一种适用于高速CMOS图像传感器中的采样保持电路设计.pdf

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1、第23卷第7期传感技术学报V01．23No．7CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly20102010年7月DesignofaSample-and-HoldCircuitforHighSpeedCMOSImageSensorCAIKunming，DINGKoubao，LUOHao，HANlean(InstituteofMicroelectronicsandOptoelectronics，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Asample—and—holdcircuitutilized

2、inhighspeedintegratorarrayisdesigned．AnewTtypeswitchwhichcanrestrainthesubstratebiasingeffectisdesignedtoreplacethetraditionalCMOStransmissiongateswitch．Thus，thelinearityoftheswitch’Sturn．onresistancecanbeassuredbecausethechangesofthresholdvoltagecausedbythesubstratebiasingeffectilimited．Also，

3、thisnewTtypestructurecanreducethechargefeedthrougheffectun—derhighfrequencyinput，thus，abettertum—ofisolationcharacteristiccanbeachieved．BasedonSMIC0．13IxmStandardCMOStechnique，asample—and—holdcircuitapplicabletotheCMOSimagesensorisdesigned．SpectresimulationresultsshowthattheSignal—to—NoiseDist

4、ortionRatioandSpursFreeDynamicRangeis85．5dBand92．87dBrespectivelyundertheNyquistinput~equency．thepowerconsumptionisonly32．8mW．Keywords：imagesensor；substratebiasingeffectattenuatedTswitch；integratorarray；sample—and—holdcircuitEEACC：B1O、B60一种适用于高速CMOS图像传感器中的采样保持电路设计蔡坤明，丁扣宝，罗豪，韩雁(浙江大学微电子与光电子研究所，杭

5、州310027)摘要：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)0．13Ixm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。CadenceSpectre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85．5dB，无杂散动

6、态范围(SFDR)达到92．87dB，而功耗仅为32．8mW。关键词：图像传感器；衬底偏压抑制T型开关；积分器阵列；采样保持电路中图分类号：TN402文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)07—0963—05积分器阵列作为CMOS图像传感器的核心模采样保持电路作为高速高精度阵列积分器电路块，主要完成模数转换之前的信号处理功能。积分中最重要的模块之一，它的设计却是困难的，特别是器阵列由多通道积分器、采样保持电路、时序控制电开关这一基本单元的设计。小尺寸的开关带来大的路和降噪声机制⋯组成。其中的采样保持电路主导通电阻和非线性；大尺寸的开关则带来大的寄生要对多通道积分器产

7、生的电压信号进行采样和输电容，影响电路的工作速度。除此之外，在高频输入出，其性能高低直接决定了整个系统性能的好坏。下，由于开关寄生电容的影响会使开关输入与输出随着CMOS图像传感器在医疗成像、安全检测和军发生信号馈通现象。不理想的关断特性带来了保持事侦查等领域的广泛应用，对积分器阵列的性能提的误差，同时衬底偏压效应所带来的阈值电压变化出了更高的要求。特别在当今数字信号处理技术不也使电路的线性度下降。断发展，军事侦查应用不断出现的背景下，出现了对已有的关于采样保持电路的