Publication

Ultra Compact and Low-power TDC and TAC Architectures for Highly-Parallel Implementation in Time-Resolved Image Sensors

2011
Conference Papers

Résumé

We report on the design and characterization of three different architectures, namely two Time-to- Digital Converters (TDCs) and a Time-to-Amplitude Converter (TAC) with embedded analog-to-digital conversion, implemented in a 130-nm CMOS imaging technology. The proposed circuit solutions are conceived for implementation at pixel-level, in image sensors exploiting Single-Photon Avalanche Diodes as photodetectors. The fabricated 32x32 TDCs/TACs arrays have a pitch of 50μm in both directions while the average power consumption is between 28mW and 300mW depending on the architectural choice. The TAC achieves a time resolution of 160ps on a 20-ns time range with a differential and integral non-linearity (DNL, INL) of 0.7LSB and 1.9LSB, respectively. The two TDCs have a 10-bit resolution with a minimum time resolution between 50ps and 119ps and a worst-case accuracy of ±0.5 LSB DNL and 2.4 LSB INL. An overview of the performance is given together with the analysis of the pros and cons for each architecture.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/4a20977f-d865-4102-b60b-3be955f29189

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Image resolution

Image resolution is the level of detail an holds. The term applies to digital images, film images, and other types of images. "Higher resolution" means more image detail. Image resolution can be measured in various ways. Resolution quantifies how close lines can be to each other and still be visibly resolved. Resolution units can be tied to physical sizes (e.g. lines per mm, lines per inch), to the overall size of a picture (lines per picture height, also known simply as lines, TV lines, or TVL), or to angular subtense.

Convertisseur analogique-numérique

vignette|Symbole normé du convertisseur analogique numérique Un convertisseur analogique-numérique (CAN, parfois convertisseur A/N, ou en anglais ADC pour Analog to Digital Converter ou plus simplement A/D) est un dispositif électronique dont la fonction est de traduire une grandeur analogique en une valeur numérique codée sur plusieurs bits. Le signal converti est généralement une tension électrique. Le résultat de la conversion s'obtient par la formule : où Q est le résultat de Conversion, Ve, la tension à convertir, n le nombre de bits du convertisseur et Vref la tension de référence de la mesure.

Active-pixel sensor

An active-pixel sensor (APS) is an , which was invented by Peter J.W. Noble in 1968, where each pixel sensor unit cell has a photodetector (typically a pinned photodiode) and one or more active transistors. In a metal–oxide–semiconductor (MOS) active-pixel sensor, MOS field-effect transistors (MOSFETs) are used as amplifiers. There are different types of APS, including the early NMOS APS and the now much more common complementary MOS (CMOS) APS, also known as the CMOS sensor.

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Further characterisation of Digital Pixel Test Structures implemented in a 65 nm CMOS process

Time-of-flight fluorescence depth mapping using a spatiotemporal deep learning model

3.3V Sub-nA Voltage Gap Readout Circuit for Memristive Biosensing in Silicon Nanowire