1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
3.4 Ƣu nhƣợc điểm các kiến trúc điểm ảnh
Kiến trúc điểm ảnh DPS: Mỗi điểm ảnh có một bộ ADC, các bộ ADC hoạt động song song và dữ liệu số đƣợc lƣu trong bộ nhớ đƣợc đọc trực tiếp từ ma trận điểm ảnh tƣơng tự hoạt động của các bộ nhớ thông thƣờng. Vì vậy kích thƣớc điểm ảnh lớn do số lƣợng transistor ở mỗi điểm ảnh tăng.
Kiến trúc điểm ảnh PPS chỉ gồm 1 transistor mỗi điểm ảnh. Tín hiệu điện tích ở mỗi điểm ảnh đƣợc đọc ra qua bộ khuếch đại cột, và quá trình đọc ra này xóa dữ liệu. PPS có kích thƣớc điểm ảnh nhỏ nên hệ số điền đầy FF lớn nhƣng lại gặp vấn đề về tốc độ đọc ra chậm và tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR thấp.
Kiến trúc điểm ảnh APS: APS (Active Pixel Sensor) thƣờng gồm 3 đến 4 transistor mỗi điểm ảnh với một trong số đó đóng vai trò bộ đệm và khuếch đại. Tín hiệu ra ở photodiode đi qua một bộ đệm ở mức pixel (source follower) nên quá trình đọc ra không xóa dữ liệu ở diode. So với PPS thì APS có kích thƣớc điểm ảnh lớn hơn nên tỉ lệ FF nhỏ hơn nhƣng tốc độ đọc ra cao hơn và SNR cũng lớn hơn.
Do đó, hiện nay kiến trúc APS đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều camera vì nhiều ƣu điểm đặc biệt cho phép chất lƣợng hình ảnh cao với kiến trúc không quá phức tạp.
Page 43
CHƢƠNG 4
THIẾT KẾ ĐIỂM ẢNH APS
Chƣơng này sẽ tập trung vào việc thiết kế và layout điểm ảnh dựa trên kiến trúc điểm ảnh 3T – APS đã đề cập ở chƣơng trƣớc. Ở phần đầu chƣơng sẽ mô tả quá trình thiết kế và mô phỏng điểm ảnh 3T-APS. Từ nền tảng kiến trúc điểm ảnh 3T- APS điểm ảnh kiến trúc 4T-APS đƣợc phát triển và thiết kế. Kết quả mô phỏng và layout sẽ chứng minh ƣu nhƣợc điểm trong việc thiết kế kiến trúc điểm ảnh 4T-APS sử dụng NMOS hoặc PMOS cho tầng source follower nhƣ sau:
Mạch sử dụng transistor NMOS có dải động thấp nhƣng độ nhạy cao thích hợp cho những máy ảnh hoạt động ở điều kiện thiếu sáng và dải ánh sáng đến camera hẹp.
Mạch sử dụng transistor PMOS ngƣợc lại có độ nhạy thấp và dải động cao nên thích hợp cho những máy ảnh hoạt động ở điều kiện ánh sáng không quá yếu và dải ánh sáng đến camera rộng.
Mỗi thiết kế có ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng nên việc lựa chọn thiết kế nào tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế và yêu cầu của ứng dụng.
Page 44