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基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法 被引量:1
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作者 郭仲杰 苏昌勖 +3 位作者 许睿明 程新齐 余宁梅 李晨 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期486-499,共14页
针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方... 针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑. 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 列并行adc 单斜式adc 两步式 全并行 时间数字转换器
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面向亿级CMOS图像传感器的高速全并行两步式ADC设计方法 被引量:1
2
作者 郭仲杰 许睿明 +3 位作者 程新齐 余宁梅 苏昌勖 李晨 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2067-2075,共9页
针对传统单斜式模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行两步式ADC设计方法,该ADC设计方法基于时间共享和... 针对传统单斜式模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行两步式ADC设计方法,该ADC设计方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时针对两步式结构在采样过程中的电荷注入和时钟馈通问题,提出了一种基于误差同步存储技术的误差校正方法,消除了采样电路非理想因素对ADC性能的影响.本文基于55 nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压为3.3 V,数字电压为1.2 V,时钟频率为250 MHz,输入信号为1.472 V的设计条件下,本文设计实现的13 bit ADC转换时间为512 ns,DNL(Differential NonLinearity)为+0.8/-0.8LSB,INL(Integral NonLinearity)为+2.1/-3.5LSB.信噪失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR)达到70 dB,有效位数为11.33 bit,列级功耗为47μW.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,使ADC转换速率提高了74.4%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑. 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 列并行adc 单斜式adc 两步式 全并行
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一种用于CMOS图像传感器的10位高速列级ADC 被引量:2
3
作者 姚素英 徐文静 +2 位作者 高静 聂凯明 徐江涛 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期243-248,共6页
提出了一种适用于高速小尺寸像素的列级ADC,该ADC采用单斜ADC(single-slope ADC,SS ADC)与逐次逼近ADC(successive-approximation ADC,SA ADC)相结合的方式在提高模数转换速度的同时减小了芯片面积.SS ADC实现5位粗量化,SA ADC实现5位... 提出了一种适用于高速小尺寸像素的列级ADC,该ADC采用单斜ADC(single-slope ADC,SS ADC)与逐次逼近ADC(successive-approximation ADC,SA ADC)相结合的方式在提高模数转换速度的同时减小了芯片面积.SS ADC实现5位粗量化,SA ADC实现5位细量化,SA ADC中5位分段电容DAC的桥接电容采用单位电容并利用区间交叠方式实现了误差校正.采用GSMC 0.18,μm 1P4M标准CMOS工艺对电路进行设计,仿真结果表明:所提出的列级ADC在167,kHz/s采样率和3.3,V电源电压下,有效位数9.81,每列功耗0.132,mW,速度比传统SS ADC提高了22倍. 展开更多
关键词 CMOS图像传感器
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基于自适应相关多采样技术的CMOS图像传感器列级单斜ADC设计 被引量:4
4
作者 高静 衡佳伟 +1 位作者 聂凯明 徐江涛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期504-514,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 单斜adc 自适应相关多采样 低噪声 信噪比
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单斜率ADC行为级建模与仿真 被引量:2
5
作者 王婷婷 周云 +1 位作者 于军胜 蒋亚东 《微处理机》 2011年第2期14-16,共3页
设计了一种基于Matlab Simulink的8bit单斜率型(single-slope)模数转换器(Analog-to-Digital Converter ADC)的系统模型,此模型充分考虑实际电路中存在的多种非理想效应。通过对一个8bit single-slope进行行为级仿真,对single-slope AD... 设计了一种基于Matlab Simulink的8bit单斜率型(single-slope)模数转换器(Analog-to-Digital Converter ADC)的系统模型,此模型充分考虑实际电路中存在的多种非理想效应。通过对一个8bit single-slope进行行为级仿真,对single-slope ADC的静态特性和动态特性进行了分析,得出的有效参数可以有效地指导实际电路的设计。 展开更多
