文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于四管PPD像素的CIS模拟前端电路研究与设计
姓名:赵士彬
申请学位级别:硕士
专业:微电子与固体电子学
指导教师:姚素英
20080501
摘要关键词:模拟前端电路双节点储存增益步进方法端最为重要的模块——开关电容可编程放大器甈辛讼低臣抖ゲ闵图像传感器作为固态图像传感器的重要分支,在功耗和可集成性方面具有明显优势,因而逐渐取代了枷翊ǜ衅鞒晌J殖上衿骷闹髁鳌T各项成像特性中,较高的像素噪声始终是图像传感器的主要缺陷,并直接限制了模拟前端电路的高精度设计。本文基于四管袼氐牡驮肷匦岳用自顶向下的方法完成了一种低电压高精度模拟前端电路的设计。本文针对四管袼卦谖锢砩杓坪褪毙蛏杓粕系脑肷平辛搜究,并根据其时序特点和模拟前端电路整体要求设计了一种简单可行的双储存节点型读出电路。随后,根据跫率迪痪ǘ级增益控制的要求,提出了一种功耗、精度和鲁棒性折衷良好的增益步进法,并对模拟前计。最后,利用ひ斩远ゲ闵杓聘髂?榻辛耸导实牡缏飞杓疲针对关键增益步进状态和整体恫浇δ芊直鸾辛朔抡娌馐裕⒍运媒果在功耗和精度等方面的特性进行了分析。结果表明,相对于传统读出结构,双节点储存型读出电路对系统功耗占用较小,动态范围有效扩展;.梢砸法的要求完成增益步进功能,其精度和速度均达到预期设计要求,整体功耗小于啾扔谕萐甈较低。本文具有的创新性工作主要在于提出了一种增益步进法和“二进制露燃啤被旌系缛菡罅斜嗦敕ǎ⒔岷鲜导实脑鲆娴鹘诜段А⒕ǘ群退俣鹊要求对上述步进法和相应的编码方法进行了实际的电路实现。从系统级设计分析和实际电路实现可以看出,方法可以有效地克服原有的基于插值的“辈浇ū旧砉逃械乃俣取⒕ǘ群臀榷ㄐ哉壑陨杓评眩瓿稍鲆步进的预定功能和性能指标;混合电容阵列编码法在未明显增加控制电路复杂性的同时,有效地降低了信号线数量和其带来的电容误差,
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撕定学位论文作者签名:走燎蟆起兆签字日期:少罗年√月垆’日签字日期:耖。夕年/。月中日独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁连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丕鲞盘堂特授权叁盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数掘库进行检有关保留、使用学位论文的规定。签字日期:即譬年/月≯同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:导师签名:
第一章概述固态图像传感器简介——像素阵列。根据像素感光单元种类的不同,固态图像传感器太致分为图像传感器是将经过透镜处理过的光信号转化成电信号的半导体器件。理论上,图像传感器具有很宽的可探测光谱,,使其适应某个光谱的光电响应要求,理论上说人类可以通过图像传感器这个“万能眼”看到自然界任何以电磁波形式存在的“图像”信息。在诸多图像传感器中,对于可见光的感测最具应用价值和开发前景,如图狪所示。各种以感测可见光信息为核心的光电探测器件已经广泛应用于摄像、医疗、安全、勘探等工业领域【俊U饫锼档摹翱杉狻笔侵溉死嗍泳跸低匙钗C舾械光谱段,其波长分布大致为到之问,若将这个能谱转换成半导体的禁带能量,可以发现其摹本符合硅元素的特性,因此,自上个世纪年代以来,各国纷纷投入巨大的人力物力,针对硅基图像传感器的工艺理论、架构设计和电路实现等多方面进行了广泛的研究,因此在国际上,固态图像传感器的渐渐成为多年持续不退的研究热点。虽然固态图像传感器的种类众多,但其都包台有咀行列形式排布的感光单兀第章概述崮甀同志图像传感器的ジ
ǎ死怔了甤其中琧,’,和五分别代表普朗克常量、光速、光频率以及光波长。;还在半导体能带中产生了彼此对应的电子一空穴对】。图像传感器和图像传感器两大类。枷翊ǜ衅髦饕U季萘烁叨顺上市场,如数字静物摄像系统痛笙袼卣罅懈叨苏障嗷6图像传感器则因其高度的设计灵活性和可集成性以及整体成本的不断降低基本占据了中低端成像市场,并逐渐蚕食传统枷翊ǜ衅鞯氖谐图景信息最初是以入射光的形式进入图像传感的整个环节的。一般来说,入射光光子的能量表达式如式所示:的值大于像素半导体材料的禁带能量历时,就会同时发生两种现象,其中一部分光子被半导体材料所反射,另一部分光子则被半导体材料本