一种高动态BiCMOS图像传感器及其像素单元的制作方法

文档序号:12125859阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:包括光信号检测电路(I1)、电流放大电路(I2)和电流转电压电路(I3);所述光信号检测电路(I1)将接收到的光信号转化为光电流信号;所述电流放大电路(I2)对光电流信号进行自适应放大,其中电流放大倍数由后端检测模块反馈控制,控制信号为S0、S1、S2;所述电流转电压电路(I3)将放大后的电流信号转换成电压信号,作为像素的输出电压信号。

2.根据权利要求1所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述光信号检测电路(I1)包括第一光电二极管(D1)、第一PMOS管(MP1)和第二PMOS管(MP2),所述光电二极管用于将接收到的光信号转换为电流信号I0,然后通过所述第一和第二PMOS(MP1、MP2)管镜像输出到所述电流放大电路(I2)。

3.根据权利要求2所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述电流放大电路(I2)包括第一晶体管(Q1)、第二晶体管(Q2)、第三晶体管(Q3)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)、第三NMOS管(MN3),所述第一晶体管(Q1)、第二晶体管(Q2)、第三晶体管(Q3)级联用作电流放大;所述第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)、第三NMOS管(MN3),为电流增益控制开关,开关的断开或闭合分别由所述控制信号S0、S1、S2控制,高电平有效。

4.根据权利要求3所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述电流转电压电路(I3)包括第五PMOS管(MP5)、第六PMOS管(MP6)和第一电阻(R1),第五PMOS管(MP5)为镜像对管,第六PMOS管(MP6)为所述电流转电压电路(I3)的使能开关,由行选信号SEL控制,所述第一电阻(R1)用于将第五PMOS管(MP5)的镜像电流Ip转换成电压。

5.根据权利要求4所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述第一光电二极管(D1)一端接地GND,另一端接所述第一PMOS管(MP1)的漏极、栅极和所述第二PMOS管(MP2)栅极;所述第一PMOS管(MP1)的源极和所述第二PMOS管(MP2)的源极接电源VDD,所述第二PMOS管(MP2)的漏极接所述第一晶体管(Q1)的基极。

6.根据权利要求5所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述第一晶体管(Q1)的基极接所述第二PMOS管(MP2)的漏极,所述第一晶体管(Q1)的发射极接所述第一NMOS管(MN1)的漏极和所述第二晶体管(Q2)的基极,所述第二晶体管(Q2)的发射极接所述第二NMOS管(MN2)的漏极和所述第三晶体管(Q3)的基极,所述第三晶体管(Q3)的发射极接所述第三NMOS管(MN3)的漏极,所述第一、第二、第三晶体管(Q1、Q2、Q3)的集电极接所述第三PMOS管(MP3)的漏极;所述第一、第二、第三NMOS管(MN1、MN2、MN3)的源极接地GND;所述第三PMOS管(MP3)的栅极、漏极与所述第五PMOS管(MP5)的栅极相接,所述第三PMOS管(MP3)的源极与所述第四PMOS管(MP4)的漏极相接;所述第四PMOS管(MP4)的源极接电源VDD,所述第四PMOS管(MP4)的栅极与所述第六PMOS管(MP6)的栅极连接,受控于行选信号SEL。

7.根据权利要求6所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述第六PMOS管(MP6)的源极接电源VDD,所述第六PMOS管(MP6)的漏极接所述第五PMOS管(MP5)的源极;所述第五PMOS管(MP5)的栅极接所述第三PMOS管(MP3)的栅极,所述第五PMOS管(MP5)的漏极和所述第一电阻(R1)的一端接行选MOS管(M1),作为像素单元的电压输出端口,所述第一电阻(R1)的另一端接地GND。

8.根据权利要求7所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述第三PMOS管(MP3)与所述第五PMOS管(MP5)形成镜像对管,将电流镜像到电流转电压电路。

9.根据权利要求8所述的高动态BiCMOS图像传感器像素单元,其特征在于:所述第四PMOS管(MP4)用作电流放大电路的使能开关,由行选信号控制,当像素单元未选通时,电流放大电路不工作。

10.一种高动态BiCMOS图像传感器,其包括如权利要求1-9中任一项所述的像素单元。

11.一种用于权利要求10所述的高动态BiCMOS图像传感器的像素输出电压采样存储电路,其特征在于,其包括运算放大器、模数转换电路、自适应增益控制检测电路、数字信号解码电路和存储模块;所述运算放大器的输出O与输入V-相接,作为单位增益跟随器,将像素的输出电压信号等效输入到所述模数转换电路中;所述模数转换电路ADC采样像素输出电压,并将其转换为数字信号,输出到所述自适应增益控制检测电路;所述自适应增益控制检测电路用于检测输入数字信号Din是否满足设定要求,以控制内部状态转换,输出S0、S1、S2信号控制电流增益,所述自适应增益控制检测电路还输出对应的状态计数信号Count和采样电压值的数字信号Dout,所述数字信号解码电路用于对所述自适应增益控制检测电路输出的采样电压值数字信号进行解码,并将解码后的像素输出值输入所述存储模块,所述存储模块用于存储所述像素输出值。

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