一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型斜波发生器，包括复位电容，复位开关、斜波信号模块、暗电流校正模块和运算放大器，其中，运算放大器的第一输入端与复位电容的一端、复位开关的一端共同连接至斜波信号模块和暗电流校正模块；运算放大器的输出端同时连接复位电容的另一端和复位开关的另一端，并输出斜坡信号；暗电流校正模块包括校正电流源和校正开关，校正电流源的输入端输入暗电流信号，当校正开关导通时，暗电流校正模块连接至运算放大器的第一输入端，使得运算放大器的输出端输出去除暗电流之后的斜波信号。本发明专利技术提供的一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统，进行暗电流校正，从而提高图像的动态范围。

【技术实现步骤摘要】
一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统
本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统。
技术介绍
在CMOS图像传感器(CIS)中，暗电流严重的影响着图像传感器的图像质量，暗电流对图像传感器成像质量的影响主要体现在两个方面，一是，暗电流的非均匀性是CIS中固定模式噪声的一个重要来源，使得图像传感器的通透性变差；二是，暗电流会推高整幅图像的平均值，尤其是在高温下，暗电流值显著增大，使得图像的动态范围减小，尽管在制造工艺上可降低光电二极管固有的暗电流，并提高均匀性，但在后期图像处理时仍需消除或抑制暗电流噪声以提高图像质量。斜坡发生器被广泛应用在模数转换等领域，已经成为图像传感器中不可或缺的一部分，传感器的噪声、固定模式噪声和线性度等诸多特性在很大程度上都依赖于斜坡发生器的设计。现有的斜坡发生器电路如图1所示，复位开关S7导通，对复位电容Cf进行复位，此时，运算放大器的第一输入端、第二输入端以及输出端的电压信号相等，即Vramp＝Vinp3＝Vinm3＝Vref，当复位开关S7断开，Vramp输出斜坡信号。图像传感器中进行暗电流校正的原理为：首先统计出DARKPIXELARRAY(暗像素阵列)的输出平均值，每个ActivePixel(有效像素)数字信号减去DarkPixel(暗像素)数字信号平均值，如附图2所示。当上述斜坡发生器被使用在图像传感器中时，其列读出电路如附图3所示，时序图如图6中虚线所示，其工作原理：当行选信号SEL为高时，选择输出某行的像素(pixel)信号值，信号RX为高，信号RX控制的MOS管导通，将Vfd节点的信号复位到PVDD电压信号，信号RX断开，由于沟道电荷注入效应及时钟馈通，且节点Vfd无任何到地通路，节点Vfd将保持约低于PVDD电压信号，输出像素(Pixel)的复位信号Vrst，信号RST_COUNT为高，将计数器复位，当第一开关S1为高时，比较器复位，Vinp1＝Vinm1＝Vcm电压(Vcm为比较器共模电压信号)，PIXEL输出复位信号Vrst被采样到采样电容Cs1上，信号TX打开，输出Pixel的感光信号Vsig，Vinp1的电压信号跳变为Vcm-(Vrst-Vsig)，当信号EN_COUNT为高时，计数器开始计数，并且斜坡信号Vramp信号开始变化，Vinp1信号跟随斜坡信号变化，当比较器发生翻转时，计数器停止计数，并输出数字信号D1，输出的数字信号D1为PIXEL的感光信号值。由于在图像传感器系统统计暗像素阵列的信号平均值时，数字输出不为0，且随着温度的变化而变化，采用上述斜坡发生器进行暗电流校正会导致图像的动态范围减小，尤其是在高温条件下，暗电流值增大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统，进行暗电流校正，从而提高图像的动态范围。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型斜波发生器，包括复位电容，复位开关、斜波信号模块、暗电流校正模块和运算放大器，其中，所述运算放大器的第一输入端与所述复位电容的一端、复位开关的一端共同连接至斜波信号模块和暗电流校正模块；所述运算放大器的第二输入端连接参考信号；所述运算放大器的输出端同时连接所述复位电容的另一端和复位开关的另一端，并输出斜坡信号；所述暗电流校正模块包括校正电流源和校正开关，所述校正电流源的输入端输入暗电流信号，当所述校正开关导通时，所述暗电流校正模块连接至所述运算放大器的第一输入端，使得所述运算放大器的输出端输出去除暗电流之后的斜波信号。