一种电压转换电路及一种读出电路制造技术

一种读出电路，适用于图像传感器，所述图像传感器包括位线输出端，输出位线信号，所述读出电路包括：斜坡信号产生电路，适于提供第一斜坡信号和第二斜坡信号，所述第一斜坡信号和第二斜坡信号幅度相同、极性相反；转换电路，适于根据位线信号和参考信号进行运算，获得第一差分信号和第二差分信号，所述第一差分信号和第二差分信号的幅度相同、极性相反，所述第一差分信号和第二差分信号的差分幅度与所述位线信号和参考信号的差分幅度成比例；差值比较器，适于对所述转换电路输出的第一差分信号和第二差分信号、以及所述斜坡信号产生电路输出的第一斜坡信号和第二斜坡信号进行比较，输出差分比较信号。

【技术实现步骤摘要】
一种电压转换电路及一种读出电路
本专利技术涉及图像传感器
，特别涉及一种电压转换电路以及一种读出电路。
技术介绍
CMOS图像传感器所产生的图像质量，取决于图像信号的信号噪声比。信号强度取决于光强，曝光时间，光电转化效率等；而噪声主要有两种类型：固形噪声和随机噪声。而对于图像处理来说，能获取有效图像信息需要的信噪比存在一个最低值，如果信噪比低于此，将无法获取图像信息。因此，芯片所能达到的噪声指标决定了传感器的最低照度。CMOS图像传感器的噪声水平决定了其能探测的最低亮度的场景，而图像传感器还存在一个在同一帧画面上所能达到的最高亮度的上限。在同一帧画面中，最高的亮度信号水平与噪声水平的比值定义为动态范围。因此，动态范围不仅要求传感器的噪声水平低，更需要能接受较大的信号摆幅。现有技术中，普遍采用单斜模数转换器作CMOS图像传感器的读出电路，容易受到噪声信号的影响。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种电压转换电路和CMOS图像传感器的读出电路，以提高CMOS图像传感器的读出电路的抗干扰能力。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种电压转换电路，适于将输入的两个信号转变为差分信号，所述电压转换电路包括：第一输入端和第二输入端，分别适于输入第一输入信号和第二输入信号；转换电路，适于根据第一输入信号和第二输入信号进行转换，获得第一输出信号和第二输出信号，所述第一输出信号和第二输出信号的幅度相同、极性相反，所述第一输出信号和第二输出信号的差分幅度与所述第一输入信号和第二输入信号的差分幅度成比例；第一输出端和第二输出端，适于输出第一输出信号和第二输出信号。可选地，所述转换电路包括：第一加乘运算模块，适于根据所述第一输入信号和第二输入信号获得第一加乘信号，所述第一加乘信号为第一输入信号和第二输入信号之和的-0.5A倍，其中A为常数；第二加乘运算模块，适于根据所述第一加乘信号和第一输入信号获得第一输出信号，所述第一输出信号为所述第一输入信号和第二输入信号之差的0.5A/(1+A)倍；第三加乘运算模块，适于根据所述第一加乘信号和第二输入信号获得第二输出信号，所述第二输出信号为所述第二输入信号和第一输入信号之差的0.5A/(1+A)倍。可选地，所述第一输入信号为直流电平。可选地，所述第一加乘运算模块包括第一运算放大器、第一电容、第二电容以及第三电容，其中：第一电容的一端和所述第一输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接；第二电容的一端和所述第二输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接；第三电容的一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的输出端耦接；所述第一电容和第二电容的电容值相同，第三电容的电容值为所述第一电容的电容值的2/A倍。可选地，所述第二加乘运算模块包括第四电容和第五电容，所述第四电容的电容值为所述第五电容的电容值的A倍，其中：所述第四电容的一端和第一输入端耦接，所述第五电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第四电容、第五电容的另一端耦接在一起作为所述第二加乘运算模块的输出端，输出所述第一输出信号。可选地，所述第三加乘运算模块包括第六电容和第七电容，所述第六电容的电容值为所述第七电容的电容值的A倍，其中：所述第六电容的一端和所述第二输入端耦接，所述第七电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第六电容、第七电容的另一端耦接在一起作为所述第三加乘运算模块的输出端，输出所述第二输出信号。