CIS廣泛應(yīng)用于消費電子、生產(chǎn)科研、軍事國防等領(lǐng)域,隨著CIS的不斷發(fā)展,CIS片上集成ADC陣列,有助于提高系統(tǒng)集成度,增強信噪比,信號抗干擾能力和圖像傳感器讀出速度。目前,人們對CIS的性能有了更多的需求,主要集中在高分辨率、高幀頻、高動態(tài)范圍三個方面。本論文對CIS片上列級ADC進行了研究和設(shè)計,并成功設(shè)計了一款應(yīng)用于CIS的列級SAR ADC。本論文設(shè)計了一款精度為14bit,最高采樣率為10MSPS的基于電荷重分配原理的分段電容式SAR ADC。由于CIS片上列級ADC是陣列結(jié)構(gòu),對面積和功耗的要求相當(dāng)苛刻。但為了提高精度,就必須加大電容面積;加大電容就會增大ADC面積占用、增加功耗、減慢建立時間;提高比較器精度又進一步增大功耗。CIS片上集成SAR ADC的研究核心是在有限的面積內(nèi)采用算法克服電容失配,同時解決比較器噪聲、電路的不完全建立的問題,解決ADC精度、速度、面積、功耗之間的矛盾。本論文設(shè)計采用的是0.18μm 1P4M CMOS工藝,整體芯片面積為4700μm×2000μm。在該芯片上共設(shè)計64路列級SAR ADC,單路列級SAR ADC的版圖面積為760μm×55μm。在1.8V供電電壓下,單路SAR ADC功耗為1.18mW。在采樣時鐘頻率為10MSPS,輸入信號頻率為4.873046875MHz時,電路仿真結(jié)果顯示本論文設(shè)計的SAR ADC有效位數(shù)ENOB為13.19bit,信號與噪聲和失真比SNDR為81.1dB,總諧波失真THD為-82.6dB,無雜散動態(tài)范圍SFDR為82.8dB。該芯片初步測試結(jié)果表明,本論文所設(shè)計的SAR ADC有效位數(shù)為10.20bit,信號與噪聲和失真比SNDR為63.2dB,總諧波失真THD為-69.9d B,無雜散動態(tài)范圍SFDR為71.2dB。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN792;TP212
【部分圖文】：

第一章 緒論2展。其中代表作如圖1.1所示有分辨率高達1億5千萬像素大靶面CIS芯片GMAX3005，以及高靈敏度背照式 CIS 芯片 GSENCE400BSI。圖 1.1 大靶面 CMOS 圖像傳感器 GMAX3005近年來，CIS 在消費電子和專業(yè)領(lǐng)域都取得了巨大成功，除極特殊應(yīng)用場合外，已基本取代了傳統(tǒng)的 CCD 圖像傳感器。CIS 片上集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to DigitalConverter，ADC）陣列，有助于提高系統(tǒng)集成度，增強信噪比，信號抗干擾能力和圖像傳感器讀出速度。目前，對 CIS 的性能有了更多的需求，體現(xiàn)在下面的三個關(guān)鍵指標：（1）高分辨率。早期的 CIS 分辨率是 VGA（640 480）級別；目前主流高清晰度電視（High Definition Television

圖 1.1 大靶面 CMOS 圖像傳感器 GMAX3005IS 在消費電子和專業(yè)領(lǐng)域都取得了巨大成功，除極特殊應(yīng)統(tǒng)的 CCD 圖像傳感器。CIS 片上集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AC）陣列，有助于提高系統(tǒng)集成度，增強信噪比，信號抗干度。目前，對 CIS 的性能有了更多的需求，體現(xiàn)在下面的辨率。早期的 CIS 分辨率是 VGA（640 480）級別；目前主inition Television，HDTV）制式中，1080p 要求單芯片彩色素，4K 級別為 3 千萬像素；下一代 8K 版的超高清晰度電vision，UHDTV），對應(yīng)單芯片彩色 CIS 需要 1.3 億像素。

圖 3.10 SARADC 傳統(tǒng)二進制權(quán)重查找方式 ADC 轉(zhuǎn)換和比較過程中可能存在的 DAC 電壓不完全建立較器噪聲導(dǎo)致的錯誤比較等，都會使得 SAR 邏輯控制單元電壓進而產(chǎn)生錯誤的 DAC 輸出電壓。a）所示，以一個采用二進制電容權(quán)重的 SARADC 的前 4 位輸入電壓被劃分為 16 個數(shù)量級， 為初始輸入模擬信號電能輸出的 16 個數(shù)量級的閾值電壓。在比較過程中，比較比較結(jié)果，在第一次比較過程中，輸入信號電壓 低于 DA下降 8 個數(shù)量級再次進行比較，依次類推完成 SAR ADb）所示，在采用二進制電容權(quán)重的 SARADC 的第二次比 DAC 輸出電壓差值很小，由于可能存在的比較器噪聲、D
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本文編號：2859161