采用低面积、低功耗的40 MS/s、0.001平方毫米的5位SAR技术实现边缘成像

《IEEE Journal of Selected Areas in Sensors》：Edge Imaging with a Low-area, Low-power 40 MS/s 0.001 mm2 5-bit SAR

　　

摘要：

用于边缘应用的图像传感器受到功耗限制。此外，许多机器学习任务即便在较低位深的图像下也能实现，这进一步降低了转换和传输过程中的功耗需求。因此，在边缘应用中未必需要传统的8位或更高位的列并行ADC。在本研究中，我们通过设计一款5位逐次逼近寄存器（SAR）ADC来展示这一潜力，该ADC的采样率为40 MS/s，功耗仅为380μ瓦特，其有效面积为0.001毫米2，该ADC采用65纳米CMOS工艺制造。在处理CIFAR10数据集时，该ADC的信噪比与失真比可达25分贝，峰值信噪比为32分贝，结构相似性指数为0.96。该ADC还被用于MNIST、Fashion MNIST、EMNIST、CIFAR10、ImageNet、DIV2K和LFW数据集的图像分类任务。对于所有数据集而言，数字化后的图像精度都与原始图像相当。PSNR和精度数值都体现了所提出的ADC架构在低功耗、小面积机器视觉应用中的有效性。