可选地，所述第一加乘运算模块包括第一PMOS晶体管和第一NMOS晶体管、第八电容、第九电容以及第一开关，其中：所述第八电容的一端和所述第一输入端耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接；所述第九电容的一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的漏极耦接；所述第一开关的一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的漏极耦接；所述第一NMOS晶体管的源极接地，其漏极和所述第一PMOS晶体管的漏极耦接，作为所述第一加乘运算模块的输出端；所述第一PMOS晶体管的源极和外部电源耦接，其栅极外接偏置电压；所述第九电容的电容值为所述第八电容的电容值的2/A倍。可选地，所述第二加乘运算模块包括第十电容和第十一电容，所述第十电容的电容值为所述第十一电容的电容值的A倍，其中：所述第十电容的一端和所述第一输入端耦接，所述第十一电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第十电容、第十一电容的另一端耦接在一起作为所述第二加乘运算模块的输出端，输出所述第一输出信号。可选地，所述第三加乘运算模块包括第十二电容和第十三电容，所述第十二电容的电容值为所述第十三电容的电容值的A倍，其中：所述第十二电容的一端和所述第二输入端耦接，所述第十三电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第十二电容、第十三电容的另一端耦接在一起作为所述第三加乘运算模块的输出端，输出所述第二输出信号。本专利技术实施例还提供了一种读出电路，适用于图像传感器，所述图像传感器包括位线输出端，输出位线信号，所述读出电路包括：斜坡信号产生电路，适于提供第一斜坡信号和第二斜坡信号，所述第一斜坡信号和第二斜坡信号幅度相同、极性相反；转换电路，适于根据位线信号和参考信号进行运算，获得第一差分信号和第二差分信号，所述第一差分信号和第二差分信号的幅度相同、极性相反，所述第一差分信号和第二差分信号的差分幅度与所述位线信号和参考信号的差分幅度成比例；差值比较器，适于对所述转换电路输出的第一差分信号和第二差分信号、以及所述斜坡信号产生电路输出的第一斜坡信号和第二斜坡信号进行比较，输出差分比较信号。可选地，所述读出电路还包括计数器，适于根据所述差值比较器输出的差分比较信号进行计数。可选地，所述差值比较器包括第一减法运算电路、第二减法运算电路以及第一单端比较器。可选地，所述第一减法运算电路的两个输入端分别与所述转换电路的两个输出端耦接，输入所述第一差分信号和第二差分信号；所述第二减法运算电路的两个输入端分别与所述斜坡信号产生电路的两个输出端耦接，输入所述第一斜坡信号和第二斜坡信号；所述第一减法运算电路和第二减法运算电路的输出端分别与所述第一单端比较器的两个输入端耦接，所述第一单端比较器的输出端输出差分比较信号。可选地，所述差值比较器包括第一加法运算电路、第二加法运算电路以及第二单端比较器。可选地，所述第一加法运算电路的两个输入端分别与所述转换电路的其中一个输出端和所述斜坡信号产生电路的其中一个输出端耦接，输入所述第一差分信号和第二斜坡信号；所述第二加法运算电路的两个输入端分别与所述转换电路的另一个输出端和所述斜坡信号产生电路的另一个输出端耦接，分别输入所述第一斜坡信号和第二差分信号；所述第一加法运算电路和第二加法运算电路的输出端分别与所述第二单端比较器的两个输入端耦接，所述第二单端比较器的输出端输出差分比较信号。可选地，所述差值比较器包括四输入端的差分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压转换电路，适于将输入的两个信号转变为差分信号，其特征在于，所述电压转换电路包括：/n第一输入端和第二输入端，分别适于输入第一输入信号和第二输入信号；/n转换电路，适于根据第一输入信号和第二输入信号进行转换，获得第一输出信号和第二输出信号，所述第一输出信号和第二输出信号的幅度相同、极性相反，所述第一输出信号和第二输出信号的差分幅度与所述第一输入信号和第二输入信号的差分幅度成比例；/n第一输出端和第二输出端，适于输出第一输出信号和第二输出信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种电压转换电路，适于将输入的两个信号转变为差分信号，其特征在于，所述电压转换电路包括：
第一输入端和第二输入端，分别适于输入第一输入信号和第二输入信号；
转换电路，适于根据第一输入信号和第二输入信号进行转换，获得第一输出信号和第二输出信号，所述第一输出信号和第二输出信号的幅度相同、极性相反，所述第一输出信号和第二输出信号的差分幅度与所述第一输入信号和第二输入信号的差分幅度成比例；
第一输出端和第二输出端，适于输出第一输出信号和第二输出信号。


