一种图像传感器及其信号处理电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种图像传感器的信号处理电路和一种图像传感器。
【背景技术】
[0002]随着集成电路工艺的进步，器件特征尺寸越来越小，芯片集成度不断提高。近年来图像传感器技术的发展迅速，性能不断改善，而与图像传感器相连的信号处理电路的特性成为制约探测系统性能的重要因素。电路信号非均匀性差异会影响探测系统非均匀校准效果和图像质量，因此，图像传感器的信号处理电路对电路信号非均匀性的要求在不断提高。尤其是在信号处理电路中开环放大器用作对极微小信号进行放大的应用情况下，像素阵列内开环放大器的工作电流的非均匀性会直接导致像素阵列内各开环放大器之间的性能产生差异，从而影响信号处理电路动态范围、增益等特性，进而影响探测系统的性能，例如造成探测系统性能下降甚至设计失败。
[0003]例如，相关技术中，图像传感器采用如图1和图2所示的信号处理电路，图1中左半部分的NMOS管NI’和PMOS管P1’是常用的电流镜像电路结构，PMOS管P1’可由外部专用偏置电路提供偏置电流。图2是常用的电流镜像电路结构结合实际放大器电路(包括列公共电路BI’和像素公共电路B2’)的应用示意图。在常规应用中，PMOS管P1’为NMOS管NI’提供参考电流。列公共电路BI’同PMOS管P1’ 一样，由外部专用偏置电路统一提供偏置电流，NMOS管NI’为像素公共电路B2’提供偏置。
[0004]相关技术中的信号处理电路，虽然结构简单，但是有一个最大的缺点，当列公共电路BI’和像素公共电路B2’以阵列的形式存在的时候，例如图3所示的MXN的像素阵列，PMOS管P1’为每个列公共电路BI’提供偏置。NMOS管NI’为每个像素公共电路B2’提供偏置。此时，整个像素阵列的每个列公共电路BI’中MOS管的栅极电压都等于PMOS管P1’的栅极电压，每个像素公共电路B2’中MOS管的栅极电压都等于NMOS管NI’的栅极电压。进而当像素阵列比较大或者信号处理电路整体功耗比较大的情况下，在版图设计中，电源和地线的走线压降将会导致像素阵列之间的镜像电流匹配精度不断恶化，进而造成像素阵列内列公共电路和每个像素公共电路构成的多个放大器之间的性能产生差异。尤其当放大器工作在开环应用时，这样的影响可能会造成探测系统设计失败。
[0005]因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是:对相关技术中的信号处理电路进行改进，以在一定程度上消除或减小上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种图像传感器的信号处理电路，该图像传感器的信号处理电路能提高像素阵列中各个放大器的稳定性和均匀性，从而可以适用于不断扩大的电路阵列。
[0007]本发明实施例还提供了一种图像传感器。
[0008]为了解决上述问题，本发明公开了一种图像传感器的信号处理电路，包括:M个信号处理模块，每个所述信号处理模块包括一列处理电路和分别与所述列处理电路相连的N个像素电路，M和N为大于零的整数，其中，所述列处理电路包括:参考电流源，所述参考电流源与第一公共端相连；第一 MOS管，所述第一 MOS管的源极与所述第一公共端相连，所述第一 MOS管的栅极和漏极相连；列公共电路，所述列公共电路与所述第一 MOS管的栅极相连；每个所述像素电路包括:开关模块，所述开关模块的一端与所述参考电流源、所述第一MOS管的漏极和所述列公共电路分别相连；第二 MOS管，所述第二 MOS管的漏极和栅极相连，所述第二 MOS管的漏极与所述开关模块的另一端相连，所述第二 MOS管的源极与第二公共端相连；第三MOS管，所述第三MOS管的漏极与所述开关模块的另一端相连，所述第三MOS管的栅极与所述第二 MOS管的栅极相连，所述第三MOS管的源极与所述第二公共端相连；像素公共电路，所述像素公共电路与所述第二 MOS管的栅极和所述开关模块的另一端分别相连。
