设计了一种基于电容反馈跨阻放大器型(Capacitive Trans-impedance Amplifier, CTIA)像元电路与双Δ采样(Delta Double Sampling, DDS)的低照度CMOS图像传感器系统。采用CTIA像元电路提供稳定的光电二极管偏置电压以及高注入效率, 完成在低照度情况下对微弱信号的读取; 同时采用数字DDS结构, 通过在片外实现像元积分信号与复位信号的量化结果在数字域的减法, 达到抑制CMOS图像传感器中固定图案噪声的目的, 进一步提高低照度CIS的成像质量。基于0.35 μm标准CMOS工艺对此基于CTIA像元电路的CMOS图像传感器芯片进行流片, 像元阵列为256×256, 像元尺寸为16 μm×16 μm。测试结果表明该低照度CMOS图像传感器系统可探测到0.05 lx光照条件下的信号。

设计了一种带隔直电容的交流耦合CTIA像元电路与数字相关双采样(DCDS)结构的CMOS图像传感器系统。在传统的CTIA像元电路中增加隔直电容, 通过控制光电二极管的偏压, 达到减小光电二极管暗电流的目的; 同时采用片外数字CDS结构, 通过在片外实现复位信号与像元积分信号的量化结果在数字域的减法, 可以减小图像传感器像元的复位噪声和固定图案噪声(FPN)。基于0.35 μm标准CMOS工艺对此CMOS图像传感器进行流片, 像元阵列为256×256, 像元尺寸为16 μm×16 μm。测试结果表明交流耦合CTIA像元电路可以将光电二极管的偏压控制在零偏点附近, 此时其暗电流最小; 采用了数字CDS结构后, 图像传感器像元的时域噪声及固定图案噪声均有不同程度降低。