优化CMOS图像传感器DPGA电容阵列：降噪与动态范围增强

本文主要探讨了在CMOS图像传感器中，低噪声DPGA（数字可编程增益放大器）电容阵列优化的研究。针对传统的开关电容放大器在高速度和高精度需求下面临的挑战，文章提出了一个创新的电容阵列拓扑结构优化方法。这个方法着重解决了由寄生电容导致的时钟馈通和电荷分配问题，这些问题直接影响了DPGA的步进增益精度和整体性能。 优化的关键在于设计了一个能够有效减少采样电容引入的噪声斜率的电容阵列。通过仿真分析和0.35μm CMOS工艺的流片版图，作者展示了这种改进能将噪声斜率从0.15降低到0.01，显著提高了电路的信噪比和动态范围。这种优化对于提升便携式电子产品的图像质量以及系统的整体性能至关重要。 DPGA作为图像传感器的重要组成部分，其性能直接影响了传感器的响应速度和线性度。通过控制反馈电容和采样电容的组合或单独调整，DPGA可以提供可编程的增益。然而，过于复杂的电容阵列设计可能导致工作速度下降和系统响应特性受限。因此，作者提出的优化策略旨在简化阵列结构，同时保持高精度的增益控制。 此外，文章还指出了CMOS开关电容电路中的多种噪声源，如互连线耦合噪声、电源/衬底耦合等，这些噪声对系统稳定性有重大影响。通过优化电容阵列设计，文章试图减小这些噪声的影响，从而提升整个系统的性能和可靠性。 这篇研究为解决CMOS图像传感器中DPGA电容阵列的设计挑战提供了新的思路，尤其是在噪声抑制和高速性能方面。这对于推动CMOS图像传感器技术的发展和提高便携设备的成像质量具有重要意义。