CMOS圖像傳感器設計.pdf

1、圖像采集和處理系統(tǒng)在當今社會有著廣泛的應用,而圖像傳感器是該系統(tǒng)的核心。CMOS圖像傳感器以其高集成度、高讀出速度、低功耗、低成本而日益受到重視。然而,CMOS圖像傳感器面臨的主要問題是噪聲,與電荷耦合器件(CCD)相比圖像質量還不夠好。分析噪聲的來源、強弱及危害,并采取行之有效的方法對其進行抑制或消除是CMOS圖像傳感器研究者在工作中的重點和難點。
　　本論文進行了一個低噪聲的CMOS圖像傳感器原型設計,像素分辨率為64?64,

2、包括像素陣列、讀出電路、控制電路、列級模數(shù)轉換四部分。其中,像素陣列和讀出電路是CMOS圖像傳感器的核心部分。對像素單元和讀出電路中的噪聲,本文進行了全面分析。通過雙采樣技術去消除像素固定模式噪聲,降低1/f噪聲,并基于開關電容放大器,提出一種結構簡單、可抑制列固定模式噪聲的讀出電路。系統(tǒng)實現(xiàn)了低噪聲,提高了信噪比和動態(tài)范圍,同時由于低輸出阻抗的運算放大器和CMOS采樣開關的采用,系統(tǒng)可獲得較高的讀出速度。在控制電路中,采用了動態(tài)移位寄

3、存器去實現(xiàn)行、列掃描功能,具有結構簡單、占用面積小、功耗低、易于擴展等優(yōu)點,并利用上電復位實現(xiàn)初態(tài)預置功能。列級模數(shù)轉換則采用八位逐次逼近型去實現(xiàn)。
　　該設計為模數(shù)混合設計,模擬電路各模塊采用 AMI0.6?m模型參數(shù),在 HSpice環(huán)境下進行了仿真。數(shù)字模塊則采用硬件描述語言設計,并在Quartus II6.0環(huán)境下進行了仿真驗證。從仿真的結果來看,系統(tǒng)各模塊達到了預定的設計目標。該設計為后續(xù)的布局布線、流片奠定了良好基礎。