0.18μm CMOS高速列级ADC：提升CMOS图像传感器性能的关键技术

本文探讨了应用于CMOS图像传感器的高速列级模数转换器（ADC）的设计与实现。传统的列级单斜ADC由于转换速度较慢，限制了图像传感器系统在实时性和性能上的提升。作者提出了一种创新方法，即采用单斜ADC与时间到数字转换器（TDC）的集成策略。这种方法首先将模拟电压信号转化为与其成比例的时间段，然后由TDC进行量化，从而实现快速的转换过程。这种设计解决了传统ADC转换时间过长的问题。 该高速列级ADC的工作原理基于时间和电压的直接关系，利用TDC的高精度量化功能，能够在1.8V的数字电路供电下，提供高达51.2分贝的信噪失真比（SNDR），确保了信号的高质量转换。此外，经过Spectre的仿真验证，该10位ADC在0.18微米CMOS工艺下，具有出色的性能，包括1兆赫兹（MSPS）的采样频率和1.6伏特（V）的输入信号范围，完全符合CMOS图像传感器系统的需求。 设计者着重考虑了能耗问题，整个ADC的总功耗为1.76毫瓦（mW），而列级电路部分则仅消耗236.38微瓦（μW），体现出良好的能效比。这样的设计不仅提高了图像传感器的性能，还降低了系统的总体功耗，对于能源效率和设备小型化的现代电子系统来说，是一项重要的技术突破。 关键词的选用，如“模数转换器”、“时间到数字转换器”和“游标卡尺延迟线”，突出了文章的核心技术路径和实现方式，强调了高速列级ADC在CMOS图像传感器领域的关键作用。这篇文章提供了高性能、低功耗的ADC解决方案，对提高图像传感器的实时性和灵敏度具有显著意义。