一种用于CIS列级ADC的片上抗PVT变化高精度自适应斜坡发生器
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大连理工大学 集成电路学院

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中图分类号:

TN792;TP212

基金项目:

国家自然科学基金青年科学项目(62304030).


A On-Chip High Precision Adaptive Ramp Generator with Anti-PVT-Variation for CIS Column-level ADC
Author:
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School of Integrated Circuits,Dalian University of Technology

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    摘要:

    CMOS图像传感器(CIS)的精度通常由内部单斜模数转换器(SS ADC)的精度决定。斜坡发生器作为单斜ADC的数模转换器(DAC)起到至关重要的作用。传统的片上全局斜坡发生器电路受工艺、电压和温度(PVT)的影响非常大,导致斜坡信号易失真、线性度差等问题;且由于寄生电容的影响,斜坡误差较大,片外校准难度大。本文介绍了一种可以抗PVT变化,实现自适应校准斜率的斜坡发生器,采用逐次逼近算法细调、定步长搜索法微调斜坡斜率,实现对斜坡的两点校正。电路包括电阻型DAC(RDAC)、电流型DAC(IDAC)、逻辑控制、动态比较器等模块。仿真结果表明,自适应斜坡发生器的平均校准周期约为1.143ms,校准后斜坡DNL可达+0.00207/-0.00115 LSB,INL可达+0.6755/-0.3887 LSB,在不同PVT下校准电压误差在1.5个LSB之内,功耗仅为1.155mW,具有精度高、功耗低的优点。

    Abstract:

    The accuracy of CMOS image sensor (CIS) is determined by the accuracy of single slope analog-to-digital (SS ADC) converter. As the DAC of single slope ADC, ramp generator plays an important role. The traditional on-chip global ramp generator circuit is greatly affected by process, voltage and temperature (PVT), resulting in ramp signal distortion and poor linearity, and due to parasitic effects, off-chip observation slope error is large, and calibration is difficult. This paper introduces a ramp generator which can resist PVT adaptive calibration slope. The ramp is fine-tuned by successive approximation algorithm and fine-tuned by fixed-step search method to realize two-point correction of slope. The circuit includes resistive mode DAC (RDAC), current mode DAC (IDAC), logic control, dynamic comparator and other modules. The average calibration period of the adaptive ramp generator is about 1.143ms.After calibration, the DNL of the adaptive ramp generator can reach +0.00207/-0.00115 LSB, the INL of the adaptive ramp generator can reach +0.6755/-0.3887 LSB, The calibration voltage error is less than 1.5 LSB and the power consumption is only 1.155mW under different PVT. It has the advantages of high precision and low power consumption.

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  • 收稿日期:2024-01-24
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