模擬域CMOS-TDI圖像傳感器中讀出電路研究與設(shè)計(jì).pdf

1、線陣圖像傳感器是一類特殊的圖像傳感器，其僅通過一行有效的感光像素以掃描拍攝的形式來獲取二維圖像信息。這種特殊的工作方式使獲得高分辨率的圖像成為可能，因此線陣圖像傳感器特別適合應(yīng)用于空間成像、醫(yī)療成像和工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域。但其像素的曝光時(shí)間受傳感器相對被拍攝物體的移動速度限制，因此傳感器的信噪比會受限，尤其在低照度高速運(yùn)動的場合下其信噪比嚴(yán)重惡化?？赏ㄟ^時(shí)間延時(shí)積分的方法提升其信噪比，這種工作模式通過對相同物體進(jìn)行多次曝光并將曝光結(jié)果進(jìn)行累加

2、，累加過程中信號能量增長速度大于噪聲能量增長速度，實(shí)現(xiàn)信噪比提升的作用。
　　本文重點(diǎn)研究了深亞微米 CMOS工藝下時(shí)間延時(shí)積分線陣圖像傳感器芯片中讀出電路的關(guān)鍵技術(shù)。具體研究了CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并針對設(shè)計(jì)難點(diǎn)，分別對CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的曝光方式、信號累加方式和芯片架構(gòu)進(jìn)行了研究，基于這些研究對CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器進(jìn)行了行為級建模仿真，最后通過改進(jìn)的Along-Track-Rollin

3、g曝光方式保證了同列像素對相同物體曝光的同步性，并通過合理設(shè)計(jì)像素感光區(qū)占整個(gè)像素區(qū)域的百分比降低傳感器MTF值的損失；研究了模擬域累加CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的讀出電路，設(shè)計(jì)了128級模擬信號累加器，并對其噪聲特性進(jìn)行了分析；研究了芯片級 CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的讀出電路，設(shè)計(jì)了增益區(qū)間為1到4的64級低功耗增益可編程放大器，通過結(jié)合運(yùn)放共享技術(shù)與動態(tài)偏置技術(shù)，使用單個(gè)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)兩級流水線型 DPGA的增益控制，其運(yùn)放偏置