用于TDI型CMOS圖像傳感器中列級ADC及讀出電路的設(shè)計.pdf

1、時間延遲積分(TDI)型CMOS圖像傳感器可以對同一物體進行多次掃描，并把掃描得到的信號進行低噪聲累加，所以它能夠達到很高的靈敏度和信噪比，非常適合應(yīng)用在暗光拍攝和高速掃描拍攝的條件下，在工業(yè)檢測和航空拍攝等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。ADC及讀出電路是TDI型CMOS圖像傳感器的重要組成部分，列級ADC相對于芯片級ADC，它的處理速度快，相對于像素級ADC，它的面積和功耗小。
　　 本文研究了TDI型CMOS圖像傳感器的工作原理和

2、設(shè)計方案，重點對其中的列級ADC及讀出電路進行了研究和設(shè)計。相對于電流累加方式，電壓累加方式的列FPN和功耗較低；相對于傳統(tǒng)的行滾筒式曝光方式，改進型行滾筒曝光方式對同一物體曝光的一致性更好，所以論文中TDI型CMOS圖像傳感器選用電壓累加和改進型行滾筒曝光方式的方案。對于列級ADC，常用的結(jié)構(gòu)有單斜ADC、逐次逼近ADC、迭代算法ADC等，這幾種結(jié)構(gòu)都能滿足論文指標(biāo)中對ADC的速度要求，但是單斜ADC的功耗低，結(jié)構(gòu)簡單，便于列級版圖實

3、現(xiàn)，所以論文中采用單斜ADC的結(jié)構(gòu)。結(jié)合系統(tǒng)整體的要求，ADC采用誤差校正技術(shù)提高了數(shù)據(jù)精度，采用比較器失調(diào)消除技術(shù)保證了良好的列間一致性，并且后續(xù)讀出電路中采用正反饋型寄存器，提高了電路的可靠性。采用宏利半導(dǎo)體公司的0.18um標(biāo)準CMOS工藝對TDI型CMOS傳感器中列級ADC及讀出電路進行了前仿真驗證、版圖設(shè)計和后仿真驗證。仿真結(jié)果表明ADC的數(shù)據(jù)精度為10位，速度為32K，1024列ADC和讀出電路的總功耗為120mW，這說明論