Passive Ramp Generator for CMOS Image Sensors

Abstract

CMOS-bildesensorer er en nøkkelbyggestein i alle systemer som krever bildebehandling, som f.eks mobiltelefoner, digitale kameraer, romavbildningsutstyr og brukes i mange flere bildeenheter. I de fleste av disse sensorene brukes en av de vanligste ADCene til å konvertere den analoge informasjonen i digital form er 'SSADC'(Single Slope ADC)[1], som inkluderer en rampegenerator for sin operasjon. De fleste av disse rampegeneratorene er blandede signalkretser, og ikke mange finnes i litteratur som er rent analog av natur, tar denne oppgaven derfor sikte på å bygge en ”kontinuerlig tid Passive Ramp Generator” under gitte spesifikasjoner av helningsområde, spenningssving, linearitet og støy. Den konstruerte rampegeneratoren opererer med en forsyningsspenning på 1,8V med en drifts temperaturområde på 40◦C−125◦C og er testet over ss,sf,fs og ff hjørner. Den bruker maksimalt gjennomsnittlig effekt på 3,5mW, som dekker et skråningsområde på 125mV/µs til 2000mV/µs, maksimal effekt støy er 18µVrms og maksimal INL er 0,7 %.

CMOS Image Sensors are a key building block in all systems requiring imaging capability such as mobile phones, digital cameras, space imaging equipment and is used in many more imaging devices. In most of these sensors one of the most common ADC utilized to convert the analog information into digital form is the ’SSADC’(Single Slope ADC)[1], which includes a ramp generator for it’s operation. Most of these ramp generators are mixed signal circuits, and not many are found in literature which are purely analog in nature, this thesis thus aims to build a ”Continuous Time Passive Ramp Generator” under given specifications of slope range, voltage swing, linearity and noise. The designed ramp generator operates at a supply voltage of 1.8V with an operating temperature range of 40◦C−125◦C and is tested over ss,sf,fs and ff corners.It consumes a maximum average power of 3.5mW , covering a slope range of 125mV/µs to 2000mV/µs, the maximum output noise is 18µVrms and the maximum INL is 0.7%.