TDI型CMOS圖像傳感器列級Cyclic ADC設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、作為線陣圖像傳感器的一種,時(shí)間延時(shí)積分(Time-Delay-Integration,TDI)圖像傳感器通過對相同物體多次曝光并將結(jié)果累加,可以大幅提高圖像的信噪比。目前TDI圖像傳感器技術(shù)主要應(yīng)用電荷耦合器件(Charge-Coupled-Device, CCD)實(shí)現(xiàn),但是CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor,CIS)集成度高、功耗低、抗輻照能力強(qiáng),這些特性使得TDI型CMOS圖像傳感器正成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

2、>　　數(shù)字域累加TDI型CMOS圖像傳感器先將像素輸出的模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter,ADC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,然后通過數(shù)字累加器進(jìn)行累加并得到最終輸出。因此最終圖像傳感器的成像質(zhì)量很大程度上由ADC的性能決定。本課題數(shù)字域TDI圖像傳感器讀出電路中采用列并行循環(huán)(Cyclic)模數(shù)轉(zhuǎn)換器,以獲取較快的轉(zhuǎn)換速度。但在實(shí)際情況下由于電容失配、有限運(yùn)放增益等非理想因素的影響,會導(dǎo)致Cyclic

3、 ADC精度減小,從而使圖像傳感器最終生成的圖像質(zhì)量下降。
　　本文通過對TDI圖像傳感器的工作原理、成像方式、以及累加方案進(jìn)行分析,確定了數(shù)字域累加 TDI-CMOS圖像傳感器的芯片架構(gòu)。然后設(shè)計(jì)了一種用于TDI-CMOS圖像傳感器芯片中的冗余位(Redundant Signed Digit,RSD)編碼Cyclic ADC,并進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)與后仿真驗(yàn)證。在對傳統(tǒng)Cyclic ADC結(jié)構(gòu)中的誤差源進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,針對其中的增益