进一步地，所述斜波信号模块包括MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管N0、MOS管N1、MOS管N2、电阻R1、开关S11和开关S12，其中，所述MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3和MOS管P4的源极连接电源AVDD，所述MOS管N1、MOS管N2、MOS管N3和MOS管N4的源极接地；所述MOS管P1的栅极同时连接MOS管P2的栅极、MOS管N0的漏极和MOS管P1的漏极，所述MOS管N0的栅极连接所述运算放大器的输出端，所述MOS管N0的源极连接所述运算放大器的第一输入端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接地，所述MOS管P2的漏极连接MOS管N2的栅极、MOS管N1的栅极和MOS管N1的漏极；所述MOS管P3的漏极连接MOS管N1的漏极，所述MOS管P3的栅极和开关S11的一端，开关S11的另一端连接MOS管P4的栅极和开关S11的一端，所述开关S12的另一端连接电源AVDD，所述MOS管P4的漏极连接斜波电流信号I_RAMP；其中，开关S11和开关S12的控制信号为互补信号。进一步地，所述暗电流校正模块通过开关S13连接至所述运算放大器；所述暗电流校正模块包括MOS管P5、MOS管P6、MOS管P7、MOS管N3、MOS管N4、校正开关S14和开关S15，所述MOS管P5、MOS管P6和MOS管P7的源极连接至电源AVDD，所述MOS管N3和MOS管N4的源极接地；所述MOS管P5的栅极连接开关S13的一端，开关S13的另一端连接MOS管N0的漏极，所述MOS管P5的漏极连接至MOS管N3的栅极、MOS管N3的漏极和MOS管N4的栅极；所述MOS管P6的栅极连接MOS管P6的漏极、MOS管N4的漏极和校正开关S14的一端，所述校正开关S14的另一端连接开关S15的一端和MOS管P7的栅极，所述开关S15的另一端连接电源AVDD；所述MOS管P7的漏极连接暗电流信号I_DARK；其中，校正开关S14和开关S15的控制信号为互补信号。一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路，采用权利要求1所述的斜坡发生器，包括：像素结构，其输出端连接第一采样电容的一端；第一采样电容，其另一端与第一开关的一端共同连接至比较器的第一输入端，第一开关的另一端连接信号端(Vcm)；第二采样电容，其一端与斜坡发生器连接，另一端与第二开关的一端共同连接至比较器的第二输入端，第二开关的另一端连接信号端(Vcm)；比较器的第一输出端连接第三采样电容的一端，其第二输出端连接第四采样电容的一端；第三采样电容的另一端与放大器的第一输入端、第三开关的一端共同连接；第四采样电容的另一端与所述放大器的第二输入端、第四开关的一端共同连接；所述放大器的第一输出端与第三开关的另一端连接；所述放大器的第二输出端与第四开关的另一端共同连接至反向二极管的输入端；反向二极管的输出端连接计数器的输入端；计数器连接有EN_COUNT信号端和RST_COUNT信号端，并具有输出信号端。进一步地，所述像素结构包括：第一晶体管，其栅端连接信号(TX)，源端通过二极管接地；第二晶体管，其栅端连接信号(RX)，其源端与第一晶体管的漏端、第三晶体管的栅端相连接至节点(Vfd)；其漏端与第三晶体管的漏端相连接；第三晶体管，其源端与第四晶体管的漏端连接；第四晶体管，其栅端连接信号(SEL)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型斜波发生器，其特征在于，包括复位电容，复位开关、斜波信号模块、暗电流校正模块和运算放大器，其中，所述运算放大器的第一输入端与所述复位电容的一端、复位开关的一端共同连接至斜波信号模块和暗电流校正模块；所述运算放大器的第二输入端连接参考信号；所述运算放大器的输出端同时连接所述复位电容的另一端和复位开关的另一端，并输出斜坡信号；/n所述暗电流校正模块包括校正电流源和校正开关，所述校正电流源的输入端输入暗电流信号，当所述校正开关导通时，所述暗电流校正模块连接至所述运算放大器的第一输入端，使得所述运算放大器的输出端输出去除暗电流之后的斜波信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型斜波发生器，其特征在于，包括复位电容，复位开关、斜波信号模块、暗电流校正模块和运算放大器，其中，所述运算放大器的第一输入端与所述复位电容的一端、复位开关的一端共同连接至斜波信号模块和暗电流校正模块；所述运算放大器的第二输入端连接参考信号；所述运算放大器的输出端同时连接所述复位电容的另一端和复位开关的另一端，并输出斜坡信号；
所述暗电流校正模块包括校正电流源和校正开关，所述校正电流源的输入端输入暗电流信号，当所述校正开关导通时，所述暗电流校正模块连接至所述运算放大器的第一输入端，使得所述运算放大器的输出端输出去除暗电流之后的斜波信号。


