应用于CMOS图像传感器的低功耗电容缩减循环ADC

提出了一种应用于CMOS图像传感器的低功耗电容缩减型循环ADC。该ADC在最高有效位(MSB)量化结束后,采样及反馈电容值减为之前的一半,使ADC中开关电容电路的功耗相应减少。同时该ADC在采样阶段应用运放消失调技术,对运放失调电压的敏感度降低。在0.18μm CMOS工艺下应用该结构设计了一个11 bit、833 kS/s的循环ADC。Spectre仿真表明,该ADC的信噪失真比(SNDR)为64.49 dB,无杂散动态范围(SFDR)为68.38 dB,在1.8 V电源电压下的功耗为270μW。与传统结构相比,该ADC的功耗降低了32%。     

应用于CMOS图像传感器的高速列级ADC

提出了一种应用于CMOS图像传感器中的高速列级ADC。采用单斜ADC与TDC结合的方法,先将模拟电压信号转换为成比例的时间段,再通过TDC量化为相应的数字码,其转换时间主要取于TDC的量化范围,解决传统列级单斜ADC转换速率低的问题。设计采用0.18μm CMOS工艺。Spectre仿真表明,在模拟电路3.3 V、数字电路1.8 V的供电电压下,ADC的信噪失真比(SNDR)达到51.2 dB,整体功耗为1.76 mW,列级电路功耗为236.38μW,采样频率为1 MS/s,输入信号范围为1.6 V,满足CMOS图像传感器系统的应用要求。     

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

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59μVrms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211μVrms降低到弱光下的92μVrms,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 nVrms·s.     

高阶∑△ADC中积分器的设计

基于N阱0.6μm DPDM CMOS工艺,完成了高阶∑△ADC中第一级积分器的设计。分析了开关电容积分器的非理想特性,同时设计了一个对寄生电容不敏感的同相开关电容(SC)积分器,并特别采用旁路电容减小沟道电荷注入引起的谐波失真和噪声。在cadence下的电路仿真表明,积分器具有-104.9dB等效输入噪声;利用MATLAB进行系统仿真,∑△ADC的信号噪声畸变比(SNDR)达到100.5dB,满足系统16bit的要求。     

一种13bit 40MS/s采样保持电路设计

设计了一个用于13bit40MS/s流水线ADC中的采样保持电路。该电路采用电容翻转结构,主运算放大器采用增益提高型折叠式共源共栅结构,以满足高速和高精度的要求。为减小与输入信号相关的非线性失真以获得良好的线性度,采用栅压自举开关。采用电源电压为3.3V的TSMC0.18μm工艺对电路进行设计和仿真,仿真结果表明,在40MHz的采样频率下,采用保持电路的SNDR达到84.8dB,SFDR达到92dB。     

用于时间延迟积分型图像传感器的流水采样列级运放共享累加器

提出了一种适用于TDI-CIS(时间延迟积分CMOS图像传感器)的模拟域流水采样列级运放共享累加器结构。提出的这种模拟累加器结构应用流水采样结构在不改变运放速率的前提下,将累加器的速率提升为传统累加器的2倍;采用积分电容列运放共享技术将n级TDI-CIS所需的运放个数减少至采用传统累加器所需个数的1/n。分析了流水采样累加器结构的原理以及输出噪声。使用标准0.18μm CMOS工艺进行了电路设计。仿真结果显示,提出的模拟累加器结构功耗为0.29 mW,采样率为2 Msample/s。结果表明流水采样列级运放共享累加器结构在保持低电路面积和功耗的同时,可将TDI-CIS最大可达到的行频增加一倍,更适于高速扫描的应用环境。     

一种增益增强型套筒式运算放大器的设计

设计了一种用于高速ADC中的全差分套筒式运算放大器。从ADC的应用指标出发,确定了设计目标,利用开关电容共模反馈、增益增强等技术实现了一个可用于12bit精度、100MHz采样频率的高速流水线(Pipelined)ADC中的运算放大器。基于SMIC0.13μm,3.3V工艺,Spectre仿真结果表明,该运放可以达到105.8dB的增益,单位增益带宽达到983.6MHz,而功耗仅为26.2mW。运放在4ns的时间内可以达到0.01%的建立精度,满足系统设计要求。     

一种应用分段式电容阵列的20 MS/s 10-bit SAR ADC

设计了一个10位分辨率，20 MS/s采样率的逐次逼近型模拟数字转换器(SAR ADC)。该电路通过采用分段式电容阵列设计，缩短了量化过程中高位电容翻转后所需要的稳定时间，从而提高了量化速度。此外，还提出了一种新颖、高效的比较器校准方法，以较低的成本实现了比较器失调电压的抑制。该ADC芯片基于180 nm CMOS工艺设计制造，核心面积为0.213 5 mm²。实际测试结果表明，在1.8 V电源电压、20 MS/s采样频率下，该ADC的信号噪声失真比(SNDR)达到了58.24 dB。     

一种适用于高速CMOS图像传感器中的采样保持电路设计

设计了一种适用于高速CMOS图像传感器中积分器阵列的采样保持电路.在采样保持电路的保持路径中采用一种抑制衬底偏压效应的T型开关,取代传统的CMOS传输门开关,可以抑制衬底偏压效应带来的阈值变化,保证开关导通电阻的线性度,同时由于在开关设计中引入了T型结构,减少高速输入下寄生电容引入的信号馈通效应,可以实现更为优化的关断隔离.基于SMIC(中芯国际)0.13 μm标准CMOS工艺设计了一个适用于高速采样积分器阵列中的CMOS采样保持电路.Cadence Spectre仿真结果表明在输入信号达到奈奎斯特频率时,电路信噪失真比(SINAD)达到了85.5 dB, 无杂散动态范围 (SFDR)达到92.87 dB,而功耗仅为32.8 mW.     

