JSSC 2009第10期Medical & Bio0.35μm CMOS

An Activity-Triggered 953 dB DR 756 dB THD CMOS Imaging Sensor With Digital Cali

提出一种活动触发的高动态范围CMOS成像传感器，具有低失真和高线性度。

95.3 dB动态范围，75.6 dB THD，74.5 dB SNR，15 Hz帧率

CMOS成像传感器高动态范围数字校准活动触发低失真

▸创新点1：自复位电路部分量化像素光电流（方法创新）。通过像素内集成的自复位电路实现光电流的部分量化，显著提升动态范围至95.3 dB，同时降低传统WDR传感器的非线性误差。该技术解决了传统CMOS图像传感器在宽动态范围与高线性度之间的矛盾。

▸创新点2：数字校准方法提高像素线性度（系统创新）。采用低开销的数字校准电路对像素残余模拟电压进行校准，使总谐波失真（THD）降低至-55 dB/-53 dB（校准前后对比），显著提升 biomedical 应用中信号采集的保真度。

▸创新点3：电流模式差分电路检测场景活动（电路创新）。通过像素内集成差分电路实时检测场景变化，仅在活动剧烈时触发高质量图像捕获，降低功耗并实现74.5 dB的高信噪比（SNR），适用于生物医学动态监测场景。

▸创新点4：混合量化架构实现宽动态范围（系统创新）。结合像素级部分量化与列级低分辨率ADC的二级量化，在0.35μm CMOS工艺下实现27%的填充因子，同时支持15 Hz帧率的实时WDR成像。

Abstract

Chan, Sheung Wai Fung, and Bing Liu , Student Member , IEEE Abstract—Imaging sensors are being used as data acquisi- tion systems in new biomedical applications. These applications require wide dynamic range (WDR), high linearity and high signal-to-noise ratio (SNR), which cannot be met simultaneously by existing CMOS imaging sensors. This paper introduces a new activity-triggered WDR CMOS imaging sensor with very low distortion. The new WDR pixel includes self-resetting circuits to partially q