一种应用于图像传感器的循环型模数转换器的研究与设计

发布时间：2018-02-02 21:13

  本文关键词： 图像传感器 模数转换器 RSD算法 高增益运算放大器 FFT仿真　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科技发展越来越迅速,在日常生活、工作学习中存在着各种各样的图像信息,而获得这些信息的设备核心是图像传感器,并广泛的应用于工业、航空航天、医疗、消费等领域。图像传感器将存在于外界的实物与获取图像信息设备内部的数字信号处理系统连接起来,并将光信号转换为易于处理的电信号。在图像传感器内部,模数转换器作为核心部分,其性能影响着整个系统的优劣。模数转换器的种类繁多,不同的结构具有不同的性能优势,考虑到所设计的模数转换器主要应用于CMOS图像传感器,决定采用循环型模数转换器,对像素阵列输出的模拟信号进行转换。然后将得到的高精度数字信号输入到DSP系统做进一步处理。在电路设计过程中,由于存在一些非理想因素,例如开关电容噪声、器件失配等,导致模数转换器的性能降低。为此,本文对各种非理想因素进行了详细的分析及讨论,了解它们对电路性能的影响,采取有效措施尽可能的减小或避免这些误差,使电路得到优化。本文主要对应用于CMOS图像传感器的循环型模数转换器进行了研究和设计。采用传统编码方式的ADC,由于存在比较器失调误差,可能会导致失码,降低系统精度。因此本文采用了RSD算法,降低了比较器失调误差对系统性能的影响。为了达到系统对ADC高精度、低功耗的性能要求,设计了具有高增益的运算放大器和无静态电流的动态比较器。最后,采用标准CMOS工艺,对循环型模数转换器进行了版图设计,并对其进行FFT仿真,得到以下结果:芯片面积为9μm×570μm,在采样频率是100kHz的情况下,SNDR为72.4dB,SFDR为80.4dB,电源电压为5V,功耗为140μW,FOM为0.34pJ/conv.-step。
[Abstract]:An analog - to - digital converter ( ADC ) is used in the field of industrial , aerospace , medical , consumer and so on .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212;TN792

【参考文献】

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本文编号：1485494