2.根据权利要求1所述的一种新型斜波发生器，其特征在于，所述斜波信号模块包括MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管N0、MOS管N1、MOS管N2、电阻R1、开关S11和开关S12，其中，所述MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3和MOS管P4的源极连接电源AVDD，所述MOS管N1、MOS管N2、MOS管N3和MOS管N4的源极接地；所述MOS管P1的栅极同时连接MOS管P2的栅极、MOS管N0的漏极和MOS管P1的漏极，所述MOS管N0的栅极连接所述运算放大器的输出端，所述MOS管N0的源极连接所述运算放大器的第一输入端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接地，所述MOS管P2的漏极连接MOS管N2的栅极、MOS管N1的栅极和MOS管N1的漏极；所述MOS管P3的漏极连接MOS管N1的漏极，所述MOS管P3的栅极和开关S11的一端，开关S11的另一端连接MOS管P4的栅极和开关S11的一端，所述开关S12的另一端连接电源AVDD，所述MOS管P4的漏极连接斜波电流信号I_RAMP；其中，开关S11和开关S12的控制信号为互补信号。


3.根据权利要求2所述的一种新型斜波发生器，其特征在于，所述暗电流校正模块通过开关S13连接至所述运算放大器；所述暗电流校正模块包括MOS管P5、MOS管P6、MOS管P7、MOS管N3、MOS管N4、校正开关S14和开关S15，所述MOS管P5、MOS管P6和MOS管P7的源极连接至电源AVDD，所述MOS管N3和MOS管N4的源极接地；所述MOS管P5的栅极连接开关S13的一端，开关S13的另一端连接MOS管N0的漏极，所述MOS管P5的漏极连接至MOS管N3的栅极、MOS管N3的漏极和MOS管N4的栅极；所述MOS管P6的栅极连接MOS管P6的漏极、MOS管N4的漏极和校正开关S14的一端，所述校正开关S14的另一端连接开关S15的一端和MOS管P7的栅极，所述开关S15的另一端连接电源AVDD；所述MOS管P7的漏极连接暗电流信号I_DARK；其中，校正开关S14和开关S15的控制信号为互补信号。


4.一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路，其特征在于，采用权利要求1所述的斜坡发生器，包括：
像素结构，其输出端连接第一采样电容的一端；
第一采样电容，其另一端与第一开关的一端共同连接至比较器的第一输入端，第一开关的另一端连接信号端(Vcm)；
第二采样电容，其一端与斜坡发生器连接，另一端与第二开关的一端共同连接至比较器的第二输...

【专利技术属性】
技术研发人员：高菊，蔡化，陈飞，芮松鹏，陈正，夏天，
申请(专利权)人：成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51