摘要：为了降低CMOS图像传感器的噪声水平,本文提出了一种基于自适应相关多采样技术的单斜adc,可以根据光强自动选择合适的斜坡信号完成A/D转换。通过在低照度下使用小范围、高增益的斜坡信号进行多采样操作,可以充分降低读出噪声。多斜坡发生器由温度计码电容型DAC实现,此外还分析并校准了斜坡信号的失调电压和增益误差。提出的单斜adc是在标准的110 nm 1P4M工艺下设计仿真的。仿真结果表明:基于自适应相关多采样技术的单斜adc不会增加总A/D转换时间,同时在8倍的前置放大器增益下实现了最低59μV_(rms)的读出噪声。此外当前置放大器为2倍增益时,读出噪声从强光下的211μV_(rms)降低到弱光下的92μV_(rms),噪声的降低对应于7.21 dB信噪比的提高。另外,本文的品质因数为3.77 nV_(rms)·s。

摘要：为解决空间辐射环境引起的列并行单斜式模拟数字转换器(analog to digital converter,adc)中斜坡信号范围不能动态校正的问题,提出一种用于CMOS(complementary metal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器的高精度抗辐射自适应斜坡产生电路设计方法,并对该方法进行了理论分析和验证。仿真实验结果表明:通过dummy像元的设计可以实现输入到输出整个信号环路的闭环自适应负反馈调节;该斜坡产生电路能够在电离总剂量(total ionization dose,TID)效应影响情况下自动调整斜坡信号斜率,从而有效提高斜坡信号的精度。

摘要：针对3D集成式多光谱TDI-CMOS图像传感器的数字化处理和高速读出需求,为了解决与TDICCD探测器的整体布局、物理尺寸和接口的匹配性和一致性问题,研制了适用于五谱段TDICCD的CMOS读出电路芯片。该读出电路芯片创新地设计了一种使用多相位adc时钟、支持相关多次采样的新型列级单斜adc电路结构,实现了TDICCD信号的数字化和高速输出,有效提升了探测器的动态范围和噪声指标。流片测试结果表明:读出电路芯片的功能正常,集成式TDICCD的成像效果良好,新型列级adc工作正常,读出电路以最小9.5μs的行周期输出14 bit数据,相关多次采样具备降低输出信号噪声的作用,实现了TDICCD信号的高精度数字化处理和高速输出,满足3D集成式TDI-CMOS图像传感器的研制要求。

摘要：针对高帧率CMOS图像传感器的应用需求,提出一种结合逐次逼近型(Successive Approximation Register,SAR)和单斜坡(Single Slope,SS)结构的混合型模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,adc)。该adc的分辨率为12位,其中SAR adc实现高6位量化,SS adc实现低6位量化。该adc采用了全差分结构消除采样开关的固定失调并减少非线性误差,同时在SAR adc中采用了异步逻辑电路进一步缩短转换周期。采用110 nm 1P4M CMOS工艺对该电路进行了设计和版图实现,后仿真结果表明,在20 MHz的时钟下,转换周期仅为3.3μs,无杂散动态范围为77.12 dB,信噪失真比为67.38 dB,有效位数为10.90位。