，CMOS圖像傳感器（CIS）中ADC的性能直接決定了細胞檢測的精度，因此設計符合應用背景的高性能ADC至關重要。
　　針對細胞檢測環(huán)境對電路提出的要求，本文設計了一種精度為10bit的低壓低功耗Single_slope型ADC結構，它主要由亞閾值基準源、開關電容運算放大器、分段電流舵型DAC和動態(tài)校準比較器等模塊構成。其中，亞閾值基準中使用單管啟動電路、亞閾值MOS管和不

2、受電源電壓波動影響的偏置電路以滿足低功耗要求；開關電容運放電路中，通過采用單管開關、失調補償、特殊的密勒補償結構和低噪聲主運放電路降低失調、減小噪聲；動態(tài)校準比較器中，采用簡單的兩級預放大電路、受時序控制的動態(tài)校準結構以及可以修整輸出波形并防止誤觸發(fā)的讀出電路提高精度、降低功耗；分段電流舵型DAC中，使用分段型控制碼、合適的開關驅動電路大大降低毛刺、減小噪聲；整體ADC測試電路中，在不增加系統(tǒng)復雜度的基礎上調整時序，引用新的測試結構，從

3、而減小采樣時間、大大提高檢測效率。
　　本文在了解應用需求的基礎上確立設計指標、確定電路結構，折中優(yōu)化系統(tǒng)的功耗、噪聲、精度、速度等性能，并在UMC11工藝及1.5V的電源電壓下，運用Cadence和Matlab工具對設計的電路進行前仿真、版圖繪制及后仿真測試。仿真結果表明，在20MHz的時鐘頻率下，ADC系統(tǒng)的SNDR為59.7dB，SFDR為68.2dB，ENOB為9.625bit，DNL≤±0.5483LSB，INL≤±0.