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相对于CCD,CMOS图像传感器具有低成本、低功耗、易集成和可高速灵活读取等优点,因此在消费数码、医学成像、工业监控、高清直播、视频通讯等诸多领域,CMOS图像传感器正逐步取代CCD图像传感器的主流地位。本论文主要研究高性能CMOS图像传感器控制电路的设计。CMOS图像传感器控制电路是整个系统中最为重要的一部分,主要包括曝光控制电路、读出控制电路、I2C总线控制电路、APB总线控制电路、暗电流消除电路等模块。本论文实现了CMOS图像传感器的滚筒式曝光控制时序,采用I2C总线和APB总线设计完成芯片寄存器控制界面,利用像素阵列的遮黑行消除暗电流噪声。另外,本论文研究了低功耗技术在CMOS图像传感器设计中的应用,采用门控时钟设计降低系统在待机状态的功耗,并通过电压补偿使得所有像素的复位电平相等,从而完善了传统的CDS电路。为了消除CMOS图像传感器中随机变化的行噪声,本论文在传统相关双采样的基础上,提出了一种新的读出时序。该时序采用行相关双采样方法,同时对相邻的两行像素进行操作,在采集图像信号的同时,把行随机噪声也采样到电容上,进行全差分操作,将行噪声消除。设计完成的CMOS图像传感器芯片基于dongbu 0.18μmCMOS工艺实现。芯片大小为1/6英寸,采用2.8μm像素640×480阵列,暗电流为3mV/s,动态范围为62dB。传感器工作速率为每秒20帧,满足消费类产品的工作要求。测试表明,本论文提出的新时序能够有效消除图像横纹噪声,信噪比从38dB提高到41dB,图像质量明显改善。芯片在待机状态下的电流仅为30uA,相比传统设计方法,功耗降低了60%。