应用于光流体显微镜的TDI CMOS图像传感器关键技术研究

声明

1 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 光流体显微镜中图像传感器的研究进展

1.2.2 光流体显微镜中超分辨率成像的研究进展

1.2.3 图像传感器中ADC的研究进展

1.3 本文研究的内容及论文结构

2 CMOS图像传感器及其ADC

2.1 CMOS图像传感器的工作原理

2.1.1 不同转换方式的CMOS图像传感器

2.1.2 不同成像方式的CMOS图像传感器

2.1.3 光流体显微镜中的CMOS图像传感器

2.2 ADC的工作原理

2.2.1 ADC概述

2.2.2 ADC的主要特性参数

2.2.3 常见ADC的工作原理

2.3 TDI CMOS图像传感器中的ADC

2.3.1 TDI CMOS图像传感器对ADC的要求

2.3.2 列并行两步式MRSS ADC

2.3.3列并行两步式SS/SAR ADC

2.4 本章小结

3 基于TDI CMOS图像传感器的光流体显微镜超分辨率成像研究

3.1 基于TDI CMOS图像传感器的超分辨率成像方法

3.1.1 亚像素图像信息的采集原理

3.1.2 超分辨率图像的还原

3.1.3 TDI级数和过采样频率对成像的影响

3.2 光流体显微镜中超分辨率成像

3.2.1 光流体显微镜中超分辨率成像考虑

3.2.2 光流体显微镜中超分辨率成像过程

3.3TDI CMOS图像传感器的列处理电路

3.3.1 列处理电路系统结构

3.3.2 累加器电路

3.3.3 实现与验证

3.4 本章小结

4TDI CMOS图像传感器中列并行全差分双斜坡ADC研究

4.1 全差分双斜坡ADC系统结构

4.1.1 全差分输入比较器

4.1.2 下极板采样全差分双斜坡ADC

4.1.3 上极板采样全差分双斜坡ADC

4.2 全差分双斜坡ADC中的比较器

4.2.1 比较器简介

4.2.2 比较器的设计考虑

4.2.3 比较器的设计参数

4.2.4 比较器的仿真与实现

4.3 全差分双斜坡ADC中的斜坡发生器

4.3.1 斜坡发生器实现方式

4.3.2 电流源阵列

4.3.3 开关及其驱动阵列

4.3.4 电流源偏置及其驱动电路

4.3.5 斜坡发生器的仿真与版图

4.4 全差分双斜坡ADC的实现

4.4.1 ADC特性仿真

4.4.2 芯片测试结果

4.5 本章小结

5 TDI CMOS图像传感器中列并行两步式SAR/SS ADC研究

5.1提出的列并行两步式SAR/SS ADC

5.1.1SAR/SS ADC系统

5.1.2 SAR/SS ADC电路及其工作原理

5.1.312位SAR/SS ADC分段方式的确定

5.1.4 电容DAC的设计考虑

5.1.5 采样保持电路

5.2 列并行改进型栅压自举开关

5.2.1 采样开关

5.2.2 传统栅压自举开关

5.2.3 提出的改进型栅压自举开关

5.2.4 低功耗设计

5.2.5 仿真验证

5.3 SAR/SS ADC的校准技术

5.3.1 SAR/SS中的误差

5.3.2 基于冗余位的校准方法

5.3.3 基于高精度低位的校准方法

5.4SAR/SS ADC中的比较器

5.4.1 比较器的电路图

5.4.2 比较器仿真与实现

5.5SAR/SS ADC中的斜坡发生器

5.5.1 电流源阵列

5.5.2 电流源偏置与电压抬升

5.5.3 斜坡发生器仿真与实现

5.6 SAR/SS ADC的实现

5.6.1 SAR/SS ADC的版图与后仿真

5.6.2 芯片测试结果

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 主要完成工作

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果