CMOS图像传感器：CDS技术降低噪声研究

"带CDS的CMOS APS图像传感器的研究① (2004年)" 本文主要探讨了采用相关双采样（CDS）技术在CMOS有源像素传感器（APS）中的应用，以降低图像传感器的低频噪声，包括KTC噪声和1/f噪声，以及固定图形噪声。研究中，作者杨超利用标准的1.5μm P阱双层多晶硅双层金属CMOS数字电路工艺，成功设计并制造了一款512像素的CMOS APS线阵图像传感器。 CDS技术是图像传感器中一种重要的噪声抑制方法，它通过在像素读出前后两次采样像素电荷，然后相减以消除由于电源电压波动、寄生电容变化等因素产生的固定偏置噪声。在本研究中，CDS被证明有效地降低了传感器的噪声水平，提高了图像质量。 实验结果显示，这款带CDS的CMOS APS图像传感器具有出色的性能指标：其灵敏度达到了11 V/Lx.s，这意味着传感器对光的响应非常敏感，能够捕捉到微弱的光线变化。同时，传感器的均方根噪声仅为0.2mV，这是一个非常低的噪声水平，意味着得到的图像信号与噪声之比高，图像细节清晰。此外，动态范围为80dB，这意味着传感器能够处理宽广的亮度范围，从暗部到亮部的细节都能被清晰记录。最后，传感器的直流功耗仅为10mW，显示了其高效能和低功耗的特点，这对于便携式和电池供电的设备尤其重要。 关键词：CMOS图像传感器、相关双采样、有源像素传感器，这些标签明确了本文的核心研究领域和技术关键点。CMOS图像传感器是现代电子成像系统中的核心组件，广泛应用于手机、相机、监控等领域。有源像素传感器（APS）相较于传统的CCD传感器，由于其集成度高、功耗低、尺寸小等优点，越来越受到青睐。而相关双采样技术则是提高APS性能的关键技术之一，通过减小噪声，提升了传感器的信噪比，从而提高了图像的清晰度和质量。 这篇2004年的论文展示了在CMOS图像传感器中应用CDS技术的重要性和实际效果，对于理解噪声管理在传感器设计中的作用，以及提升图像传感器性能的技术路径具有重要的参考价值。这一研究也为后续的CMOS图像传感器技术发展提供了理论基础和实践经验。