双积分CMOS图像传感器时序控制电路研究＊.PDFVIP

第20卷 第 6期 传 感 技 术 学 报 、，o1．2O No．6 2007年 6月 CHINESEJOURNAL OFSENSORSAND ACTUATORS JUN．2007 TimingControlCircuitDesignforDualSamplingCM OSImageSensor LIUJi—yang ，YAOSu—ying，LIBin—qiao，XUJiang—tao (ASICDesignCenter，SchoolofElectronicIt,fformationEngineering，TianjinUniversity ，Tianjin300072，China) Abstract：DualSamplingcanbeimplementedwithsimpleanalogcircuitstoachievehigherdynamicrangeof CMOSimagesensor．Basedontheanalysisoftheprincipaldualintegrationanddualsamplingwithcol— umn-levelsamplingandholdingcircuits，whichcanbeimplementwiththesamepixelandonlysmallextra processingcircuitastosystem withoutdualsampling，ahighefficienttimingcontrolmethodispresented． Timingdistributionbetweenlongintegration，shortintegrationandsignalprocessingisoptimizedinthe timingcontrolalgorithm，andhighframeratecanbeachieved．Thealgorithm implementedwithsynthesiz— ableverilogcode．andtheresultsiSsuccessfullytestedwithfunctionsimulationandFPGA verification． Keywords：CMOSimagesensor；dualsampling；framerate；timingalorithm EEACC：7230G 双积分 CMOS图像传感器时序控制电路研究* 刘激扬 ，姚素英，李斌桥，徐江涛 (天津大学电子信息工程学院，天津大学专用集成电路设计中心，天津 300072) 摘 要：用简单的模拟电路实现双积分技术可以大幅地提高CMOS图像传感器的动态范围。采用列共用采样保持电路的双 积分电路和一次采样技术像素相同，仅增加了面积很小的处理电路，在分析该结构工作原理的基础上，提出了高效的时序控 制方法．该算法优化了长积分、短积分和信号处理的时序分配 ，获得了较高的帧频．该算法用可综合的Verilog语言实现，功能 仿真和FPGA验证 ，结果证明了可行性． 关键词：CMOS图像传感器；双采样；帧频；时序算法 中图分类号：TN4 文献标识码 ：A 文章编号：1004—1699(2007)06-1275-04 CMOS图像传感器具有高集成度、随机读取、 作为感光器件的线性有源像素，该结构存在明显的 低功耗、低成本等许多优点，能在许多领域取代传统 缺陷就是动态范围较小，即探测光强的范围不能满 的CCD技术，近年来发展迅速．__1]典型的CMOS图 足要求．这将从两方面限制图像传感器的应用：① 像传感器包含以下五部分：① 二维像素阵列二维像 图像传感器只能应用在光强范围比变化较小的场 素阵列接收光照，并将每个像素的光强转换为模拟 合．② 一幅图像中过亮和过暗的部分不能探测到． 电压．② 放大电路放大电路用来调节模拟信号的幅 目前有对数像素结构、条件复位、多次采样等很多解 度，同时可以消除固定模式噪声．③ 多路选择器多 决方案．但双采样技术对比较动态范围、面积和噪声 路选择器逐列选择模拟信号输入 AD转换器．④