CMOS有源像素传感器噪声抑制技术研究

"CMOS有源像素传感器像素级噪声的分析与抑制" 在图像传感器领域，CMOS有源像素传感器（CMOS Active Pixel Sensor, APS）因其低功耗、高集成度等特点被广泛应用。然而，像素级的噪声是影响CMOS图像传感器性能的关键因素。对于3T结构的CMOS有源像素传感器，主要的噪声源包括复位噪声、1/f噪声等。本文深入探讨了如何在像素级别上分析和抑制这些噪声。 首先，针对复位噪声，研究发现采用软复位技术可以有效降低噪声。软复位相比于硬复位，其噪声水平可以降低到大约硬复位噪声的平方根，即约为硬复位噪声的2倍小。这种技术通过更温和的电压变化来减少复位过程中的瞬态噪声。 其次，针对1/f噪声，也称为闪烁噪声，文章指出PMOS（P型金属氧化物半导体）晶体管产生的1/f噪声低于NMOS（N型金属氧化物半导体）晶体管。1/f噪声通常与晶体管的栅极面积有关，面积减小会导致1/f噪声增加。因此，在设计中需要权衡晶体管尺寸与噪声之间的关系。 通过对像素的噪声特性进行详细分析，研究者完成了三种不同噪声抑制策略的集成电路设计仿真。这些设计基于0.5微米的标准CMOS工艺，经过流片制作后进行了实际测试。测试结果证实，噪声的相对变化趋势与理论分析一致，验证了噪声抑制方法的有效性。 该研究为优化CMOS有源像素传感器的噪声性能提供了理论基础和实践指导，有助于提升图像传感器的信噪比，进而提高图像质量和系统的整体性能。在低光照条件下的成像应用，如天文观测、医学成像、安全监控等领域，这些噪声抑制技术具有重要的实际意义。