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(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“高性能大動(dòng)態(tài)范圍CMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)”研究工作的一部分，目的是設(shè)計(jì)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(guò)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)與數(shù)字處理系統(tǒng)的接口，依靠諸如計(jì)算機(jī)或DSP的強(qiáng)大數(shù)字處理能力完成對(duì)圖像的呈現(xiàn)。 基于全定制自頂向下的設(shè)計(jì)方法，在分析圖像傳感器需求的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)對(duì)各種類型ADC的優(yōu)劣對(duì)比后，最終確定使用流水線(Pipeline)結(jié)構(gòu)，因其每一級(jí)在完

2、成對(duì)一個(gè)信號(hào)的采樣量化后可立即對(duì)新采樣進(jìn)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對(duì)其中的模塊進(jìn)行了細(xì)化設(shè)計(jì)(包括電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能仿真和版圖設(shè)計(jì)驗(yàn)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(gè)傳感器系統(tǒng)更好的兼容，實(shí)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(diǎn)為： 流水線ADC共分4級(jí)，分別進(jìn)行4位、3位、3位、3位的轉(zhuǎn)換，最后采用冗余位校正技術(shù)實(shí)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(jí)間增益模塊中的高性能運(yùn)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(shí)可以兼顧轉(zhuǎn)換速度和精度，采樣速率為20MS/s。運(yùn)放采用全差分開關(guān)電容三級(jí)結(jié)構(gòu)，提高了運(yùn)放的抗干擾能力，共模反饋電路也為開關(guān)電容離散型反饋結(jié)構(gòu)，