关键词 单斜率adc 系统设计 行为级仿真
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High Speed Column-Parallel CDS/ADC Circuit with Nonlinearity Compensation for CMOS Image Sensors
6
作者 姚素英 杨志勋 +1 位作者 赵士彬 徐江涛 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2011年第2期79-84,共6页
A high speed column-parallel CDS/ADC circuit with nonlinearity compensation is proposed in this paper.The correlated double sampling (CDS) and analog-to-digital converter (ADC) functions are integrated in a threephase... A high speed column-parallel CDS/ADC circuit with nonlinearity compensation is proposed in this paper.The correlated double sampling (CDS) and analog-to-digital converter (ADC) functions are integrated in a threephase column-parallel circuit based on two floating gate inverters and switched-capacitor network.The conversion rate of traditional single-slope ADC is speeded up by dividing quantization to coarse step and fine step.A storage capacitor is used to store the result of coarse step and locate the section of ramp signal of fine step,which can reduce the clock step from 2 n to 2 (n/2+1).The floating gate inverters are implemented to reduce the power consumption.Its induced nonlinear offset is cancelled by introducing a compensation module to the input of inverter,which can equalize the coupling path in three phases of the proposed circuit.This circuit is designed and simulated for CMOS image sensor with 640×480 pixel array using Chartered 0.18μm process.Simulation results indicate that the resolution can reach 10-bit and the maximum frame rate can reach 200 frames/s with a main clock of 10MHz.The power consumption of this circuit is less than 36.5μW with a 3.3V power supply.The proposed CDS/ADC circuit is suitable for high resolution and high speed image sensors. 展开更多
关键词 CMOS image sensor two-step single-slope adc nonlinear offset compensation high speed low power consumption
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10-Bit Single-Slope ADC with Error Calibration for TDI CMOS Image Sensor
7
作者 高岑 姚素英 +2 位作者 杨志勋 高静 徐江涛 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2013年第4期300-306,共7页
A 10-bit single-slope analog-to-digital converter (ADC) for time-delay-integration CMOS image sensor was proposed. A programmable ramp generator was applied to accomplish the error calibration and improve the linearit... A 10-bit single-slope analog-to-digital converter (ADC) for time-delay-integration CMOS image sensor was proposed. A programmable ramp generator was applied to accomplish the error calibration and improve the linearity. The ADC was fabricated in a 180 nm 1P4M CMOS process. Experimental results indicate that the differential nonlinearity and integral nonlinearity were 0.51/-0.53 LSB and 0.63/-0.71 LSB, respectively. The sampling rate of the ADC was 32 kHz. 展开更多
关键词 single-slope adc error calibration CMOS image sensor
