A 10-Bit Column-Parallel Single Slope ADC Based on Two-Step TDC with Error Calibration for CMOS Image Sensors

无杂散动态范围 微分非线性 有效位数 比较器 积分非线性 最低有效位 CMOS芯片 校准 歪斜 电子工程 电压 物理 计算机科学 电气工程 工程类 转换器 电信 量子力学 操作系统
作者
Jiangtao Xu,Jing Yu,Fujun Huang,Kaiming Nie
出处
期刊:Journal of Circuits, Systems, and Computers [World Scientific]
卷期号:24 (04): 1550054-1550054 被引量:6
标识
DOI:10.1142/s0218126615500541
摘要

This paper presents a 10-bit column-parallel single slope analog-to-digital converter (SS ADC) with a two-step time-to-digital converter (TDC) to overcome the long conversion time problem in conventional SS ADC for high-speed CMOS image sensors (CIS). The time interval proportional to the input signal is generated by a ramp generator and a comparator, which is digitized by a two-step TDC consisting of coarse and fine conversions to achieve a high-precision time-interval measurement. To mitigate the impact of propagation delay mismatch, a calibration circuit is also proposed to calibrate the delay skew within -T/2 to T/2. The proposed ADC is designed in 0.18 μm CMOS process. The power dissipation of each column circuit is 232 μW at supply voltages of 3.3 V for the analog circuits and 1.8 V for the digital blocks. The post simulation results indicate that the ADC achieves a SNDR of 60.89 dB (9.82 ENOB) and a SFDR of 79.98 dB at a conversion rate of 2 MS/s after calibration, while the SNDR and SFDR are limited to 41.52 dB and 67.64 dB, respectively before calibration. The differential nonlinearity (DNL) and integral nonlinearity (INL) without calibration are +15.80/-15.29 LSB and +1.68/-15.34 LSB while they are reduced down to +0.75/-0.25 LSB and +0.76/-0.78 LSB with the proposed calibration.

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