隨著三維成像技術的創(chuàng)新與發(fā)展,基于飛行時間（Time of Flight,TOF）法的3D圖像傳感器因具有魯棒性高、體積小、成像速度快等特點,近年來已經成為該領域的研究熱點。模數轉換器（Analog to Digital Converter,ADC）作為TOF傳感器的核心模塊,其性能是決定傳感器成像質量及測距精度的關鍵因素。因此,對于該傳感器中模數轉換器的研究具有重要意義。本文通過對TOF傳感器成像及測距機理的研究與分析,設計了一款應用于TOF傳感器中的列并行模數轉換器。結合實際應用需求及對幾種列并行模數轉換器的分析與比較,本文設計的ADC采用單斜結構實現,并確定了精度為11bit,采樣速率為66.67KSps,量化范圍為2.4～2.8V的設計目標。設計的ADC由斜坡發(fā)生器、比較器、計數器、寄存器及時序電路組成。在斜坡發(fā)生器的設計中,本文采用內部自校準技術,有效的解決了斜坡發(fā)生器斜率偏移對系統精度的影響;在比較器的設計中,本文采用單級預放大與動態(tài)鎖存級聯的方式,并采用了輸入失調消除技術,在節(jié)省功耗的同時抑制了失調電壓對系統的影響;在計數器的設計中采用格雷碼計數,有效的降低了誤碼現象。本... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要??
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現狀
    1.3 本文研究內容及結構安排
2 TOF傳感器量化電路概述
    2.1 TOF傳感器的工作原理
    2.2 模數轉換器性能參數
        2.2.1 靜態(tài)性能參數
        2.2.2 動態(tài)性能參數
    2.3 常見列并行模數轉換器簡介
        2.3.1 單斜模數轉換器
        2.3.2 逐次逼近模數轉換器
        2.3.3 循環(huán)模數轉換器
    2.4 本章小結
3 TOF傳感器中模數轉換器的設計
    3.1 模數轉換器的設計目標
    3.2 斜坡發(fā)生器的設計
        3.2.1 斜坡發(fā)生器的典型結構
        3.2.2 自校準斜坡發(fā)生器的工作原理
        3.2.3 自校準斜坡發(fā)生器穩(wěn)定性分析
        3.2.4 斜坡發(fā)生器中運算放大器的設計
        3.2.5 自校準斜坡發(fā)生器的仿真
    3.3 比較器的設計
        3.3.1 比較器基礎
        3.3.2 鎖存器的設計
        3.3.3 預放大電路的設計
        3.3.4 輸出緩沖電路設計
        3.3.5 失調消除電路設計
        3.3.6 比較器整體電路及仿真
    3.4 數字模塊電路設計
        3.4.1 格雷碼計數器的設計
        3.4.2 鎖存寄存器的設計
    3.5 整體功能仿真與分析
    3.6 本章小結
4 版圖設計與后仿真驗證及測試
    4.1 整體版圖設計
    4.2 關鍵模塊電路版圖設計
        4.2.1 自校準斜坡發(fā)生器版圖設計
        4.2.2 比較器版圖設計
    4.3 后仿真結果分析
        4.3.1 自校準斜坡發(fā)生后仿真驗證
        4.3.2 比較器后仿真驗證
        4.3.3 整體電路后仿真驗證
    4.4 芯片測試
        4.4.1 ADC測試結果
        4.4.2 整體芯片測試結果
    4.5 本章小結
5 總結與展望
    5.1 研究工作總結
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間主要研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于飛行時間的三維成像研究進展和發(fā)展趨勢[J]. 侯飛,韓豐澤,李國棟,孫怡,孫志斌.  導航與控制. 2018(05)
[2]基于飛行時間法的紅外相機研究綜述[J]. 郭寧博,陳向寧,薛俊詩.  兵器裝備工程學報. 2017(03)
[3]一種用于CMOS圖像傳感器的10位高速列級ADC[J]. 姚素英,徐文靜,高靜,聶凱明,徐江濤.  天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2014(03)
[4]高速列并行10位模數轉換電路的設計[J]. 高靜,姚素英,徐江濤,史再峰.  天津大學學報. 2010(06)
[5]用于CMOS圖像傳感器的列并行RSD循環(huán)ADC[J]. 張娜,姚素英,張鈺.  光電子.激光. 2008(09)
[6]格雷碼計數器的低功耗分析與設計[J]. 葉衛(wèi)東,謝建華.  兵工自動化. 2006(04)

博士論文
[1]應用于光流體顯微鏡的TDI CMOS圖像傳感器關鍵技術研究[D]. 張鶴玖.西安理工大學 2019
[2]飛行時間法無掃描三維成像攝像機的機理和特性研究[D]. 潘華東.浙江大學 2010

碩士論文
[1]CMOS圖像傳感器中列級全差分SAR/SS ADC的研究[D]. 劉尕.西安理工大學 2019
[2]應用于CMOS圖像傳感器中高PSR LDO的研究[D]. 蔣志強.西安理工大學 2019
[3]基于TDC技術的TDI型CIS中列級ADC的研究與設計[D]. 于婧.天津大學 2014



本文編號：3152644