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14位Single-slope ADC行为级建模与仿真 被引量:1
8
作者 王玉娇 黄静 +2 位作者 孙玲 韩笑 邓洪海 《现代电子技术》 北大核心 2018年第16期104-107,共4页
单斜率型模/数转换器以其简单的结构、较高的分辨率和易于集成的优势,在红外焦平面读出电路设计中被广泛应用。基于Matlab软件环境下的Simulink工具,建立了一个14位Single-slope ADC的系统模型。其充分讨论Simulink工具下电路各单元模... 单斜率型模/数转换器以其简单的结构、较高的分辨率和易于集成的优势,在红外焦平面读出电路设计中被广泛应用。基于Matlab软件环境下的Simulink工具,建立了一个14位Single-slope ADC的系统模型。其充分讨论Simulink工具下电路各单元模块的具体实现和信号间的时序关系,给出电路的行为级仿真结果,为Single-slope ADC的集成电路设计与实现提供参考。 展开更多
关键词 单斜模/数转换器 行为级建模 红外焦平面 SIMULINK 集成电路设计 功能仿真
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A low-power high-quality CMOS image sensor using 1.5 V 4T pinned photodiode and dual-CDS column-parallel single-slope ADC
9
作者 Wenjing Xu Jie Chen +3 位作者 Zhangqu Kuang Li Zhou Ming Chen Chengbin Zhang 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2022年第8期53-59,共7页
This paper presents a low-power high-quality CMOS image sensor(CIS)using 1.5 V 4T pinned photodiode(4T-PPD)and dual correlated double sampling(dual-CDS)column-parallel single-slope ADC.A five-finger shaped pixel layer... This paper presents a low-power high-quality CMOS image sensor(CIS)using 1.5 V 4T pinned photodiode(4T-PPD)and dual correlated double sampling(dual-CDS)column-parallel single-slope ADC.A five-finger shaped pixel layer is proposed to solve image lag caused by low-voltage 4T-PPD.Dual-CDS is used to reduce random noise and the nonuniformity between columns.Dual-mode counting method is proposed to improve circuit robustness.A prototype sensor was fabricated using a 0.11μm CMOS process.Measurement results show that the lag of the five-finger shaped pixel is reduced by 80%compared with the conventional rectangular pixel,the chip power consumption is only 36 mW,the dynamic range is 67.3 dB,the random noise is only 1.55 e^(-)_(rms),and the figure-of-merit is only 1.98 e^(-)·nJ,thus realizing low-power and high-quality imaging. 展开更多
关键词 CMOS image sensor 4T pinned photodiode single-slope adc correlated double sample counting method
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基于15位像素级模数转换器的640×512规格中波红外成像用48 mW数字读出电路 被引量:2
10
作者 于善哲 张雅聪 +6 位作者 牛育泽 周晔 卓毅 马丁 鲁文高 陈中建 李向阳 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期785-791,共7页
提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低... 提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构,仅占约54μm^(2)面积,以满足15μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512规格的数字读出电路。测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me^(-)。在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116μV,峰值信噪比为84 dB。 展开更多
关键词 红外焦平面阵列 数字读出电路 像素级单斜率模数转换器 功耗自适应比较器
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一种用于CMOS图像传感器的高精度抗辐射自适应斜坡产生电路设计 被引量:2
11
作者 李闯泽 韩本光 +1 位作者 何杰 吴龙胜 《武汉大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期304-314,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 单斜adc 斜坡发生器 抗辐射 自适应 微分非线性 积分非线性