一种改进的流水线ADC开关电容电路

为降低流水线模数转换器(ADC)中跨导运算放大器(OTA)设计要求,在分析已有开关电容电路(SC)误差消除技术和流水线ADC误差源的基础上,提出一种改进的流水线ADC开关电容电路及与其匹配的OTA设计方案.采用交又差分结构,对虚地电容进行了修正,并将电容失配参数在系统传输函数中消去,使开关电容电路对OTA的增益误差要求降低,并使其瞬态功耗下降.采用CMOS 0.18üm工艺设计了一个分辨率为8位、取样速率200 MHz的ADC作为验证原型,仿真结果表明,该优化结构符合ADC电路高速低功耗要求,可作为信号前端处理模块应用到模数转换电路中.     

基于面阵图像传感器的带材对中检测系统

为克服现有带材对中检测技术的不足,提出一种采用线形激光配合面阵CMOS图像传感器的新型带材对中检测方案.根据新型对中检测的特点,设计了高速嵌入式图像处理系统,通过传感器硬件开窗技术减小数据量并提高帧率,采用亚像素技术提高了检测精度,克服了传统面阵图像传感系统帧率低、滞后大、分辨率不足的问题,使系统可适应高速带材的对中检测与控制的需要.     

TDI型CMOS图像传感器时序控制设计与实现

设计了1 024× 128时间延迟积分型(TDI) CMOS图像传感器的时序控制电路.基于沿扫描方向的行滚筒式曝光方式、通过增加曝光频率实现了像素间电荷转移的同时性和信号累加的同步性.完成了像素阵列、像素外电荷累加和列级ADC的时序控制电路,相关参数通过I2C总线控制.设计共耗费761个标准逻辑单元,版图大小为125μ...     

一种适用无源RFID的集成加速度传感器设计

针对射频识别（ RFID）与无线传感器网络（ WSNs）融合研究的需要,基于0.35μm CMOS工艺设计了一种集成加速度传感器。传感器单元采用从单晶硅衬底的背面进行深反应离子刻蚀工艺,背面刻蚀完成后再正面对金属和介质复合层进行各向异性刻蚀。集成电容式传感器接口电路基于锁相环原理,将传感器信号转移到频率域处理,避免了高功耗的A/D转换器的使用,直接完成电容/数字转换。后期测试结果显示：所设计的集成加速度传感器线性度好,稳定性高,功耗低,适合无源RFID及其它超低功耗应用设计。     

A 4 bit highly energy and area efficient SC SAR ADC based on a combinational technique with reduced reset energy

A combinational method, based on hybrid and junction splitting techniques, is used to realize a 4 bit high energy efficient SC SAR ADC. The hybrid switching scheme is very energy efficient in which the first three comparison cycles do not consume any energy. In junction split technique, the total value of capacitors does not remain constant. Rather capacitors are appended as bits are being determined successively. The present method combines the features of these two methods to realize an even more energy efficient SC SAR ADC. Reset energy, in some cases, can seriously impact the overall efficiency of a SC SAR ADC. A study has been made about the normal reset energy and two step reset energy for the different cases. A table has been drawn to show the overall energy efficiency for normal conversion, conversion with single step reset and lastly conversion with two step reset for all the architectures.

     

CMOS图象传感器发展状况

比较了CMOS图象传感器与CCD图象传感器的优缺点,分析了C MOS图象传感器的结构、研制现状、应用及市场前景。指出了随传感器技术的发展,CMOS图 象传感器可以代替CCD图象传感器,并预见了其发展趋势。     

光学视觉传感器技术研究进展

视觉传感是人类感知外界、认知世界的主要途径，研究表明人类获取的外界信息大约有80%来自于视觉。作为感知外界信息的“电子眼球”，视觉传感器是消费电子、机器视觉、安防监控、科学探测和军事侦察等领域的核心器件。近年来视觉传感器技术发展迅速，不同类型的传感器从不同维度提供丰富的视觉数据，不断增强人类感知与认知能力，视觉传感器研究工作具有重要的理论与应用需求。本报告以典型光学视觉传感器技术为主线，通过综合国内外文献和相关报道，从CCD图像传感器、CMOS图像传感器、智能视觉传感器以及红外图像传感器等研究方向，梳理论述近年来光学视觉传感器技术的发展现状、前沿动态、热点问题和趋势。     

基于FPGA的高帧频图像跟踪系统设计

针对高速运动的导弹末端制导、弹道实验或机载武器姿态跟踪中目标图像模糊及跟踪精度较低的问题,给出一套基于CMOS高帧频图像传感器与FPGA的高速图像跟踪系统。在FPGA中采用流水线方式,设计了的图像采集模块、乒乓高速缓存模块、图像处理及跟踪控制模块,采用动态阈值分割法获取目标,计算出目标形心偏移图像视场中央的偏移量,依据二维视场的偏移量控制云台跟踪目标。实验结果表明,该系统能够有效获得高帧频图像传感器数据,数据读出速率可达80Mb/S,提高了系统跟踪精度。     

基于UVC协议的USB3.0视频采集系统设计

以 MT9 M034作为光电成像元件,CYUSB3014作为主控芯片,通过 GPIF II接口采集 CMOS图像传感器的数据,并为每一帧数据添加 UVC视频数据标头,将其转换为符合 UVC协议标准的视频数据,最后通过 USB3.0接口以乒乓DMA的方式将其传送至PC,实现了免驱动、高速率、高分辨率的UVC视频设备。实验结果表明,该系统运行稳定,传输速率高,更换CMOS图像传感器可以制成不同规格的 UVC视频设备,具有良好的推广价值。