[0009]优选地，在本发明的一个实施例中，所述开关模块包括:第一开关，所述第一开关的一端与所述参考电流源相连，所述第一开关的另一端与所述第二 MOS管的漏极相连；第二开关，所述第二开关的一端与所述第一 MOS管的漏极相连，所述第二开关的另一端与所述第三MOS管的漏极相连；第三开关和第四开关，所述第三开关的一端和所述第四开关的一端分别与所述列公共电路相连，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端分别与所述像素公共电路相连。
[0010]优选地，在本发明的一个实施例中，所述第一 MOS管为NMOS管，所述第二 MOS管和所述第三MOS管为PMOS管。
[0011 ] 优选地，在本发明的一个实施例中，所述第一公共端为地，所述第二公共端为电源提供端。
[0012]优选地，在本发明的一个实施例中，所述第一 MOS管为PMOS管，所述第二 MOS管和所述第三MOS管为NMOS管。
[0013]优选地，在本发明的一个实施例中，所述第一公共端为电源提供端，所述第二公共端为地。
[0014]优选地，在本发明的一个实施例中，M个所述开关模块分别与图像传感器的行译码器相连，所述行译码器控制所述M个开关模块以分时复用方式进行工作。
[0015]优选地，在本发明的一个实施例中，所述列公共电路包括:第四MOS管，所述第四MOS管的源极与所述第一公共端相连，所述第四MOS管的漏极与所述第三开关的一端相连；第五MOS管，所述第五MOS管的源极与所述第一公共端相连，所述第五MOS管的漏极与所述第四开关的一端相连，所述第五MOS管的栅极分别与所述第四MOS管的栅极和所述第一 MOS管的栅极相连。
[0016]优选地，在本发明的一个实施例中，所述像素公共电路包括:第六MOS管，所述第六MOS管的栅极与所述第二 MOS管的栅极相连，所述第六MOS管的源极与所述第二公共端相连；第七MOS管，所述第七MOS管的漏极与所述第三开关的另一端相连，所述第七MOS管的源极与所述第六MOS管的漏极相连；第八MOS管，所述第八MOS管的漏极与所述第四开关的另一端相连，所述第八MOS管的源极与所述第六MOS管的漏极相连。
[0017]与相关技术相比，本发明实施例的图像传感器的信号处理电路具有以下优点:
[0018]每个像素电路中通过参考电流源为第二 MOS管提供参考电流，进而第二 MOS管为第三MOS管和像素公共电路提供偏置电流，同时第三MOS管为第一 MOS管提供参考电流，最后，第一 MOS管为列公共电路提供偏置电流，从而实现每个像素电路中的像素公共电路的偏置和每个列处理电路中的列公共电路的偏置相对独立，在像素阵列比较大或者针对极微弱信号的开环放大的应用中，有效减小了电源和地走线压降对像素阵列之间的镜像电流匹配精度造成的影响，保证不同像素信号放大输出获得良好的均匀性，适用于不断扩大的电路阵列。
[0019]为了解决上述问题，本发明公开了一种图像传感器，包括:所述的图像传感器的信号处理电路；分别与所述图像传感器的信号处理电路中M个开关模块相连的行译码器，所述行译码器控制所述M个开关模块以分时复用方式进行工作。
[0020]与相关技术相比，本发明实施例的图像传感器包括以下优点:
[0021]通过图像传感器的信号处理电路，实现了每个像素电路中的像素公共电路的偏置和每个列处理电路中的列公共电路的偏置相对独立，在像素阵列比较大或者信号处理电路整体功耗比较大的情况下，有效减小了电源线和地线的走线压降对像素阵列之间的镜像电流匹配精度造成的影响，提高了像素阵列中各个放大器的工作稳定性和均匀性，适用于不断扩大的电路阵列。
【附图说明】
[0022]图1是相关技术的图像传感器的信号处理电路中常用的电流镜像电路结构的示意图；
[0023]图2是相关技术的图像传感器的信号处理电路中常用的电流镜像电路结构结合实际放大器电路的应用示意图；
[0024]图3是相关技术的图像传感器的结构示意图；
[0025]图4是本发明的图像传感器的信号处理电路实施例中列处理电路和像素电路的结构示意图；
[0026]图5是本发明的一种图像传感器实施例的结构示意图；
[0027]图6是本发明的一种图像传感器的信号处理电路实施例中列