量子图像传感器的过采样优化和读出电路设计

作     者：赵彤 高静 徐江涛 聂凯明 Zhao Tong;Gao Jing;Xu Jiangtao;Nie Kaiming

作者机构：天津大学微电子学院天津300072 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 

基　　金：国家自然科学基金(61874096) 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2021年第58卷第24期

页      码：137-145页

摘      要：量子图像传感器(QIS)在不同的过采样位深下信息冗余程度和动态范围(DR)不同,对于读出电路的要求也不同。研究了QIS成像过程中引入的读噪声,优化了QIS成像的数学模型。在动态范围和失调容限的约束下,得到了子像素过采样的最优位深。仿真结果表明,当QIS的成像位深为12 bit、等效满阱容量为4095 electron时,子像素过采样的最佳比特位深是3,为保证区间误码率小于千分之一,读出电路失调应低于0.22 electron。根据采样策略,设计了一种基于复用结构的flash型低噪声读出电路。相对于传统flash型模数变换器(ADC),所提ADC比较器的个数减少了4个,采样频率为10 MSa/s时,功耗降低了17.5%;采样频率为1 MSa/s时,ADC的功耗为116 nW,ADC的失调为0.196 electron。

主 题 词：统计光学 光子计数 量子图像传感器 过采样策略 动态范围 低功耗 低失调 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/LOP202158.2403001

馆 藏 号：203107242...