原文传递
一种应用于非制冷焦平面读出电路的?非线性辐射补偿型ADC设计 被引量:1
12
作者 阙隆成 杜一颖 +2 位作者 周云 吕坚 蒋亚东 《红外技术》 CSCD 北大核心 2014年第1期26-30,36,共6页
针对非制冷红外探测器系统,设计了一种具有辐射非线性补偿功能的ADC结构。首先分析了辐射非线性对微测辐射热计的特性的影响,利用非线性单斜率ADC(Nonlinear Single-Slope ADC)对非线性辐射引起的微测辐射热计的特性的变化进行补偿,实现... 针对非制冷红外探测器系统,设计了一种具有辐射非线性补偿功能的ADC结构。首先分析了辐射非线性对微测辐射热计的特性的影响,利用非线性单斜率ADC(Nonlinear Single-Slope ADC)对非线性辐射引起的微测辐射热计的特性的变化进行补偿,实现ROIC的输出信号的线性化。使用双非线性斜波发生器的模数转换较普通单斜率模数转换节省了近一半的时间,提高了探测器帧频。该ROIC已在0.5??m CMOS工艺下成功流片,并应用了到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上。测试结果表明:目标温度变化640K时,输出信号呈线性(NL=0.94%),数字码有效利用率大于96%。该ROIC在大阵列、小体积的非制冷红外探测器上有着广泛的应用。 展开更多
关键词 微测辐射热计 非线性辐射 读出电路(ROIC) 非线性单斜率adc
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应用于无透镜细胞成像系统的非线性CMOS图像传感器
13
作者 吕楠 余宁梅 张鹤玖 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期253-258,共6页
本文提出了一种应用于无透镜细胞成像系统的非线性CMOS图像传感器结构。以牺牲医疗评估不关心的背景光强区域的对比度为代价,将分段式线性对比度拉伸算法集成于CMOS图像传感器芯片内,在提高细胞区域的对比度的同时提高集成度。利用可配... 本文提出了一种应用于无透镜细胞成像系统的非线性CMOS图像传感器结构。以牺牲医疗评估不关心的背景光强区域的对比度为代价,将分段式线性对比度拉伸算法集成于CMOS图像传感器芯片内,在提高细胞区域的对比度的同时提高集成度。利用可配置多频率计数器,通过对背景灰度粗量化、感兴趣细胞区域灰度细量化的方法,在ADC量化精度相同的情况下,增加了细胞光强区域的量化精度和对比度。对ADC的静态特性仿真结果表明,本文提出的非线性CMOS图像传感器满足各个模式下对精度的要求。通过Matlab仿真对比分析了片外分段式线性对比度拉伸和本文提出的芯片内部的对比度拉伸。仿真结果表明,采用本文方法形成的细胞图像精度更高、细节效果更清晰,这为后续图像数据处理提供了有利条件。 展开更多
关键词 无透镜成像 CMOS图像传感器 非线性单斜率adc 分段式线性对比度拉伸 数字可配置多频率计数器
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基于Matlab建模的数字相关双采样两步单斜ADC研究
14
作者 徐江涛 徐爽 《南开大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期58-61,共4页
提出并仿真验证了一种用于互补金属半导体氧化物图像传感器的10位数字相关双采样列级两步单斜模数转换器.数字相关双采样通过减法器实现,使像素复位信号与像素曝光信号的量化结果在数字域作差,降低了列级读出电路中非理想因素的影响;比... 提出并仿真验证了一种用于互补金属半导体氧化物图像传感器的10位数字相关双采样列级两步单斜模数转换器.数字相关双采样通过减法器实现,使像素复位信号与像素曝光信号的量化结果在数字域作差,降低了列级读出电路中非理想因素的影响;比较器采用基尔伯特单元,避免了传统两步单斜ADC中因记忆电容的使用所导致的时钟馈通和斜坡斜率误差的问题.通过在Matlab中建模仿真验证,ADC的信噪失真比为61.4 dB,有效位为9.9 bit,量化周期为140个时钟周期.与传统10位数字相关双采样单斜ADC相比,可节省2170个时钟周期,同时其平均FPN较传统两步单斜结构可以降低0.81 LSB. 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 数字相关双采样 两步单斜adc
原文传递
基于CMOS图像传感器应用的斜坡发生器
15
作者 张生才 龚川 +1 位作者 姚素英 徐江涛 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1148-1151,共4页
基于CMOS图像传感器应用,针对列并行的单斜模数转换器设计了一种内在精度高、分辨率可调的斜坡发生器IP核.在建立数学模型的基础上,通过改变参考电压实现分辨率在8bits与10bits之间可调.在3.3V电源电压、10MHz采样时钟下,平均功耗为2.28... 基于CMOS图像传感器应用,针对列并行的单斜模数转换器设计了一种内在精度高、分辨率可调的斜坡发生器IP核.在建立数学模型的基础上,通过改变参考电压实现分辨率在8bits与10bits之间可调.在3.3V电源电压、10MHz采样时钟下,平均功耗为2.288mw;8位分辨率时最大微分非线性和积分非线性分别为0.12LSB和0.32LSB;10位分辨率时微分非线性<0.38LSB,积分非线性<0.54LSB,满足百万像素阵列数据处理要求.整体CMOS图像传感器芯片采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺实现,斜坡发生器所占有效面积仅为150×112μm2. 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 斜坡发生器 内在精度 可调分辨率 列并行单斜模数转换器
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面向高帧率CMOS图像传感器的12位列级全差分SAR/SS ADC设计
16
作者 牛志强 陈志坤 +4 位作者 胡子阳 王刚 刘剑 吴南健 冯鹏 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第5期48-54,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 高帧率CMOS图像传感器 混合型列adc 单斜adc 逐次逼近型adc 电流舵DAC
