CMOS圖像傳感器中的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器研究.pdf

1、該文是天津市重點科技攻關項目“高性能大動態(tài)范圍CMOS圖像傳感器設計”研究工作的一部分，目的是設計其接口電路——模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。其功能是將傳感器采樣并放大過的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而實現(xiàn)與數(shù)字處理系統(tǒng)的接口，依靠諸如計算機或DSP的強大數(shù)字處理能力完成對圖像的呈現(xiàn)。 基于全定制自頂向下的設計方法，在分析圖像傳感器需求的基礎上，經(jīng)過對各種類型ADC的優(yōu)劣對比后，最終確定使用流水線(Pipeline)結構，因其每一級在完

2、成對一個信號的采樣量化后可立即對新采樣進行處理，所以顯著地提高了數(shù)據(jù)吞吐率，加快了系統(tǒng)速度。文中在已有的框架結構基礎上，對其中的模塊進行了細化設計(包括電路結構設計、功能仿真和版圖設計驗證)。 工藝采用流行的CMOS工藝(Chartered公司0.35微米CMOS雙柵4層金屬N阱工藝)以便和整個傳感器系統(tǒng)更好的兼容，實現(xiàn)片上集成。所用開發(fā)工具為HSPICE和Cadence公司的ComposerSpectre和VIRTUOSO，D

3、RACULA，DIVA。 該文創(chuàng)新點為： 流水線ADC共分4級，分別進行4位、3位、3位、3位的轉(zhuǎn)換，最后采用冗余位校正技術實現(xiàn)10位數(shù)字輸出，既節(jié)省了硬件空間，又保證了轉(zhuǎn)換精度；級間增益模塊中的高性能運放，具有90dB直流增益和近700M的單位增益帶寬，這使流水線ADC在工作時可以兼顧轉(zhuǎn)換速度和精度，采樣速率為20MS/s。運放采用全差分開關電容三級結構，提高了運放的抗干擾能力，共模反饋電路也為開關電容離散型反饋結構，