無透鏡成像系統(tǒng)的出現(xiàn)使得細(xì)胞檢測技術(shù)向低成本、便攜化的方向發(fā)展,CMOS圖像傳感器作為系統(tǒng)中的成像部件,需有良好的圖像采集能力。然而,該系統(tǒng)得到的細(xì)胞圖像分辨率較低,且局部區(qū)域灰度值較接近,導(dǎo)致對(duì)比度下降無法快速分辨圖像內(nèi)容。這是因?yàn)閳D像傳感器中所用的線性ADC電路處理的是均勻的信號(hào)范圍,對(duì)于低對(duì)比度區(qū)域的信號(hào)則無法進(jìn)行良好的線性轉(zhuǎn)換。通過對(duì)細(xì)胞圖像局部對(duì)比度提高的研究得知,需要采用一種非線性ADC電路結(jié)構(gòu),處理不均勻的輸入信號(hào)范圍。利用SS ASC(single-slope ADC,SS ADC)和特殊多頻計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)了一種10-bit的非線性ADC電路,它主要由斜坡發(fā)生器、比較器和計(jì)數(shù)器等模塊組成。其中子模塊斜坡發(fā)生器是基于電流舵DAC結(jié)構(gòu),采用5+3+4的分段譯碼方式增加電流匹配性減小電路面積:比較器采用含有級(jí)聯(lián)預(yù)放大器的再生比較器結(jié)構(gòu)以達(dá)到系統(tǒng)對(duì)精度和速度的要求;為滿足細(xì)胞圖像重點(diǎn)區(qū)域細(xì)量化和非重點(diǎn)區(qū)域粗量化的處理,計(jì)數(shù)器設(shè)有多種參考頻率,可根據(jù)不同輸入類型進(jìn)行重新配置。采用UMC 110 nm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完成了非線性ADC原理圖和版圖的設(shè)計(jì)與仿真,由前仿真得到該電路線性模式下的有效位數(shù)是9.04-bit,信噪比是57.8 dB:通過非線性模式下的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)得到了低對(duì)比度工作模式和高對(duì)比度工作模式下的非線性響應(yīng)曲線,其靜態(tài)特性微分非線性為+0.34 LSB～-0.34 LSB,積分非線性為+0.78 LSB～-0.98 LSB。整體電路的版圖面積為920 μm×750 μm,后仿真電路功耗為16.398 mW。最后,通過MATLAB軟件分別模擬數(shù)字對(duì)比度拉伸算法和非線性ADC處理細(xì)胞圖像的效果,可以得到后者處理下的重點(diǎn)區(qū)域灰度平均梯度由9.39×103增加到1.14×104,對(duì)比驗(yàn)證了非線性ADC處理下的圖像細(xì)節(jié)更豐富。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;TP212
【部分圖文】：

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文為柵壓自舉開關(guān)在時(shí)域中的仿真波形 在 20MHz 的時(shí)鐘控制下，過 CLK 高電平采樣低電平保持，得到紅色的輸出信號(hào) Vout，幅值采樣管 Ms 的柵壓信號(hào)，從圖中可以看出 Vin 與 VG的差值為恒定恒定，較普通開關(guān)改善了電阻的非線性影響

圖 3-6 柵壓自舉開關(guān)電路的輸入輸出波形圖Fig.3-6 Input and Output Waveform of Gate-Voltage Boost Strap Switch柵壓自舉開關(guān)在頻域下的仿真波形 為驗(yàn)證最差條件下的結(jié)果樣周期，輸入采樣頻率為 2.09MHz 的正弦信號(hào)，對(duì)得到的輸T 處理，從頻譜結(jié)果中可以看出柵壓自舉開關(guān)的有效位數(shù)為 1DC 的要求，避免了采樣開關(guān)因電阻變化產(chǎn)生的非線性影響 0.26 dB，信納比為 67.53 dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍為 67.57 dB，也

