CMOS圖像傳感器中高性能流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究.pdf

1、在當(dāng)代，傳感器技術(shù)越來越流行，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器是構(gòu)成傳感器系統(tǒng)的主要部分。在一個(gè)高速高動(dòng)態(tài)范圍的CMOS圖像傳感器系統(tǒng)中就需要有一個(gè)高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。 而本文主要針對(duì)應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的高性能的流水線ADC進(jìn)行研究，論述了以下幾個(gè)方面： 第一，介紹了用Matlab建立的每級(jí)1.5位流水線ADC的系統(tǒng)模型。在該系統(tǒng)模型中分別考慮了熱噪聲，比較器失調(diào)，MDAC的增益誤差等非理想因素。通過對(duì)系統(tǒng)模型的仿真，建

2、立了電路參數(shù)和系統(tǒng)指標(biāo)的聯(lián)系，并得到了一些有用的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)電路設(shè)計(jì)。 第二，系統(tǒng)被劃分成數(shù)字電路和模擬電路模塊，并用0.35um工藝實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)模擬電路部分時(shí)，對(duì)開關(guān)電容放大器在性能和功耗上進(jìn)行了優(yōu)化。在設(shè)計(jì)數(shù)字部分時(shí)，通過仔細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路產(chǎn)生合理的系統(tǒng)時(shí)序，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外，論文還提到了設(shè)計(jì)其他輔助的電路如鎖存器陣列，加法器等的方法。這些電路主要用于完善系統(tǒng)的功能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字矯正。 第三，因?yàn)檎麄€(gè)流水線ADC是

3、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的混合信號(hào)的系統(tǒng)，所以版圖需要仔細(xì)的設(shè)計(jì)，考慮匹配和噪聲的問題。最后，在Spectre仿真器中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并得到了滿足性能要求的總諧波失真的指標(biāo)。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化系統(tǒng)從而減小功耗。(2)通過優(yōu)化系統(tǒng)中開關(guān)電容放大器模塊進(jìn)一步減小功耗。(3)通過合理的時(shí)序消除或者減小非線性的影響。 (4)利用恒定柵極和源極電壓的開關(guān)管提高系統(tǒng)的性能。(5)仔細(xì)的版圖設(shè)計(jì)保證實(shí)際芯片的性