用于CMOS圖像傳感器的高精度列并行single-slopeADC.pdf

1、隨著數(shù)碼技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù),以及網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,CMOS圖像傳感器成為當(dāng)前以及未來市場(chǎng)關(guān)注的對(duì)象.目前CMOS圖像傳感器主要朝著高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、超微型化、數(shù)字化、多功能化的方向發(fā)展.這給電路設(shè)計(jì)尤其是模擬電路的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).作為模擬與數(shù)字電路的關(guān)鍵接口,高性能的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要. 本文對(duì)現(xiàn)今的各種模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,針對(duì)CMOS圖像傳感器對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器高數(shù)據(jù)吞吐量和高

2、精度的要求,選擇了列并行single-slope模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為研究重點(diǎn).論文從原理入手,系統(tǒng)分析了列并行single-slope結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能與特性,根據(jù)功能講模數(shù)轉(zhuǎn)換器劃分為數(shù)模轉(zhuǎn)換器、采樣保持電路、比較器、讀出電路、基準(zhǔn)電壓源和數(shù)字模塊,并分別就各子模塊予以研究.在列并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器理論的研究基礎(chǔ)上著手實(shí)際電路的設(shè)計(jì). 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有: (1)選擇列并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器,特別適用于圖像傳感器高數(shù)據(jù)吞吐量的要求,并有

3、利于圖像傳感器向大像素陣列擴(kuò)展. (2)采樣保持電路,通過兩次采樣,消除CMOS圖像傳感器中的FPN噪聲. (3)比較器,采用輸入失調(diào)電壓存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),在縮小面積和降低功耗的同時(shí),達(dá)到了高精度的要求. 該ADC在0.35um工藝下成功流片驗(yàn)證,測(cè)試結(jié)果表明,該ADC,在50MS/s的高數(shù)據(jù)吞吐量下,實(shí)現(xiàn)了CMOS圖像傳感器的8位精度的設(shè)計(jì)要求和17.35mW的低功耗,以及0.62mm<'2>的芯片面積.ADC的DNL