图像传感器的噪声抵消电路的制作方法

本实用新型涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器的噪声抵消电路。

背景技术：

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CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal oxide Semiconductor，互补型金属氧化物半导体元件）图像传感器两大类。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。

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（Photodiode or 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（Transfer Transistor、TX）、复位晶体管（Reset Transistor、RST）、源跟随晶体管（Source-Follower Transistor、SF）、行选通管（Row Selector Transistor、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。

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LDO（Low Dropout Regulator），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LDO，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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种图像传感器的噪声抵消电路，解决现有技术中源跟随晶体管电源引入噪声的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种图像传感器的噪声抵消电路，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；

所述比例调节模块通过调节电容和/或跨导调节输出的第二输出噪声信号的增益，所述第一输出噪声信号与第二输出噪声信号幅值相同、相位相反，以相互抵消噪声。

可选的，所述第一噪声通路包括连接于源跟随晶体管的漏极与栅极之间的第一电容及连接于源跟随晶体管的栅极与地端之间的第二电容。

可选的，在第二噪声通路中，电源噪声通过所述比例调节模块连接至偏置模块，所述偏置模块包括第一NMOS晶体管及第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极连接所述源跟随晶体管的源极，源极连接第一节点，栅极通过第三电容连接至地端，所述第二NMOS晶体管的源极接地，漏极连接所述第一节点，栅极连接第二节点。

可选的，所述比例调节模块包括并联连接于所述第二节点的第一恒定电容和第二恒定电容，以及连接于所述第一恒定电容与所述源跟随晶体管的电源电压之间的可变电容，所述可变电容的一极连接所述源跟随晶体管的电源电压，另一极连接所述第一恒定电容的一极，所述第一恒定电容的另一极连接所述第二节点，所述第二恒定电容的一极连接所述第二节点，另一极连接地端，通过调节所述可变电容的电容值，调节所述第二输出噪声信号的增益。

可选的，所述比例调节模块包括调节电容的第一比例调节模块和调节跨导的第二比例调节模块，所述第一比例调节模块连接所述偏置模块的第二节点，所述第二比例调节模块连接所述偏置模块的第一节点。

可选的，所述第一比例调节模块包括并联连接于所述第二节点的第三恒定电容和第四恒定电容，所述第三恒定电容的另一极连接所述源跟随晶体管的电源电压，所述第四恒定电容的另一极连接地端。

可选的，所述第二比例调节模块包括第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的漏极连接所述第一节点，源极接地端，栅极通过偏置电容连接至地端，调节所述第二节点的电压调节所述第二NMOS晶体管的跨导，所述第二比例调节模块适于稳定所述源跟随晶体管的工作电流。

相应的，本实用新型还提供一种图像传感器的噪声抵消电路，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，电源噪声通过偏置模块输出第二输出噪声信号；

连接于所述偏置模块的比例调节模块，所述比例调节模块通过调节所述源跟随晶体管的跨导调节输出的第一输出噪声信号的增益，所述第一输出噪声信号与第二输出噪声信号幅值相同、相位相反，以相互抵消噪声。

可选的，所述偏置模块包括第一NMOS晶体管及第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的漏极连接所述源跟随晶体管的源极，源极连接第一节点，栅极通过第三电容连接至地端，所述第二NMOS晶体管的源极接地，漏极连接所述第一节点，栅极连接所述源跟随晶体管的电源电压。

可选的，所述比例调节模块包括第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的漏极连接所述第一节点，源极接地端，栅极连接第二节点，调节所述第二节点的电压调节所述源跟随晶体管的跨导，所述第三NMOS晶体管用于稳定所述第一NMOS晶体管的工作电流。

相对于现有技术，本实用新型的图像传感器的噪声抵消电路具有以下有益效果：

本实用新型中，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

图1为本实用新型一实施例中第一噪声通路的电路示意图；

图2为本实用新型第一实施例中第二噪声通路的电路示意图；

图3为本实用新型第二实施例中第二噪声通路的电路示意图；

图4为本实用新型第三实施例中第二噪声通路的电路示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本实用新型利用示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本实用新型的图像传感器的电源噪声抵消电路进行详细描述。

本实用新型提供一种适用于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，所述比例调节模块通过调节电容和/或跨导调节输出的第二输出噪声信号的增益，所述第一输出噪声信号与第二输出噪声信号幅值相同、相位相反，以相互抵消噪声。

下面结合附图对本实用新型的图像传感器的噪声抵消电路进行说明。

第一实施例

参考图1所示，第一噪声通路包括连接于源跟随晶体管M_SF的漏极与栅极之间的第一电容C_par及连接于源跟随晶体管M_SF的栅极与地端之间的第二电容C_FD。源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过第一电容C_par耦合到浮置扩散区FD的第二电容C_FD上，通过源跟随晶体管M_SF到源跟随晶体管M_SF的源极输出pxda，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上。第一噪声通路的信号增益为：

