移動(dòng)檢測(cè)型CIS中低功耗流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).pdf

1、在混合信號(hào)系統(tǒng)中,模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADCs)是負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件,在集成電路日益數(shù)字化的今天,它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined ADC)因其在高速高精度低功耗方面的優(yōu)勢(shì),更是得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要針對(duì)應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域的CMOS圖像傳感器進(jìn)行研究,并基于移動(dòng)檢測(cè)原理設(shè)計(jì)了一款10位精度5M采樣率的流水線ADC,設(shè)計(jì)基于SMIC0.18μ m CMOS工藝。
　　 流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用SHA以

2、及9級(jí)MDAC的電路結(jié)構(gòu),其中MDAC電路采用傳統(tǒng)的1.5bit每位結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)之前,通過Matlab Simulink對(duì)該系統(tǒng)建立模型,在此過程中逐一考慮了KTC噪聲、OTA增益誤差、比較器誤差等非理想因素對(duì)系統(tǒng)精度的影響,并通過相應(yīng)的系統(tǒng)仿真,確定了各級(jí)采樣電容值、OTA增益值等設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　 本論文的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于移動(dòng)檢測(cè)型CIS中流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低功耗實(shí)現(xiàn),主要從系統(tǒng)架構(gòu)以及電路結(jié)構(gòu)兩方面來體現(xiàn)。在系統(tǒng)架構(gòu)方面,根據(jù)相

3、臨兩幀圖像信息是否改變決定流水線ADC工作在開啟模式或關(guān)閉模式,仿真表明,關(guān)閉模式下功耗僅占開啟模式下功耗的32％。在電路結(jié)構(gòu)方面,采用功耗較小的折疊式共源共柵運(yùn)放做為各級(jí)主運(yùn)放；通過在流水線的前幾級(jí)進(jìn)行采樣電容尺寸縮放,降低運(yùn)算放大器的帶寬要求,進(jìn)而減小系統(tǒng)功耗；每級(jí)MDAC中選擇不消耗靜態(tài)功耗又滿足系統(tǒng)要求的動(dòng)態(tài)比較器得到數(shù)字碼;綜合考慮系統(tǒng)功耗與噪聲要求優(yōu)化每級(jí)采樣電容值與運(yùn)放的工作電流。
　　 對(duì)所設(shè)計(jì)的流水線ADC進(jìn)行