圖 3-11 分段比和面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.3-11 Correlation between Segmentation Ratio andArea的設(shè)計(jì)可知本文的 DAC 用 5+3+4 的分段譯碼結(jié)構(gòu)，而且單位流源陣列的電流值則分別為 1 μA 2 μA 4 μA 8 μA，和高 5 位溫度計(jì)碼的電流源陣列分別為 7 個(gè) 16μA 和 3所以必須注意各個(gè)電流源之間的匹配性 同一種工藝制造際尺寸也不一定相同，最終導(dǎo)致晶體管的閾值 溝道長有微小偏差，這些誤差都是隨機(jī)性的，雖然無法避免但準(zhǔn)偏差與其尺寸的關(guān)系如式(3-8)表示[39]：222242( )THVIGS THWLV V IAA = + Aβ都是由工藝決定，VGS-VTH是 MOS 管的過驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)單位電流標(biāo)準(zhǔn)偏差成反比，所以為減小電流源的匹配

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 肖漢武;;關(guān)于CMOS圖像傳感器封裝標(biāo)準(zhǔn)的探討[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn);2018年01期

2 ;解析CMOS圖像傳感器技術(shù)及未來發(fā)展[J];電子元器件與信息技術(shù);2018年03期

3 ;X-Class CMOS圖像傳感器平臺(tái)[J];今日電子;2018年05期

4 ;新市場帶來新機(jī)遇 CMOS圖像傳感器增速破紀(jì)錄[J];傳感器世界;2018年05期

5 ;最小內(nèi)窺鏡高清圖像傳感器[J];傳感器世界;2018年06期

6 姚洪濤;李曉寧;田青青;;5T結(jié)構(gòu)全局曝光CMOS圖像傳感器的研究與設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(專業(yè)版);2018年31期

7 王景楠;聶勁松;;超連續(xù)譜光源輻照可見光CMOS圖像傳感器的實(shí)驗(yàn)研究[J];紅外與激光工程;2017年01期

8 ;安森美半導(dǎo)體擴(kuò)展領(lǐng)先的圖像傳感器陣容用于光照度低于1勒克斯的成像應(yīng)用[J];世界電子元器件;2017年04期

9 游鵬程;桑文華;嚴(yán)小軍;廖波勇;;淺談小型化星敏感器圖像傳感器的選型及其靈敏度提高方法[J];導(dǎo)航與控制;2016年01期

10 ;新型高性能柔性紫外圖像傳感器[J];光電工程;2017年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 韓冰;李俊霖;馬洪濤;袁理;楊永強(qiáng);唐延甫;蘭太吉;;CMOS圖像傳感器測試技術(shù)研究[A];第十七屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)交流會(huì)摘要集[C];2018年

2 潘京生;郭一亮;顧燕;李燕紅;孫建寧;張勤東;蘇德坦;;用于晝夜視覺的微光CMOS圖像傳感器[A];國防光電子論壇第二屆新型探測技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2015年

3 龍彎;楊海峰;王睿;;CMOS圖像傳感器技術(shù)與市場發(fā)展現(xiàn)狀研究[A];第十三屆全國物理力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2014年

4 劉昌舉;祝曉笑;白雪平;吳治軍;楊雄敏;;高動(dòng)態(tài)范圍CMOS圖像傳感器研究進(jìn)展[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

5 孟祥提;康愛國;黃強(qiáng);;γ射線輻照對(duì)數(shù)字型彩色CMOS圖像傳感器輸出特性的影響[A];第三屆北京核學(xué)會(huì)核應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

6 陳慧敏;栗蘋;閆曉鵬;孫建強(qiáng);李昆;;CMOS圖像傳感器的最新進(jìn)展及其應(yīng)用[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

7 顏學(xué)龍;郭建峰;;CMOS圖像傳感器噪聲分析及抑制技術(shù)[A];2007'中國儀器儀表與測控技術(shù)交流大會(huì)論文集（二）[C];2007年

