CMOS X射線圖像傳感器降噪技術的研究.pdf

1、X射線圖像傳感器廣泛應用于醫(yī)學成像、空間探測、無損探傷等領域。基于CMOS的射線圖像傳感器有低功耗、低成本、集成度高等優(yōu)點，其市場應用前景廣泛。
　　本文分析像素工作過程引入的噪聲，根據(jù)噪聲性質(zhì)給出降噪方案，并用PSPICE軟件對降噪方案進行仿真與分析。研究重點包括：采用漏極過零和雙斜積分的復位方式抑制圖像拖尾和圖像光暈；采用襯底參雜新結構抑制像素串擾；采用雙柵結構的復位管抑制溝道回濺噪聲；三種暗電流調(diào)零電路：暗電流拷貝調(diào)零、V/

2、I轉換調(diào)零與暗電流積分調(diào)零電路的仿真與分析；讀出放大電路失調(diào)電壓校正電路、傳統(tǒng)相關雙采樣電路（CDS電路）與單通路相關雙采樣電路的仿真與分析；改進的按位比較模數(shù)轉換器（ADC）與二分逐次逼近ADC的仿真與分析。
　　仿真結果表明，漏極過零和雙斜積分結合的復位方式能有效地抑制圖像拖尾和圖像光暈，提高系統(tǒng)動態(tài)范圍。采用暗電流調(diào)零電路能減小像素內(nèi)部暗電流，提高成像質(zhì)量。具有濃度梯度的襯底結構能增大電荷收集效率，抑制像素串擾。采用雙柵結構

3、的傳輸管能提高電荷轉移效率，減小溝道回濺噪聲。單通道CDS在抑制固定模式噪聲（FPN）的同時引入最小噪聲。
　　本文的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　(1)最佳帶寬的確定：根據(jù)源跟隨器電路特點，調(diào)節(jié)影響SNR的參數(shù)，使系統(tǒng)工作于最佳帶寬。
　　(2)新型像素復位電路：該電路彌補現(xiàn)有復位電路的不足。
　　(3)像素串擾的抑制：外延層參雜形成的濃度梯度，誘導電荷進入指定區(qū)域。
　　(4)ADC的設計：改進的A