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用于CMOS图像传感器的12位低功耗单斜坡模数转换器设计 被引量:9
17
作者 唐枋 唐建国 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期352-356,共5页
本文提出了一种应用于CMOS图像传感器中的高精度低功耗单斜坡模数转换器(single slope analog-to-digital converter)设计方案.该ADC方案由可变增益放大器、前置预放大器和动态锁存比较器组成.相比现有的设计方案,本文提出的电路在不牺... 本文提出了一种应用于CMOS图像传感器中的高精度低功耗单斜坡模数转换器(single slope analog-to-digital converter)设计方案.该ADC方案由可变增益放大器、前置预放大器和动态锁存比较器组成.相比现有的设计方案,本文提出的电路在不牺牲噪声性能的前提下,具有更低的功耗和更小的芯片面积.通过集成列并行的单斜坡模数转换器在最新设计的高精度高速CMOS图像传感器设计中,实验结果证明了设计的有效性. 展开更多
关键词 单斜坡模数转换器 CMOS图像传感器 低噪声 低功耗
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面向CMOS图像传感器应用的列级模数转换器研究进展
18
作者 廖文丽 张植潮 +2 位作者 张九龄 蔡铭嫣 陈铖颖 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第11期961-971,共11页
随着有源像素工艺以及互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路技术迅速发展,CMOS图像传感器(CIS)朝着高分辨率、高动态范围、低功耗、小体积的方向不断发展,在数码相机、汽车驾驶、安防监控、医学等多个领域中逐渐取代原市场主流的电荷耦... 随着有源像素工艺以及互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路技术迅速发展,CMOS图像传感器(CIS)朝着高分辨率、高动态范围、低功耗、小体积的方向不断发展,在数码相机、汽车驾驶、安防监控、医学等多个领域中逐渐取代原市场主流的电荷耦合器件(CCD)图像传感器。模数转换器(ADC)作为模拟信号和数字信号的转换端口,是CMOS图像传感器中的重要组成部分,其性能的优劣直接决定了CMOS图像传感器的成像质量。对应用于CMOS图像传感器的模数转换器进行了综述,分析了几种主流架构的优缺点,阐述了面临的挑战以及解决方案,最后对未来的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器(CIS) 模数转换器(adc) 单斜(SS)adc 逐次逼近寄存器(SAR)adc 循环adc Sigma-Delta adc
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基于SAR-SS架构的图像传感器专用高速列级ADC设计
19
作者 刘宇帆 刘炯晗 +3 位作者 程禹 曲杨 钟国强 常玉春 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第6期1119-1123,共5页
针对图像传感器中传统列级模数转换器(ADC)难以实现高帧频的问题,提出了一种由逐次逼近寄存器型(SAR)ADC和单斜坡型(SS)ADC组成的混合型高速列级ADC,使转换周期相较于传统的SS ADC缩短约97%;利用SAR ADC的电容实现像素的相关双采样(CDS)... 针对图像传感器中传统列级模数转换器(ADC)难以实现高帧频的问题,提出了一种由逐次逼近寄存器型(SAR)ADC和单斜坡型(SS)ADC组成的混合型高速列级ADC,使转换周期相较于传统的SS ADC缩短约97%;利用SAR ADC的电容实现像素的相关双采样(CDS),在模拟域做差,使CDS的量化时间缩短至一个转换周期,进一步提高了ADC的量化速度;为了保证列级ADC的线性度,提出了一种1 bit冗余算法,可实现+0.13/-0.12 LSB的微分非线性和+0.18/-0.93 LSB的积分非线性。基于180 nm CMOS工艺的仿真结果表明,该列级ADC在50 MHz时钟下,转换周期仅为1μs,无杂散动态范围为73.50 dB,信噪失真比为66.65 dB,有效位数为10.78 bit。 展开更多
关键词 图像传感器 高速列级adc 逐次逼近寄存器adc 单斜坡adc 混合型adc 相关双采样
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CMOS图像传感器列并行单斜式ADC回踢噪声自补偿方法 被引量:1
20
作者 张倩 郭仲杰 +1 位作者 余宁梅 吴龙胜 《武汉大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期574-580,共7页
提出了一种用于CMOS图像传感器的列并行单斜式ADC(analog-to-digital converter)回踢噪声自补偿方法,有效抑制了量化比较器对高精度共享斜坡的回踢与串扰。为了消除原始节点的回踢噪声,通过检测列级斜坡信号的突变来补偿列间共享斜坡信... 提出了一种用于CMOS图像传感器的列并行单斜式ADC(analog-to-digital converter)回踢噪声自补偿方法,有效抑制了量化比较器对高精度共享斜坡的回踢与串扰。为了消除原始节点的回踢噪声,通过检测列级斜坡信号的突变来补偿列间共享斜坡信号线的串扰,阻断噪声在共享斜坡信号线上的传输。采用本文提出的方法,基于55 nm 1P4M CMOS工艺,完成了3072(H)×2560(V)CMOS图像传感器芯片的设计与实验,该传感器实现了12位精度的列并行数字量化。当同时翻转100到1000列时,在最坏的情况下,回踢噪声可以降低到1 LSB以下,并在不增加功耗和面积的情况下实现了自补偿。测量结果表明,该单斜式ADC工作频率为500 MHz,12位线性A/D转换的数字相关双采样行时间为4.6μs,DNL控制在±0.48 LSB以内,INL不大于±4 LSB,信噪比高达71 dB。重要的是,每列的功耗仅为24μW。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 单斜式adc 回踢噪声
原文传递
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