在当今物联网和大数据飞速发展的时代,图像是人们获得信息的主要途径之一。图像传感器模数转换器(Image Sensor ADC)作为将图像信号转换为数字信号的主要工具,其广泛的应用在安防、医疗、摄影等领域,如何能够准确地采集到图像信息是一件充满挑战的工作。按传感器件结构进行划分,图像传感器主要包括电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)图像传感器图像传感器和CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)两大类。由于CMOS工艺的逐渐提高,使得CIS制造成本降低,性能提高,进而成为图像传感器的主流产品。由于CIS读出电路的引入,大大降低了CIS的噪声。两步单斜式ADC(Two-Step Singal-Slope ADC,Two-Step SS ADC)作为读出电路的重要模块,可以在低速成像中同时实现较高分辨率、较小面积和低功耗,从而在CMOS图像传感器中得到了广泛的应用。本文设计了一款用于Two-Step SS ADC的斜坡发生器(Ramp Generator),基于180nm CMOS工艺,设计了一款工作在3.3V电源电压下,转换速率大于50KHz,分辨率为12bit、输入满摆幅1.2V的斜坡发生器电路。论文对比三种类型斜坡发生器的结构,决定采用电阻分压式斜坡发生器结构;为了优化整体面积和转换次数,采用两步单斜式斜坡发生器结构。分别对斜坡发生器的噪声、电阻失配、建立时间和建立精度作了理论分析,确定了设计指标。基于此,对于细斜坡发生器输出缓冲器,论文选用了一种共模电压不变的输出缓冲器结构,降低了输出缓冲器的输入失调电压;同时,设计细量化斜坡发生器的输出信号从固定端口输出,避免了输出信号改变时,输出阻抗随之改变的问题,有利于信号的建立和提高信号的线性度。最后,对本文设计的两步单斜式斜坡发生器进行了Hspice仿真。仿真结果表明,在50KHz的时钟频率下,粗斜坡发生器的电压梯度为37.5mV,稳定到1/4LSB仅需要63.75ns,细斜坡发生器的电压梯度为293μV,稳定到1/4LSB仅需要13.7ns。此外,基于180nm CMOS工艺完成了两步单斜式斜坡发生器的版图设计,最终完成的粗斜坡发生器的总面积为314.7×118.3μm~2,细斜坡发生器的总面积位897.1×247.23μm~2。