参考图2所示，在第二噪声通路中，电源噪声通过比例调节模块20连接至偏置模块10，所述偏置模块10包括第一NMOS晶体管M_NBC、第二NMOS晶体管M_NB、第三电容C₃，所述第一NMOS晶体管M_NBC的漏极连接源跟随晶体管M_SF的源极（输出端pxda），源极连接所述第二NMOS晶体管M_NB的漏极（第一节点S1），栅极连接所述第三电容C₃的一极，所述第三电容C₃的另一极连接地端，所述第二NMOS晶体管M_NB的源极接地，栅极连接第二节点S2。所述比例调节模块20包括连接于所述第二节点S2的第一恒定电容C_dcbl和第二恒定电容C_bias，以及连接于第一恒定电容与源跟随晶体管的电源电压之间的可变电容C_var。所述可变电容C_var的一极连接源跟随晶体管M_SF的电源电压VPIX，另一极连接第一恒定电容C_dcbl的一极，所述第一恒定电容C_dcbl的另一极连接于偏置模块的第二节点S2处，所述第二恒定电容C_bias的一极连接所述第二节点S2，另一极连接地端。本实施例中，通过调节所述可变电容C_var的电容值，调节所述第二输出噪声信号的增益，源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过可变电容C_var、第一恒定电容C_dcbl及第二恒定电容C_bias引入到偏置模块的第二节点S2处，通过第二NMOS晶体管M_NB及第二晶体管M_NBC耦合到输出端pxda，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上。第二噪声通路的增益为：

可变电容C_var大小可以通过连接于可变电容C_var的控制电压调节，以使得

所述源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过两个通路到达输出端pxda处，其幅值大小一样，相位相反，在输出端pxda处相互抵消，起到抑制图像传感器供电电源噪声的目的。

第二实施例

与实施例一中相同的是，所述第一噪声通路包括连接于源跟随晶体管M_SF的漏极与栅极之间的第一电容C_par及连接于源跟随晶体管M_SF的栅极与地端之间的第二电容C_FD。源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过第一电容C_par耦合到浮置扩散区FD的第二电容C_FD上，通过源跟随晶体管M_SF到源跟随晶体管M_SF的源极输出pxda，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上。第一噪声通路的信号增益为：

与实施例一中不同的是，在第二噪声通路中，所述比例调节模块包括调节电容的第一比例调节模块21和调节跨导的第二比例调节模块22，所述第一比例调节模块21连接偏置模块10的第二节点S2，第二比例调节模块22连接偏置模块10的第一节点S1。

具体的，参考图3所示，所述第一比例调节模块21包括连接于所述第二节点S2处的第三恒定电容C_noican和第四恒定电容C_bias’，所述第三恒定电容C_noican的一极连接所述第二节点S2，另一极连接源跟随晶体管M_SF的电源电压VPIX，所述第四恒定电容C_bias’的一极连接所述第二节点S2，另一极连接地端。

所述第二比例调节模块22包括第三NMOS晶体管M_DC和偏置电容C₀，所述第三NMOS晶体管M_DC的漏极连接所述第一节点S1，源极接地端，所述偏置电容C₀的一极连接所述第二NMOS晶体管M_NB的栅极，另一极连接地端。

本实施例的第二噪声通路，源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过第二恒定电容C_noican和第四恒定电容C_bias’引入到偏置模块10的第二节点S2处，通过第一NMOS晶体管M_NB输出到输出端pxda，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上。第二噪声通路的增益为：

第二NMOS晶体管M_NB的跨导大小可以通过调节第二NMOS晶体管M_NB的栅极电压（第二节点S2处电压）调节，第二比例模块22用于加入偏置电流使得源跟随晶体管的工作电流稳定，保持源跟随晶体管M_SF的跨导的稳定，以使得

=0

源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过两个通路到达输出端pxda处，其幅值大小一样，相位相反，在输出端pxda处相互抵消，起到抑制图像传感器供电电源噪声的目的。

需要说明的是，实施例一中通过调节电容调节第二噪声通路的增益，实施例二中通过调节跨导调节第二噪声通路的增益，在本实用新型的其他实施例中，还可以同时调节电容与跨导，调节第二噪声通路的增益。

第三实施例

与实施例一中相同的是，所述第一噪声通路包括连接于源跟随晶体管M_SF的漏极与栅极之间的第一电容C_par及连接于源跟随晶体管M_SF的栅极与地端之间的第二电容C_FD。源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过第一电容C_par耦合到浮置扩散区FD的第二电容C_FD上，通过源跟随晶体管M_SF到源跟随晶体管M_SF的源极输出pxda，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上。第一噪声通路的信号增益为：

参考图4所示，所述偏置模块10包括第一NMOS晶体管M_NBC、第二NMOS晶体管M_NB、第三电容C₃，所述第一NMOS晶体管M_NBC的漏极连接源跟随晶体管M_SF的源极（输出端pxda），源极连接所述第二NMOS晶体管M_NB的漏极（第一节点S1），栅极连接所述第三电容C₃的一极，所述第三电容C₃的另一极连接地端，所述第二NMOS晶体管M_NB的源极接地，栅极连接源跟随晶体管M_SF的电源电压。电源噪声通过偏置模块10中的第二NMOS晶体管M_NB及第一NMOS晶体管M_NBC输出到pxda端，再通过后续电路被放大量化到数字域体现到图像上，第二噪声通路的增益为：

其中，源跟随晶体管M_SF的跨导大小可以通过第二节点S2的电压调节，以使得

本实施例中，第三NMOS晶体管M_DC能够使得第二NMOS晶体管M_NB的工作电流保持稳定，使得第二NMOS晶体管M_NB的跨导 保持稳定，从而使得第二噪声通路的增益稳定。

源跟随晶体管M_SF的漏极电压VPIX上的噪声通过两个通路到达输出端pxda处，其幅值大小一样，相位相反，在输出端pxda处相互抵消，起到抑制图像传感器供电电源噪声的目的。

综上所述，本实用新型提供图像传感器中，引入第一噪声通路和第二噪声通路，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，分别调节第二噪声通路中的电容和/或跨导，调节第二噪声通路的增益，使得第一噪声通路和第二噪声通路的增益抵消，起到抗电源干扰，减小图像噪声，提高图像质量的目的。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。