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JSSC 2022第10期Data Converters55nmCMOS Image Sensor

A 302- µVrms Horizontal Streak Noise 83-Mpixel 60-Framess CMOS Image Sensor With

提出低噪声高灵敏度CMOS图像传感器，采用三项新技术优化电路噪声和线性特性。
55nm BSI, 8.3-Mpixel, 60-frames/s, 30.2 µVrms horizontal streak noise
CMOS图像传感器低噪声高灵敏度斜坡发生器局部乘法电路
▸创新点1：局部乘法电路（LMC）是一种电路创新，通过将长距离布线信号的延迟差减半，显著降低了列级模数转换器（ADC）的差分非线性（DNL），实现了+0.42 LSB/−0.32 LSB的DNL性能，较传统方案降低了27%（电路偏斜）和50%（传播偏斜）。
▸创新点2：噪声抑制斜坡发生器（NSRAMP）是一种方法创新，通过选择性压缩低光信号中的噪声成分，将水平条纹噪声降低至传统方案的1/4，实测噪声仅为30.2 µVrms，较传统方案降低了72%。
▸创新点3：灵活测试电路（FTC）是一种系统创新，实现了斜坡发生器的独立高速片上测试，无需依赖ADC特性，显著提升了测试效率和模块化验证能力。
▸创新点4：采用55nm背照式（BSI）工艺集成上述技术，在8.3M像素60帧/s的系统中同时优化噪声（302µVrms）与线性度，为低照度监控摄像头提供了高灵敏度解决方案。
Abstract
This article presents an 8.3-Mpixel 60-frames/s CMOS image sensor with skew-relaxation analog-to-digital con- verters (ADCs) and an on-chip testable ramp generator for low-noise and high-sensitive surveillance cameras. Three novel techniques are proposed to improve the circuit noise and lin- earity characteristics under low illuminance. A local multiply circuit (LMC) reduces a differential non-linearity (DNL) of the column-wise ADC by halving the delay difference of long-distance wiring signals.