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1、湖南工程学院毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 像素级AD转换的图像传感器设计 姓名 吴飞 系别 电气信息学院 专业 电子科学与技术 班级 0402 学号 200401180212 指导老师 刘建 教研室主任 龙 泳 涛 一、 基本任务及要求：1 掌握图像传感器的系统结构； 2 掌握光敏感器件光电二极管； 3 设计像素电路； 4 设计时钟产生器及CMOS动态存储器； 5 对电路进行仿真，完善电路设计； 6 编写设计说明书。 二、进度安排及完成时间： （1）第1周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义； （2）第2周：查阅相
2、关资料，了解本课题的发展历史和研究应用现状，确定课题总体方案，明确课题任务、撰写文献综述和开题报告； （3）第34周：掌握图像传感器的系统结构，光敏感器件； （4）第5周：掌握像素结构； （5）第68周：设计A/D转换器电路结构； （6）第910周：设计时钟产生器及CMOS动态存储器； （7）第11周：对电路进行仿真，完善电路设计； （8）第1213周：撰写设计说明书，整理资料，准备答辩； （9）第14周：毕业设计答辩。 摘要1引言3第一章 绪论41.1 数字成像系统的结构41.2 A/D转换器与图像传感器的结合方式51.3 己有的成就61.4 本文所做的工作8第二章 像素级A/D转换型图像传
3、感器概述92.1 介绍92.2 系统描述92.3 像素结构102.4 A/D转换器的结构112.5 时钟信号产生器与SAM12第三章 CMOS光电敏感器件143.1 光电二极管及光电三极管的性能143.1.1 光电二极管143.1.2 光电三极管143.2 光电二极管的量子效率15第四章 像素电路的设计和模拟194.1 目前已有的一些像素电路194.1.1 MOS二极管的对数传感器194.1.2 类延迟结构的光电路204.1.3 Delbruck的可调光电路214.1.4 电流放大光电路234.1.5 积分光电路234.2 像素电路的设计244.2.1 前置放大器244.2.2 取样保持电路2
4、54.2.3 A/D转换器254.3 模拟仿真254.3.1 模型参数的确定264.3.2 设计与改进27第五章 传感器外围电路的设计与整个传感器的仿真325.1 时钟产生器325.2 CMOS移位寄存器345.3 整个传感器的功能模拟36结论39小结与致谢40参考文献41摘要 本课题为像素级AD转换的图像传感器设计，所要研究的就是图像传感器的构造和功能，如何把光信号转换成电信号，通过计算机等辅助工具呈现在人们的面前。现代人类生活中，人们迫切需要获取信息，而人类获取的总信息量的80%以上，是通过视觉器官得到的。所以图像传感器，作为现代视觉信息获取的一种基础器件，因其能实现信息的获取、转换和视觉
5、功能的扩展(光谱拓宽，灵敏度范围扩大)，能给出直观、真实、层次最多、内容最丰富的可视图像信息，而在现代社会中得到了越来越广泛的应用。 在研究过程中，涉及到了大量的原理图，对在传感器中占有重要地位的像素电路进行了设计，主要有积分光电路，前置放大电路，取样保持电路，A/D转换电路，都需要用到Vware软件进行画图和仿真，对所得出的仿真波形图进行分析和设计的优化。 通过对图像传感器的设计和优化，得到了一个全新的CMOS数字图像传感器电路图。模拟仿真的结果表明：这个传感器能实现图像传感的功能。也对图像传感器有了更深的认识。随着计算机技术的迅速发展，多媒体市场的日益扩大，CMOS图像传感器的应用越来越广
6、泛了，同时CMOS工艺的发展和多媒体市场的需要相结合，促成了数字CMOS图像传感器的迅速发展。关键字 CMOS A/D转换电路Abstract The topic for the conversion of the AD-pixel image sensor designed to study by the image sensor is the construction and function of how the optical signals into electrical signals through computers and other aids people in the s
7、how before. Modern human life, people need urgent access to information, and human access to the total amount of information of more than 80 percent is obtained through the visual organs. Therefore, image sensor, as a modern visual access to information based on a device, to achieve their access to
8、information, conversion and the expansion of visual function (broaden the spectrum, expand the scope of sensitivity), can give direct, real, level up, as most Rich visual image information, and in modern society has been more widely used. In the course of the study, which involves a lot of schematic
9、s, on the sensor occupies an important position in the pixel circuit design, the main integral optical circuits, pre-amplifier, to maintain the sampling circuit, A / D converter circuit, we need Vware used simulation software and drawing on the outcome of the simulation waveform of the analysis and
10、design optimization. Through the image sensor in the design and optimization, get a new digital CMOS image sensor circuit. The simulation results showed that: the image sensor to achieve sensing functions. The image sensor also gained a deeper understanding. With the rapid development of computer te
11、chnology, the growing multimedia market, CMOS image sensor applications more widely, while the development of CMOS technology and multimedia integration of the needs of the market, led to the digital CMOS image sensors rapid development.引言 现代人类生活中，人们迫切需要获取信息，而人类获取的总信息量的80%以上，是通过视觉器官得到的。所以图像传感器，作为现代视
12、觉信息获取的一种基础器件，因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展(光谱拓宽，灵敏度范围扩大)，能给出直观、真实、层次最多、内容最丰富的可视图像信息，而在现代社会中得到了越来越广泛的应用。 图像传感器的功能是把光学图像转换为电信号，即把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息(可见光和不可见光)，转换为按时序输出的电信号视频信号，而视频信号能再现入射的光辐射图像。把空间图像转换为按照时序变化的电信号的过程称为图像摄取。 60年代以前，摄像的任务都是用各种电子束摄像管来完成。60年代后期，随着半导体集成电路技术，特别是MO S集成电路工艺的成熟，各种固体图像传感器得到了迅速发展。到70年代末，
13、已经有一系列产占，在军事、民用个方面得到广泛应用，例如RL2048, CCPD1728,TCD 106C等。 目前，图像传感器主要有两类，一种是电荷耦合器件(ChargeCoupled Device，简称CCD)，另一种是互补金属氧化物半导体器件（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，简称CMOS)。 CCD图像传感器结构相对比较简单，工艺容易实现，但这种器件耗能较大，不易高度集成，且用模拟方式进行信息交换，因此应用范围比较小。而对CMOS图像传感器来说，它的集成度较高，可以把整个系统集成在单片上，但信号处理线路复杂，对工艺的要求比较苛刻，与CCD器件相
