基于CMS的低噪声图像传感器读出电路的设计与研究

发布时间：2021-11-22 01:23

　　随着半导体产业的不断发展,图像传感器已经广泛应用在航天摄像,医疗成像,视频监控,为了应对竞争激烈的图像传感器市场,对其研发需求也就越来越大,因此,作为图像传感器重要组成部分的读出电路,对此的性能要求也随之增高。当前研究中,读出电路中的噪声始终限制着图像传感器的成像质量。因此,图像传感器读出电路低噪声的实现成为了业界研究者的重要目标之一。CMS（Correlation multiple sampling）即相关多次采样,它是一种将有某种相关关系的信号通过多次采样,并对其进行减法运算,最终使同源或相关的噪声和误差有效削减的技术。因此,根据CMS技术的特点,在模拟读出电路对其进行合理应用,实现低噪声读出。CMOS图像传感器因具有体积小、功耗低等优势在图像传感器中被广泛应用,本论文对CMOS图像传感器读出电路进行了研究与设计,基于对CMOS图像传感器读出电路的噪声分析和对CMS技术的建模研究,对CMS技术中的参数和噪声的关系进行了matlab建模仿真,从而提出并实现了一种低噪声的读出电路。主要研究内容与研究成果如下:（1）对CMOS图像传感器的噪声进行了分析,通过对不同噪声类型的分析,得到相应... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

数字图像传感器成像系统的原理图

第1章绪论2图1-1数字图像传感器成像系统的原理图当今市场上最常见的两种图像传感器分别是CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器，其工作原理如图1-2所示。在CCD图像传感器中，场景光线使各个像素产生电信号，这些电信号在CCD像素阵列中以电荷的形式保存，在读出过程中，这些电荷首先逐行转移，将每行的电荷全部转移到底部的横向电荷存储器中，再将这些电荷横向转移到一侧转化成电压信号进行读出至片外，片外系统对电压信号进行放大，数字转化等处理。随着工艺和技术的不断发展，CCD中的电荷转移和读出可以在多个节点处发生，这样就提高了工作速度[5]。（a）（b）图1-2（a）CCD工作原理图；（b）CMOS的工作原理图

诩洌珻MOS图像传感器的市场正在稳定并且飞快的发展，体现CMOS类型的图像传感器的发展空间有着很大的研究意义。预计到2023年，全球CMOS图像传感器的销售额将达到215亿美元，从2018到2023年，销售额复合增长率为8.7%。从出售的芯片个数上来看，2013年全球CMOS图像传感器的出货量只有26亿颗，但是在2013年到2018年出货量稳步增加，保持着16%的复合增长率，在2019全球出货量将达到61亿颗，根据全球发展现况，可以预期2023年出货量有望突破95亿颗，同时，2018年到2023年，全球CMOS图像传感器出货量年复合增长率将达到11.7%左右。图1-3CMOS图像传感器随年份变化的市场额度

【参考文献】：
期刊论文
[1]大面阵高帧频CMOS成像电子学系统设计[J]. 宁永慧,刘辉,赵庆磊,郭汉洲.  光学精密工程. 2019(05)
[2]CMOS图像传感器中可编程增益放大器的设计[J]. 桑红石,刘晓磊,刘丽艳.  微电子学. 2010(04)
[3]基于相关双采样的线阵CCD信号采集电路设计[J]. 蒋斐,吴海波,程玉宝.  光学与光电技术. 2010(04)
[4]CCD图像传感器发展与应用[J]. 寇玉民,盛宏,金祎,陈辉东.  电视技术. 2008(04)
[5]航天TDICCD相机视频信号处理中相关双采样技术的研究[J]. 黄巧林,金伟其,朱敏.  航天返回与遥感. 2002(04)



本文编号：3510648