高一致性斜坡信号发生器

斜坡间失配0.4% LSB

针对大面阵CMOS图像传感器中斜坡信号不一致的问题，提出结合平均电压、自适应负反馈和数字相关双采样的校准方案，在不显著增加面积和功耗的情况下实现极低的列固定模式噪声。

Guo, Zhongjie · Lin, Li · Xu, Ruiming · Liu, Suiyang · Ningmei, Yu · 杨媛 · Wu, Longsheng

Sensors 2024

参数信息

斜坡信号不一致性

0.4 % LSB

列固定模式噪声

0.000037 %

列固定模式噪声（电压值）

0.15 μV

芯片面积增加

0.6 %

功耗增加

0.5 %

技术优势

斜坡失配降至0.4% LSB

通过平均电压技术和自适应负反馈动态调整，将各斜坡信号间的不一致性从原本显著的水平降低到0.4% LSB，足以满足12位单斜ADC的精度要求。

列固定模式噪声降至0.15 μV

通过数字相关双采样技术进一步消除残余失调，由斜坡不一致引起的列固定模式噪声降至0.000037%（对应0.15 μV），意味着更均匀的图像本底，无需额外图像校正。

面积功耗代价小

该校准方案仅使芯片总面积增加0.6%、功耗增加0.5%，不会给系统集成带来明显负担，适合在既有图像传感器架构上直接嵌入。

应用场景

• CMOS图像传感器：直接嵌入大面阵传感器列级读出链，消除斜坡失配引起的列噪声。
• 大面阵图像传感器：适用于8K×8K等大面阵芯片，以极小面积功耗代价实现均匀斜坡。
• 图像传感器读出电路：校准模块与12位单斜ADC配合，提升读出链路的一致性和信噪比。