【摘 要】
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有机图像传感器是一种新型图像传感器,它在动态范围、响应速度、光谱响应范围等方面具有独特的优势。针对有机图像传感器响应速度快的特点,快照式读出电路能够更好地发挥其性能。本论文基于CSMC 0.18μm工艺,对有机图像传感器快照式读出电路进行了研究与设计。主要技术指标为:阵列大小320×240,像素大小50μm×50μm,帧频60 Hz,输出数字信号14 bit。电路采用快照式积分的方式,在像素内完成
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有机图像传感器是一种新型图像传感器,它在动态范围、响应速度、光谱响应范围等方面具有独特的优势。针对有机图像传感器响应速度快的特点,快照式读出电路能够更好地发挥其性能。本论文基于CSMC 0.18μm工艺,对有机图像传感器快照式读出电路进行了研究与设计。主要技术指标为:阵列大小320×240,像素大小50μm×50μm,帧频60 Hz,输出数字信号14 bit。电路采用快照式积分的方式,在像素内完成光电流的积分和采样,最后通过模数转换器（ADC）实现像素输出信号的量化,在数字控制电路的控制下实现了数字信号的输出。论文的主要研究内容综述如下:（1）宽摆幅低噪声像素电路。像素电路主要是完成光电流的积分和采样,所有像素同时完成积分和采样,实现快照式积分。针对8T像素电路结构输出动态范围受到源极跟随器限制的问题,本文通过提升电容下极板电压的方法,结合相关双采样技术,输出电压摆幅从0.8 V提升到1.6 V,有效提升了电路的输出动态范围。同时降低了复位噪声带来的影响,像素电路输出噪声为142μV。（2）数字化读出电路。采用单斜ADC实现了像素输出信号的量化。针对斜坡发生器基准电流发生波动,设计了电流校准电路实现电流的校准,采用预放大器和动态比较器级联的结构,精度达到28μV,延时1.4 ns,完成了14 bit单斜ADC的设计,积分电流与数字输出码具有良好的线性度,线性度达到99%。（3）数字控制电路。数字控制是有机图像传感器读出电路时序控制的核心,结合数字控制电路在读出电路中的功能和作用,采用Verilog语言进行对数字控制电路的关键模块进行了设计,实现了输入时钟信号的分频管理和帧数据的接收,完成了读出电路各模块的时序控制,实现了数字信号的并串转换和稳定输出。
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