- TỐT NGHIỆP CAO HỌC Đề tài: THIẾT KẾ VÀ LAYOUT MẠCH TÍCH HỢP ĐIỂM ẢNH APS CHO CAMERA CMOS. - Mch s dng transistor NMOS có dng th. - nhy cao (t l Fill factor = 68.96%) thích hp cho nhng camera hong u kin thiu sáng và di ánh n camera hp. - nhy thp (t l Fill factor = 55.88%) và dng cao nên thích hp cho nhng camera hong u kin ánh sáng không quá yu và d n camera rng. - NMOS shutter và NMOS row-select. - NMOS shutter và PMOS row-select. - NMOS shutter và NMOS row-select. - follwer NMOS shutter và NMOS row-select. - NMOS row-select. - follower có NMOS shutter và PMOS row-select. - shutter và PMOS row-select. - 61 Danh mục từ viết tắt CCD : Charge Coupled Device CMOS : Complementary Metal Oxide Semiconductor PPS : Passive Pixel Sensor APS : Active Pixel Sensor DPS : Digital Pixel Sensor SNR : Signal to Noise Ratio DR : Dynamic Range LOFIC : Lateral Overflow Capacitor TTS : Time to Saturation APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 1 CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề Metal. - Sensor) cho Camera CMOS. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 2 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 3 CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung về một hệ thống camera . - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 4. - Kích c m nh nm trong khong 15x15µm2 ti 3x3µm2 (gii hn bi di ng và giá ca thit b quang APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 5 Fill factor là t l din tích cm bin dùng làm b thu quang, nm trong khon 0.9 ->fill factor cao thì nh. - Mc ra bao gm các thit b m nh h s chuyn n áp ra ng vi m c ti b thu quang (µV/electron) T ng quang ph, h s chuyi và din tích ca cm bi. - ng ch to bng cách s dng các t ng b hóa s dng 2,3 hoc 4 pha clock các t này hong ch nghèo sâu khi clock mc cao. - u khin clock và tn dng biên) Hong CCD 3 pha APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page Hong CCD 3 pha. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page c. - n tích còn lc truyn chm bi khuch tán nhing biên. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page i xem xét tng t. - ng biên có th ng cách. - VD : Xét CCD 3 pha truyng 1024x1024 v và Dn=35cm2/s. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 10 T kíc. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page . - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 12. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page APS dùng photogate Điểm ảnh DPS. - Mô hình APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 16. - ph là APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page ph ph max r = 20 electrons, và int dc ph. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page ph. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 19 tint. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 20. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 21. - Hình 2.12. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page n(Cph. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page d. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 28. - bão hòa APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 31 Nu VDS> VGS Vth và tip t a thì dòng ID lên na, nó không còn phc thuc vào VDS mà ch ph thuc vào VGS. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 32. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 33 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN KIẾN TRÚC ĐIỂM ẢNH 3.1 Lý thuyết cấu trúc điểm ảnh PPS. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 34. - a Conventional PPS b TSL PPS APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 35. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 36 3.2. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 37. - 3.2.2 Các kiến trúc APS 3T – APS (3 Transistor) Hình 3. - MSF (Source hàng qua 1 MSEL RS APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page CPD/CSH. - 4T – APS (4 Transistor APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 39. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 40. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 41 Hình 3. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 42 3.4. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 43 CHƢƠNG 4 THIẾT KẾ ĐIỂM ẢNH APS. - 4T-APS source follower. - nhy cao thích hp cho nhng máy nh hong u kin thiu sáng và d n camera hp. - nhy thp và dng cao nên thích hp cho nhng máy nh hong u kin ánh sáng không quá yu và d n camera rng. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 44 4.1 Mô phỏng mạch nguyên lí 3T-APS Hình 4. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 45 M1 là source follo. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 46 Hình 4. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 47 4.2. - NMOS shutter và NMOS row-select Cấu tạo. - MOS source có NMOS shutter và NMOS row-select có. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 48 M1 là transistor reset. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 49. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page ms-0.2ms UGM1. - T source follower. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 51. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 52 4.2.2 Mô phỏng và layout mạch nguyên lí 4T-APS sử dụng PMOS source follower có NMOS shutter và NMOS row-select. - T kt qu mô phng mch schematic ta nhn thy DR ( dng hay khong bt sáng) ca mch s dng NMOS source follower không ln. - Vì vy trong phn này tôi s mô phng mch 4T-APS s dng PMOS source follower có NMOS shutter và NMOS row-select. - NMOS shutter và NMOS row-select Cấu tạo NMOS row. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page Vdd – Vth (Vth. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 54 Kết quả mô phỏng nhau: Hình 4. - T PMOS source follwer NMOS shutter và NMOS row-select ms UGM1. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 55. - T NMOS shutter và NMOS row-select APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 56 Kết quả Layout: Hình 4. - NMOS shutter và NMOS row-select x 15. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 57 4.2.3 Mô phỏng và layout mạch nguyên lí 4T-APS sử dụng PMOS source follower có NMOS shutter và PMOS row-select. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 58 M5. - Nguyên lý hoạt động shutter và PMOS row-select. - T PMOS source follower có NMOS shutter và PMOS row-select. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page ms-0.55ms. - có NMOS shutter và PMOS row-select. - NMOS row select có DR. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 60 Kết quả Layout: Hình 4. - PMOS source có NMOS shutter và PMOS row-select. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 61 4.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ follower. - NMOS PMOS NMOS shutter & NMOS row-select NMOS shutter & PMOS row-select n 100pA 900pA n áp ra Vout 0 1.55V 3.3 1.55V 3.3 1.6V K. - NMOS PMOS NMOS shutter & NMOS row-select NMOS shutter & PMOS row-select Dim nh 12 15. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 62 Trong cùng mu kin ánh sáng và s dng các photodiode ging nhau thì. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 63 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Mục tiêu và kết quả đạt đƣợc. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 64. - APS CHO CAMERA CMOS 2013 Page 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Design of Active Pixel Cell using PMOS source follower
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt