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

1、時(shí)間延遲積分(TDI)型CMOS圖像傳感器可以對(duì)同一物體進(jìn)行多次掃描，并把掃描得到的信號(hào)進(jìn)行低噪聲累加，所以它能夠達(dá)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(cè)和航空拍攝等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)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(jí)ADC相對(duì)于芯片級(jí)ADC，它的處理速度快，相對(duì)于像素級(jí)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(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)其中的列級(jí)ADC及讀出電路進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。相對(duì)于電流累加方式，電壓累加方式的列FPN和功耗較低；相對(duì)于傳統(tǒng)的行滾筒式曝光方式，改進(jìn)型行滾筒曝光方式對(duì)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(jìn)型行滾筒曝光方式的方案。對(duì)于列級(jí)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(duì)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(jí)版圖實(shí)

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(zhǔn)CMOS工藝對(duì)TDI型CMOS傳感器中列級(jí)ADC及讀出電路進(jìn)行了前仿真驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)和后仿真驗(yàn)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