2.如权利要求1所述的电压转换电路，所述转换电路包括：
第一加乘运算模块，适于根据所述第一输入信号和第二输入信号获得第一加乘信号，所述第一加乘信号为第一输入信号和第二输入信号之和的-0.5A倍，其中A为常数；
第二加乘运算模块，适于根据所述第一加乘信号和第一输入信号获得第一输出信号，所述第一输出信号为所述第一输入信号和第二输入信号之差的0.5A/(1+A)倍；
第三加乘运算模块，适于根据所述第一加乘信号和第二输入信号获得第二输出信号，所述第二输出信号为所述第二输入信号和第一输入信号之差的0.5A/(1+A)倍。


3.如权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一输入信号为直流电平。


4.如权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一加乘运算模块包括第一运算放大器、第一电容、第二电容以及第三电容，其中：第一电容的一端和所述第一输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接；第二电容的一端和所述第二输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接；第三电容的一端和所述第一运算放大器的负极输入端耦接，另一端和所述第一运算放大器的输出端耦接；所述第一电容和第二电容的电容值相同，第三电容的电容值为所述第一电容的电容值的2/A倍。


5.如权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二加乘运算模块包括第四电容和第五电容，所述第四电容的电容值为所述第五电容的电容值的A倍，其中：所述第四电容的一端和第一输入端耦接，所述第五电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第四电容、第五电容的另一端耦接在一起作为所述第二加乘运算模块的输出端，输出所述第一输出信号。


6.如权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第三加乘运算模块包括第六电容和第七电容，所述第六电容的电容值为所述第七电容的电容值的A倍，其中：所述第六电容的一端和所述第二输入端耦接，所述第七电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第六电容、第七电容的另一端耦接在一起作为所述第三加乘运算模块的输出端，输出所述第二输出信号。


7.如权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一加乘运算模块包括第一PMOS晶体管和第一NMOS晶体管、第八电容、第九电容以及第一开关，其中：所述第八电容的一端和所述第一输入端耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接；所述第九电容的一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的漏极耦接；所述第一开关的一端和所述第一NMOS晶体管的栅极耦接，另一端和所述第一NMOS晶体管的漏极耦接；所述第一NMOS晶体管的源极接地，其漏极和所述第一PMOS晶体管的漏极耦接，作为所述第一加乘运算模块的输出端；所述第一PMOS晶体管的源极和外部电源耦接，其栅极外接偏置电压；所述第九电容的电容值为所述第八电容的电容值的2/A倍。


8.如权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二加乘运算模块包括第十电容和第十一电容，所述第十电容的电容值为所述第十一电容的电容值的A倍，其中：所述第十电容的一端和所述第一输入端耦接，所述第十一电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第十电容、第十一电容的另一端耦接在一起作为所述第二加乘运算模块的输出端，输出所述第一输出信号。


9.如权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第三加乘运算模块包括第十二电容和第十三电容，所述第十二电容的电容值为所述第十三电容的电容值的A倍，其中：所述第十二电容的一端和所述第二输入端耦接，所述第十三电容的一端和所述第一加乘运算模块的输出端耦接，所述第十二电容、第十三电容的另一端耦接在一起作为所述第三加乘运算模块的输出端，输出所述第二输出信号。


10.一种读出电路，适用于图像传感器，所述图像传感器包括位线输出端，输出位线信号，其特征在于，所述读出电路包括：
斜坡信号产生电路，适于提供第一斜坡信号和第二斜坡信号，所述第一斜坡信号和第二斜坡信号幅度相同、极性相反；
转换电路，适于根据位线信号和参考信号进行运算，获得第一差分信号和第二差分信号，所述第一差分信号和第二差分信号的幅度相同、极性相反，所述第一差分信号和第二差分信号的差分幅度与所述位线信号和参考信号的差分幅度成比例；
差值比较器，适于对所述转换电路输出的第一差分信号和第二差分信号、以及所述斜坡信号产生电路输出的第一斜坡信号和第二斜坡信号进行比较，输出差分比较信号。


11.如权利要求10所述的读出电路，其特征在于，还包括：计数器，适于根据所述差值比较器输出的差分比较信号进行计数。


12.如权利要求10所述的读出电路，其特征在于，所述差值比较器包括第一减法运算电路、第二减法运算电路以及第一单端比较器。


13.如权利要求12所述的读出电路，其特征在于，所述第一减法运算电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，韩磊，
申请(专利权)人：锐芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32