基于同步自适应匹配的模拟前端暗电流补偿方法研究

为抑制像素阵列在曝光阶段的暗电流对图像传感器动态范围和输出图像质量的影响,基于同步自适应的暗电流跟踪机制,提出一种电路与系统级暗电流积分补偿方法。通过采样输出有效光电信号,在无源处理阶段同步进行暗电流消除。该方法不仅可以补偿不同区域暗电流对有效光电信号的影响,而且可解决传统暗电流消除方法对读出电路动态范围会造成衰减的问题。基于该方法,在55 nm CMOS工艺下设计了一种752×512阵列规模的CMOS图像传感器,实现了完整的电路设计、版图设计与后端物理验证。结果显示,采用集成暗电流补偿技术的采样放大电路对暗电流最小补偿精度可以达到12 bit,补偿范围最大可以达到500 mV,单列功耗仅有15.84 μW,同时可实现1~4倍的增益,最小增益步进6.25%。实现了从模拟前端根除暗电流对CMOS图像传感器图像质量和动态范围的影响,为高端、高性能的CMOS图像传感器设计提供了一定的理论支撑。     

应用于CMOS图像传感器的高速列级ADC设计

针对CMOS图像传感器的高速化设计提出了一种列级ADC电路,其采用单斜式ADC与TDC结合的方式,通过时钟信号约束比较器输出,在量化的最后一个时钟周期内产生与电压对应的时间差值.利用TDC将该差值转换为相应的数字码并与单斜式ADC的量化结果做差,实现高精度转换的同时显著提高了 ADC的量化速度.基于0.18 μm CM...     

一种用于ADC采样的高精度时钟占空比校正方法

本文提出一种高精度时钟信号占空比校正方法,采用环路负反馈的理论产生延时控制电压,并通过延时可控的占空比调整电路来产生高精度占空比的时钟信号。基于0.18μm工艺对所提出的校正方法进行了具体电路设计和PVT全面仿真验证,输入频率在100MHz占空比变化范围6%~97%时,该方法都可以动态精确的输出频率为100MHz占空比为50%的信号,最大误差小于0.28%,功耗仅为4.8mW,为高精度ADC采样和转换提供了高效的解决方案。     

一种超低功耗欠压锁定电路设计与实现

集成电路的低功耗、高集成度已经成为发展趋势.传统的欠压锁定电路需要外部电路提供带隙基准电压和偏置电流,电路结构复杂;同时,当发生欠压锁定,关断芯片时,却要保证带隙基准电路始终正常工作,不利于芯片功耗的降低.针对传统欠压锁定电路结构的缺点,设计了一种基于三极管的欠压锁定电路,不需要外部电路提供基准电压和偏置电流,电路结构...     

面向超大面阵CMOS图像传感器的列总线自加速建立方法研究

在超大面阵CMOS图像传感器（COMS Image Sensor,CIS）中，由于像素面阵输出的列总线上存在超大的寄生电阻电容，列总线信号建立速度的主导因素发生改变，严重影响了读出速度.为了解决这一问题，本文提出了一种可应用于超大面阵CIS列并行读出机制的列总线自加速建立方法，基于电流增益增强理论，在不引入额外总线的前提下，通过对模拟信号建立过程的实时跟踪，加快列总线信号的变化过程，在列总线终端实现了自加速，将超长列总线的读出速度提升了一个数量级. 55 nm工艺下的测试与实验结果显示，采用本文提出的方法后，在亿级像素规模CIS列总线引入的寄生电容与寄生电阻分别为47 pF和20 kΩ的情况下，光电信号从像素节点到列级电路采样节点的上升建立时间由4μs缩短至790 ns，下降建立时间由22.43μs缩短至1.17μs，将亿级像素规模的CMOS图像传感器帧频提升至100帧，压缩了相关双采样的取样间隔时间，从而拓宽了噪声抑制的频率范围.本文方法实现了在保持低噪声和高速读出的同时，单列功耗仅有6.6μW.