适用于cmos图像传感器的电源噪声抵消电路的制作方法

文档序号:9251170阅读:633来源:国知局
适用于cmos图像传感器的电源噪声抵消电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及CMOS图像传感器模拟电路设计领域,特别涉及一种适用于CMOS图像 传感器的电源噪声抵消电路。
【背景技术】
[0002] 图像传感器是数字摄像头的重要组成部分,是一种将光学图像转换成电学信号的 设备,它被广泛地应用在数码相机、移动终端、便携式电子装置和其他电子光学设备中。图 像传感器按照元件的不同,可分为CO)(ChargeCoupledDevice,电荷親合元件)和CMOS (ComplementaryMetaloxideSemiconductor,互补型金属氧化物半导体元件)图像传感器 两大类。
[0003] CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外,还广泛应用于摄像机、扫描仪、以 及工业领域等。而CMOS图像传感器由于其高度集成化、低功率损耗和局部像素可编程随即 读取、速度快、成本低等优点,可适用于数码相机、PC摄像机、移动通信产品等领域。
[0004] 随着图像传感器的持续快速的发展,促进了其进一步的小型化和集成。CCD图像 传感器和CMOS图像传感器都是采用光电转换区域,一般采用光电二极管(Photodiodeor Photodetector)收集入射光,并将其转换为能够进行图像处理的光电荷。现有的CMOS图 像传感器中,若干个像素单元组成的像素阵列接收入射光,收集光子。像素单元往往采用 3T、4T或5T的结构,以4T为例,由转移晶体管(TransferTransistor、TX)、复位晶体管 (ResetTransistor、RST)、源跟随晶体管(Source-FollowerTransistor、SF)、行选通管 (RowSelectorTransistor、RSEL),基本的工作原理为:通过光电转换形成光生载流子,产 生模拟信号,通过对像素阵列的行选通并进行列读取,读出每列的模拟信号,进行后续的运 算增益放大、模数转换等信号处理过程。
[0005] 在实际工作中像素(pixel)的源跟随晶体管SF管供电电源的噪声会通过电容 couple到像素单元的浮置扩散区FD上,接着通过信号通路被放大,模数转换(AD)转换之 后体现到输出数据上,影响图像信噪比。一般做法是为pixel电路单独做一个LD0(Low DropoutRegulator),以减小外部供电电源噪声对图像质量的影响。如果LDO的输出受到 影响,噪声同样还是会体现到图像上。当LDO噪声抑制性能有限的情况下,一种解决方法 是,在信号通路中引入另外一路电源噪声,用来抵消从pixel处传入的部分。传统方式是为 pixel电源做一个LD0,用以隔离外部供电电源上的噪声。这种方法当芯片干扰较大时,其 稳定速度有限,在其稳定的过程中,噪声依然会体现到图像上。

【发明内容】

[0006] 鉴于对【背景技术】中的技术问题的理解,如果能够提供一种有效消除图像传感器源 跟随晶体管的电源噪声的电路设计,对电路整体性能的提升是有益的。
[0007] 本发明提供一种适用于CMOS图像传感器的电源噪声抵消电路,包括: 第一噪声通路,电源噪声通过源跟随晶体管输出第一输出噪声信号;第二噪声通路,电 源噪声通过比例调节模块输出第二输出噪声信号,所述第一输出噪声信号与第二输出噪声 信号幅值相同,以相互抵消噪声。
[0008] 在依据本发明的一个实施例中,所述第二噪声通路中,所述电源噪声通过比例调 节模块连接至增益模块,输出的第二输出噪声信号与第一输出噪声信号幅值相同,相位相 反。
[0009] 在依据本发明的一个实施例中,所述第二噪声通路中,所述电源噪声通过比例调 节模块连接至偏置模块的第一节点再连接至增益模块,输出的第二输出噪声信号与第一 输出噪声信号幅值相同,相位相反。
[0010] 在依据本发明的一个实施例中,所述第二噪声通路中,所述电源噪声通过比例调 节模块连接至斜坡电压信号的节点再连接至比较器,输出的第二输出噪声信号与第一输 出噪声信号幅值相同,相位相同。
[0011] 在依据本发明的一个实施例中,所述比例调节模块为电容调节模块,所述电容调 节模块的第一端接源跟随晶体管的电源,所述电源经选择控制电容组接第二端;偏置电容 的一端接所述第二端,另一端接地。
[0012] 在依据本发明的一个实施例中,调节所述的选择控制电容组的电容大小,以调节 电容组的等效电容与所述偏置电容的比值,进而调节第二输出噪声信号。
[0013] 在依据本发明的一个实施例中,所述选择控制电容组等效电容与所述偏置电容的 比值为1:10至1:20之间。
[0014] 在依据本发明的一个实施例中,所述选择控制电容组为并联的电容,每一支路分 别设置有开关。
[0015] 在依据本发明的一个实施例中,所述选择控制电容组中每一支路的电容值按照2 倍的比例设置。
[0016] 在依据本发明的一个实施例中,所述第二噪声通路中还包括反相模块,所述反相 模块包括:第一NMOS晶体管、第一PMOS晶体管,所述第二端接第一NMOS晶体管的栅极,所 述第一NMOS晶体管的源级接地,漏极接第一PMOS晶体管的漏极,所述第一PMOS晶体管的 源级接电源电压,所述PMOS晶体管的栅极接反相输出信号。
[0017] 在依据本发明的一个实施例中,第一噪声通路包括:连接于源跟随晶体管的第一 电容和第二电容,所述第一电容将电源噪声耦合至浮置扩散区,并通过所述源跟随晶体管 输出至第一子输出端,第一子输出端的连接偏置模块、增益模块。
[0018] 在依据本发明的一个实施例中,根据第一电容与第二电容的比值计算出第一输出 噪声信号的增益;通过电容组等效电容与所述偏置电容的比值计算出第二输出噪声信号的 增益,所述第一输出噪声信号的增益与第二输出噪声信号的增益相同。
[0019] 在依据本发明的一个实施例中,所述比例调节模块为电阻调节模块,所述电阻调 节模块的第一端接源跟随晶体管的电源,所述电源经选择控制电阻组接第二端;偏置电阻 的一端接所述第二端,另一端接地;电流源接第二端。
[0020] 在依据本发明的一个实施例中,调节所述的选择控制电阻组的大小,以调节电阻 组的等效电阻与所述偏置电阻的比值,进而调节第二输出噪声信号。
[0021] 在依据本发明的一个实施例中,其特征在于,所述选择控制电阻组为并联的电阻, 每一支路分别设置有开关。
[0022] 在依据本发明的一个实施例中,第一噪声通路包括:连接于源跟随晶体管的第一 电容和第二电容,所述第一电容将电源噪声耦合至浮置扩散区,并通过所述源跟随晶体管 输出至第一子输出端,第一子输出端的一端连接偏置模块,另一端连接比较器。
[0023] 在依据本发明的一个实施例中,根据第一电容与第二电容的比值计算出第一输出 噪声信号的增益;通过电阻组等效电阻与所述偏置电阻的比值计算出第二输出噪声信号的 增益,所述第一输出噪声信号的增益与第二输出噪声信号的增益相同。
[0024] 本发明引入第二噪声通路,通过将源跟随晶体管的电源噪声通过两个噪声通路进 行抵消,起到抗电源干扰,减小图像噪声,提高图像质量的目的。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明第一实施例中涉及的第一噪声通路的电路示意图; 图2是本发明第一实施例中涉及的第二噪声通路的电路示意图; 图3是本发明第二实施例中涉及的第一噪声通路的电路示意图; 图4是本发明第二实施例中涉及的第二噪声通路的电路示意图; 图5是本发明第三实施例中涉及的第一噪声通路的电路示意图; 图6是本发明第三实施例中涉及的第二噪声通路的电路示意图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明提供一种适用于CMOS图像传感器的电源噪声抵消电路,电路包括:第一噪 声通路,电源噪声通过源跟随晶体管输出第一输出噪声信号;第二噪声通路,电源噪声通过 比例调节模块输出第二输出噪声信号,所述第一输出噪声信号与第二输出噪声信号幅值相 同,以相互抵消噪声。
[0027] 下面结合若干实施例对本发明的具体内容进行详细描述。
[0028] 第一实施例: 请参考图1、图2,图1为本发明第一实施例中涉及的第一噪声通路的电路示意图。图 2为本发明第一实施例中涉及的第二噪声通路的电路示意图。图1中,图像传感器像素单元 的源跟随晶体管100的第一端1001接电源信号,源跟随晶体管100的第二端1002接浮置 扩散区FD,源跟随晶体管100的第三端1003接偏置模块200及第一子输出端pxda,第一 噪声通路还包括有增益模块300 ;其中第一噪声通路还包括:连接于源跟随晶体管的第一 电容IIOC
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