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CMOS 图像传感器因其具有低功耗、低成本和易于集成等优点，广泛应用于数码摄像、医疗成像和空间遥感等领域。为了在低光照的环境下获取质量优良的图像，研究人员在CMOS图像传感器中引入时间延时积分技术（TDI），等效地延长曝光时间来提升输出信号的信噪比。时间延时积分技术要求不同像素对同一物理景象进行曝光后，同一物理景象的曝光信号在读出之前必须完成累加操作。 在像素阵列越来越大的发展趋势下，在CMOS-TDI图像传感系统的设计时，不得不考虑日益严峻的功耗问题，尤其是模数转换器的功耗。本文从量化和输入两个角度来考虑模数转换器的功耗问题。在量化层次上，选用具有低功耗潜力的SAR-ADC架构，设计了一种适用于CMOS-TDI系统的低功耗电容网络转换技术。在输入层次上，以硬件实施特征提取为手段，剔除无关的图像数据，减轻后续模数转换器的工作量，实现模数转换器功耗的降低。本文的主要工作内容如下： 1. 在量化层次上，先对两种典型SAR-ADC低功耗电容网络转换技术进行分析比较。结合CMOS-TDI系统的工作特点，基于数据预测读出的技术思路，提出了一种更具低功耗潜力的电容网络转换技术，并完成了该电容网络转换技术的理论功耗分析。 2. 在输入层次上，借用特征提取手段，实现图像关键特征数据与无关景象数据的区分，降低前端读出电路送入模数转换器的数据量，进而减小模数转换器的能量消耗。本文设计了一种适用于CMOS-TDI系统的特征提取算法，并针对该特征提取算法进行了仿真分析。仿真结果表明：无关像素数据的剔除比例达到 80%以上，即减轻了模数转换器80%的量化任务。 3. 为了保证低功耗特征提取算法的准确实施，本文设计了一种带有失调误差校正功能的模拟累加器。通过调整运放的内部结构，实现了缓冲器失调电压极性的翻转。利用两个累加阶段失调电压引起的误差相累加的方法，完成了对失调误差的校正，有效地抑制了系统的固定模式噪声。仿真结果表明，该模拟累加器电路功能正确，累加器精度达到99.2%。在工艺失配存在的情况下，校正电路能够有效地校正失调误差，保证累加器的累加精度在99.1%以上。