一个低噪音的CMOS图像传感器的设计,使用混合单轨模拟到数字转换器

科学领域:

• * 固态设备物理学
• * * 集成电路设计设计.
• * * 图像传感器技术的技术.

背景情况:

• * 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 图像传感器 (CIS) 对于数字成像至关重要.
• *同时实现高分辨率和低噪音,特别是在不同的光线条件下,仍然是一个挑战.
• *现有的模拟数字转换器 (ADC) 经常面临噪声性能,分辨率和功耗之间的权衡.

研究的目的:

• * 为CIS应用开发和描述一种新的10/11位混合单路模拟数字转换器 (SS-ADC).
• * 在低光条件下提高噪声性能,同时保持高分辨率.
• * 为了在高光条件下降低功耗,而不会影响图像质量.

主要方法:

• * 实现混合SS-ADC架构,将11位低光分辨率和10位高光分辨率相结合.
• *采用数字相关的双重采样方法,具有双重数据速率结构,以提高低光噪声降低.
• *CIS的制造使用110纳米的1-聚4-金属CIS工艺.

主要成果:

• * 拟议的混合SS-ADC在低光条件下实现了8%的暗随机噪声减少,与现有的10位ADC相比.
• *在高光条件下,使用10位分辨率导致动态功耗比11位ADC大约减少31%.
• * 显示了线性输入-输出特性,并保持了与11位SS-ADC在低光条件下可比的噪声性能.

结论:

• *开发的10/11位混合SS-ADC有效平衡CMOS图像传感器的噪音性能和功耗.
• *这种混合方法为在不同照明环境下运行的CIS应用程序提供了显著的改进.
• * 制造的传感器证明了拟用于下一代成像系统的混合ADC设计的可行性.