文档介绍：天津大学
硕士学位论文
高性能大动态范围CMOS图像传感器时序控制电路的设计
姓名:陈敏思
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:姚素英
20050101
中文摘要关键词:图像传感器,高帧频,时序控制,現橹本论文是天津市重点科技攻关项目“高性能大动态范围图像传感器设计”研究工作的一部分。由于工艺的成熟和固体图像传感器技术的发展,图像传感器以其功耗低,动态范围宽,可靠性高,体积小,价格便宜等特点,成为图像处理技术中的关键设备,广泛应用于摄像机、数码相机、移动通讯产品、安全监控、汽车安全气囊、指纹识别等领域。该项目包括像素阵列、信号可编程增益放大器、模数转换器和时序控制电路的设计,属于超大规模数模混合电路设计。项目的完成可以为设计图像采集和处理方面的专用集成电路以及实现系统集成奠定坚实的基础,具有广阔的市场前景。本人在毕业设计期间完成了图像传感器时序控制电路的设计工作。本论文主要论述了图像传感器时序控制电路的系统设计和实现方法。详细介绍和比较了双采样结构图像传感器常用的两种时序关系:滚筒式曝光方式和并行式曝光方式。鉴于要实现高帧频的设计要求,本设计中的图像传感器控制电路采用并行式曝光的时序控制方式。在设计过程中,遵循自顶向下的设计方法,在时序关系分析的基础上完成模块的划分,运用布述语言分别进行各子模块的程序设计,功能仿真,综合以及综合后的门级仿真。在各子模块设计无误的前提下,完成整体模块的调试,综合和仿真。通过硬件验证无误后,完成了图像传感器时序控制电路的布局布线和版图设计工作。目前,图像传感器芯片己经在公司流片,该项目现正处于芯片的系统测试阶段。
某鯠甌”,.曲甒,,疍”:,,,.甌——.—,皉甈猰,猰琭瑃琧,
学位论文作者签专仇裂~导师虢榔芬灾萨醐:心晗υ鲁签字日期:净睥≯月独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期≯谚·晗υ拢甪日或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤盗盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解盘壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权盘生盘堂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;。,二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确的说明并表示了谢意。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。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:,‘。痠、//、
第一章绪论图像传感器发展概述图像传感器性能分析图像传感器主要有两类:一类是电荷耦合式图像传感器,简称枷翊ǜ衅鳎涣硪焕嗍荂枷翊ǜ衅鳌D壳埃烫上裣低彻泛采用的枷翊ǜ衅髦饕S腥缦氯钡悖工艺与制作集成电路普遍采用的平面工艺不兼容,因此驱动电路和信号处理电路很难与成像阵列单片集成。⑾裨<涞绾勺R埔G笱细褡既罚敝勇龀甯丛印⑿枰8叩缪构ぷ鳌⒊善仿实停杀靖撸枷裥畔⒉荒芩婊寥为克服枷翊ǜ衅鞯恼庑┤钡悖谕饪U沽薈枷翊ǜ衅鞯难兄啤K谓图像传感器,就是利用成熟的工艺制作光敏像素单元,将光电接收器、时序控制电路和放大、读出、模/数转换器等信号处理电路完全集成在一起,并制作滤色片和微透镜阵列,以得到低成本、低功耗、低噪声、高度集成、高动态范围、高填充系数、高帧频、数字化、智能化的单芯片成像微系统。图像传感器的研究起始于世纪年代末,虽然其早于枷翊ǜ衅问世,但是受当时工艺技术的限制,其发展远远落后于K孀呕贑傻路工艺技术的成熟以及固体图像传感器技术的研究成果,图像传感器技术到年代初才开始快速发展,至今已研制出三大类图像传感器:无源像素传感器,有源像素传感器和数字像素传感器。其中无源像素传感器和有源像素传感器发展最快。随着工艺技术的发展,采用标准的工艺生产高质量、低成本的图像传感器已成为可能。采用工艺实现图像传感技术有如挠攀疲ひ粘墒臁⒎奖憧捎茫琓琧染こФ寄芴峁〤庸し⒃谙嗤奶卣鞒叽缦拢珻ひ粘杀咀畹汀⒏呒啥龋篊ひ湛梢允迪执蠊婺<桑饪梢越猩阆裥枰5墓δ集成进入单个芯片。这样的低潮苊饬硕嘈酒楹峡赡艹鱿值奈侍猓岣吡送像传感器的可靠性,降低了成本。理论上,摄像系统许多其他的功能,如画面稳定、务。
选题的意义图像压缩、彩色解码、多级分辨率感光、移动跟踪等,都可以集成在芯片内。⑺婊嫒。和枷翊ǜ衅飨袼卣罅行辛械乃婊嫒∮隓嗨疲馐勾翱诙取成为可能。因此为图像传感器提供了许多附加的应用,如图像压缩、目标跟踪等。⒏叨脸鏊俣龋篊性聪袼乇旧淼纳杓凭褪歉咚俚并行读出和处理为机械摄像和移动分析提供了便利。即使是百万像素阵列帧频也可以达到。⒌脱构ぷ鳌⒌凸模篊枷翊ǜ衅鞯墓慕鑫狢的,这适合于笔记本电脑、移动可视