tdi+cmos图像传感器数字域累加读出电路设计论文

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1、TDICMOS图像传感器数字域累加读出电路设计DigitalDomainAccumulationReadoutCircuitDesignofTDICMOSImageSensor学科专业：微电子与固体电子学研究生：刘浩阳指导教师：李斌桥教授天津大学电子信息工程学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明

2、确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要时间延迟积分（Time-DelayIntegration，TDI）图像传感器是一类特殊的线阵传感器，它沿着传感器移动方向串行排列多行像素，使

3、得同列的像素能够对同一物体进行多次曝光。相对于普通线阵图像传感器，TDI型图像传感器以其高灵敏度，高信噪比的特点应用于空间成像、医疗成像和工业监控等领域。本文针对128级累加TDICMOS图像传感器读出电路进行了可行性分析，重点对数字域累加实现方案的模数转换器进行了设计。TDICMOS图像传感器数字域累加实现方案中的读出电路包括双采样电路、CyclicADC电路以及数字累加电路。重点研究了采用RSD算法的CyclicADC电路的工作方式和各个模块的电路结构。由于受工艺条件的制约，电路中的器件会出现不同程度的失配，为了减小电容失配对ADC精度的影响，本文提出了

4、电容失配不敏感CyclicADC，通过结构优化，使ADC的MDAC模块在每次量化时，电压值可以精确乘二而不受电容失配的影响，实现了CyclicADC对电容失配不敏感的目的。本文在现有CyclicADC国内外发展现状的基础上，提出了电容复用CyclicADC，该ADC在每次循环中输入采样和量化输入信号同步进行，并利用电容复用技术，在保证循环ADC的精度和噪声不变的前提下，减小了芯片面积，提高了循环ADC的速度。基于0.18µm标准CMOS工艺完成了电路设计仿真，在4MS/s采样速度下，ADC的功耗达到1.34mW。关键词：时间延迟积分，CMOS图像传感器，数字

5、域累加，CyclicADC，列级读出电路摘要ABSTRACTTime-DelayIntegration(TDI)imagesensorisaspecialkindofimagesensor,alineofCMOSpixelthesensorcanexposemultipletimesalongthesameobjectandaccumulatethemultipleexposureresultstogether.Comparewiththetronditionalmethedofimagesensor,higherperformancephotocanbep

6、roducedbyTDIimagesensor,whichwilldegeneratethesignaltonoiseration(SNR)ofthesensor,sotheTDIimagesensoriswidelyusedinspaceimaging,medicalimagingandindustrialmonitoring.Thispaperanalysisandmodeling128stagesTDICMOSimagesensor，andpaymuchattentiononanalogtodigitalconvertofreadoutcircuit.

7、Inthispaper,thekeytechnologyinthereadoutcircuitofdeepsub-micronCMOS-TDIlineimagesensorissloved.ItdiscussesthemethodofsignalaccumulatingandthearchitectureofreadoutcircuitinTDIimagesensor.ThekeyblocksofdigitaldomainaccumulationofTDIaredesigned,includingdoublesamplingcircuit(CDS),Cycl

8、icADCanddigitaldomainaccum