一种应用于CMOS图像传感器的列级高精度ADC设计
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大连理工大学

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国家重点研发计划(2019YFB2204101)


A high resolution column ADC design for CMOS image sensor
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School of Microelectronics,Dalian University of Technology

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    摘要:

    本文设计了一种应用于CMOS图像传感器的高精度、低功耗列级14bit ADC。该ADC以广泛应用于CMOS图像传感器列级电路的RAMP ADC为基础,采用了3-bit SAR ADC与11-bit RAMP ADC相结合的两步式结构,使量化时间缩短了约2/3;RAMP ADC部分采用高低时钟的计数方法,降低计数区间内约90%的功耗;提出了RAMP-SAR-RAMP切换的相关双采样逻辑,可节省约40% SRAM的数量,显著缩小版图面积。本文采用0.18μm标准CMOS工艺,基于Cadence软件进行仿真,在600MHz时钟、单沿计数的工作模式下,ADC量化时间为9.32μs,在1.8V数字电源电压下,计数区间内功耗均值约为8.51μW。

    Abstract:

    In this paper, a high resolution, low power column level 14bit ADC for CMOS image sensor is proposed. The ADC is based on the RAMP ADC which is widely used in CMOS image sensor column circuits. The ADC adopts the two-step structure of 3-bit SAR ADC and 11-bit RAMP ADC, which reduces the quantization time by about 2/3. In the RAMP ADC part, the high-low clock counting method is adopted to reduce the power consumption in the counting part by about 90%. The correlated double sampling logic of RAMP-SAR-RAMP switch is proposed, which can reduce the amount of SRAM by about 40% and significantly reduce the layout area. In this paper, the 0.18μm standard CMOS process is employed, and the simulation is based on Cadence software. Under the working mode of 600MHz clock and single edge counting, the quantization time of ADC is 9.32μs, and the average power consumption in the counting part is about 8.51μW under the 1.8V digital power supply.

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  • 收稿日期:2022-04-09
  • 最后修改日期:2022-04-09
  • 录用日期:2022-05-06
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