8 薛院院;王祖軍;劉靜;何寶平;唐本奇;姚志斌;劉敏波;盛江坤;馬武英;董觀濤;;星用CMOS圖像傳感器在軌質(zhì)子輻照損傷蒙特卡羅模擬研究[A];2016第八屆全國計(jì)算物理會(huì)議報(bào)告文集[C];2016年

9 祝曉笑;劉昌舉;吳治軍;楊熊敏;;1024X1024CMOS圖像傳感器隨機(jī)開窗口的兩種實(shí)現(xiàn)方案[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

10 董建婷;董杰;楊小樂;;面陣CMOS圖像傳感器性能測試及圖像處理研究[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 顧鴻儒;圖像傳感器市場井噴 廠商新品爭奪戰(zhàn)開打[N];中國電子報(bào);2018年

2 記者 吳長鋒 通訊員 周慧;新材料讓圖像傳感器“身段”變?nèi)彳沎N];科技日?qǐng)?bào);2017年

3 王小龍;德開發(fā)出新型有機(jī)圖像傳感器[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

4 ;擁抱主流[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

5 郭長佑;CMOS圖像傳感器評(píng)介[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

6 郭長佑;CMOS圖像傳感器之技術(shù)推進(jìn)[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

7 吳宗翰 DigiTimes;Avago：不會(huì)加入圖像傳感器分辨率競賽[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

8 何小明 編譯;多媒體擴(kuò)大圖像傳感器應(yīng)用[N];中國電子報(bào);2003年

9 聞佳音;CMOS圖像傳感器開始成為熱點(diǎn)[N];電子報(bào);2005年

10 ;誰是新一代圖像傳感器的主流？[N];電子資訊時(shí)報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張鶴玖;應(yīng)用于光流體顯微鏡的TDI CMOS圖像傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安理工大學(xué);2019年

2 崔霜;基于CCPT的寬動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器的研究[D];吉林大學(xué);2018年

3 殷建軍;農(nóng)田無線圖像傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

4 李曉晨;應(yīng)用于監(jiān)控安防領(lǐng)域的CMOS圖像傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2013年

5 裴志軍;高性能CMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2004年

6 潘銀松;像素級(jí)CMOS數(shù)字圖像傳感器的研究[D];重慶大學(xué);2005年

7 張文普;高性能X射線CMOS圖像傳感器及應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2005年

8 劉智;CMOS圖像傳感器在星敏感器中應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2004年

9 付賢松;CMOS圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2006年

10 谷林;基于CMDS圖像傳感器的嵌入式二維準(zhǔn)直測角系統(tǒng)[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬西;基于圖像傳感器復(fù)合模式噪聲的物理不可克隆函數(shù)[D];浙江大學(xué);2018年

2 劉昱君;基于接收信號(hào)強(qiáng)度及圖像傳感器的室內(nèi)可見光定位優(yōu)化算法的研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

3 岳童;TDI CMOS圖像傳感器累加和量化電路研究[D];西安理工大學(xué);2019年

4 蔣志強(qiáng);應(yīng)用于CMOS圖像傳感器中高PSR LDO的研究[D];西安理工大學(xué);2019年

5 劉尕;CMOS圖像傳感器中列級(jí)全差分SAR/SS ADC的研究[D];西安理工大學(xué);2019年

6 解苗;應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的非線性ADC[D];西安理工大學(xué);2019年

7 朱偉俊;基于圖像傳感器的可見光通信室內(nèi)定位算法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2018年

8 彭亮多;用于CMOS時(shí)域圖像傳感器的高穩(wěn)定性物理不可克隆函數(shù)設(shè)計(jì)[D];深圳大學(xué);2018年

9 黃枝建;CMOS全局曝光像元設(shè)計(jì)[D];南京大學(xué);2019年

10 徐爽;全局曝光CMOS圖像傳感器研究[D];天津大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2829589