用于图像传感器的模数转换器研究进展

随着物联网、移动设备等应用的发展,图像传感器作为信息感知重要的窗口,需求不断增长。模数转换器是图像传感器的重要组成部分,负责将探测到的模拟信号转换为数字信号,不仅增加了系统的抗干扰能力,提升了系统的性能,还有助于在片内实现数据处理,提高系统集成度。为了适应图像传感器朝着大阵列、高帧频、低功耗、小像素尺寸等方向的发展趋势,模数转换器在速度、功耗、面积等方面存在挑战。文章概述了应用于图像传感器的模数转换器的几种主要架构,分析了这几种架构的优缺点,总结了研究进展以及未来的发展方向。     

雪崩光电器件过剩噪声分析

基于光子在雪崩光电器件内吸收位置的差异,提出过剩噪声因子在器件垂直方向的分布模型,并基于TCAD 和Matlab 仿真,验证了模型的有效性。模型考虑了光子在硅雪崩器件内不同吸收位置的过剩噪声因子,结合光子在器件深度方向的吸收比例,计算器件(器件结构由TCAD构造)的平均噪声因子水平:233 @ E=34×105 V/cm 和534 @ E=36×105 V/cm,比单独考虑光子在N中性体区吸收(过剩噪声因子:288 @ E=34×105 V/cm 和1294 @ E=36×105 V/cm)或P中性体区吸收(过剩噪声因子:221 @ E=34×105 V/cm 和379 @E=36×105 V/cm),更能反映器件的真实工作情况。     

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

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54 μm²面积,以满足15 μm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0.18 μm 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116 μV,峰值信噪比为84 dB。