雖然CMOS圖像傳感器技術(shù)得到快速的發(fā)展,但高幀頻、高分辨率、大動態(tài)范圍和小面積CMOS圖像傳感器的研究仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。針對CMOS圖像傳感器的發(fā)展需求,對決定CMOS圖像傳感器性能的關(guān)鍵模塊列并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter,ADC）,在高速、高精度、小面積和低功耗等方面提出了更高的要求。通過對幾種列ADC的分析和對比,結(jié)合逐次逼近ADC（Successive Approximation Register ADC,SAR ADC）和單斜坡 ADC（Single Slope ADC,SS ADC）各自的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,本文設(shè)計了一款12-bit全差分SAR/SS ADC。該ADC高六位和低六位分別采用SAR ADC和SS ADC結(jié)構(gòu),即避免了全部采用SAR ADC造成面積過大的問題,同時也提高的SS ADC的轉(zhuǎn)換速度,在速度和面積上達(dá)到了很好的折衷。全差分SAR/SS ADC采用差分結(jié)構(gòu),較傳統(tǒng)的單端兩步式ADC具有更好的噪聲抑制能力,消除了采樣開關(guān)引起的固定失調(diào),減小了噪聲誤差。SAR ADC進(jìn)行高六位的量化,其電容陣列采用2+4分段方式,減小了整個... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

IMX400各層結(jié)構(gòu)（a）頂層像素層；（b）中間DRAM層；（c）底層處理電路

S 圖像傳感器中 ADC 類型 作為 CIS 中模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的橋梁，目前 CIS 中 ADC 架構(gòu)級 ADC、列并行 ADC、芯片級 ADC[29]。級 ADC級 ADC 是指將 ADC 和一個像素或周圍的幾個像素集成在一起。CI產(chǎn)生電壓信號，然后該電壓信號輸入到像素內(nèi)的 ADC 量化成數(shù)字碼，級 ADC 的結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。從光電二極管曝光到 ADC 將模擬電在像素單元內(nèi)完成，像素單元內(nèi)信號處理的路徑短，減少了信號傳輸了信噪比，且像素單元輸出為數(shù)字碼，不需要考慮輸出后噪聲對其信 集成在 CIS 中的每個像素內(nèi)，整個像素陣列可以同時完成曝光，然電壓信號進(jìn)行量化，用較低速的 ADC 即可實現(xiàn)具有較高幀頻的圖像素都集成一個 ADC，極大地增加了芯片的面積，且像素陣列增加一將增加一倍，呈線性關(guān)系。光電二極管和 ADC 在版圖中的位置及面計難度，且像素單元內(nèi)大部分面積被 ADC 占據(jù)，導(dǎo)致像素的填充因低，導(dǎo)致其無法應(yīng)用于高分辨率，小面積的圖像傳感器。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文ADC 的圖像傳感器，其圖像處理速度是像素陣列的像其速度受到像素個數(shù)和 ADC 轉(zhuǎn)換速度的影響，要提高個數(shù)，但會造成 CIS 分辨率的降低；而提高 ADC 計難度上也會相應(yīng)的增加。因此，對于采用芯片級 ADADC 速度與像素陣列之間進(jìn)行折衷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CMOS圖像傳感器及其發(fā)展趨勢[J]. 倪景華,黃其煜.  光機(jī)電信息. 2008(05)

博士論文
[1]光流體顯微鏡中CMOS圖像傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 呂楠.西安理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]激光氣體傳感器中動態(tài)范圍可調(diào)量化電路的研究[D]. 李可人.西安理工大學(xué) 2018
[2]氣體檢測系統(tǒng)中寬動態(tài)范圍激光器驅(qū)動電路的研究[D]. 陳玉杰.西安理工大學(xué) 2018
[3]基于65nm CMOS的10位低功耗逐次逼近ADC[D]. 孫甜甜.西安郵電大學(xué) 2016
[4]用于線陣CMOS圖像傳感器的高速大動態(tài)范圍讀出及量化電路設(shè)計[D]. 楊聰杰.天津大學(xué) 2016
[5]基于TDC技術(shù)的TDI型CIS中列級ADC的研究與設(shè)計[D]. 于婧.天津大學(xué) 2014



本文編號：2987033