双转换增益图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种双转换增益图像传感器，包括：像素电路，像素电源电压的噪声经像素电路传递到位线；电源噪声消除电路，其输入端的电压为像素电源电压；电源噪声消除电路通过低转换增益路径，模拟产生第一传递函数；电源噪声消除电路通过高转换增益路径，模拟产生第二传递函数；以及比较器。本发明专利技术通过低转换增益(lcg)路径和高转换增益(hcg)路径两个独立的电源噪声消除路径，能够在lcg模式和hcg模式下以不同的传递函数跟踪像素电源电压变化，分别将低转换增益模式和高转换增益模式的电源噪声影响减弱，且lcg模式和hcg模式的噪声消除不会互相干扰，减少电源噪声的影响，并提高图像质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
双转换增益图像传感器


[0001]本专利技术属于图像传感器
，具体涉及一种双转换增益图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器广泛使用于数字静态相机、蜂窝电话、安全摄像机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。
[0003]DCG(Dual Conversion Gain，双转换增益)图像传感器采用DCG模式以获得高动态范围图像。高动态范围图像可通过在lcg(低转换增益)下从像素读取，接着在hcg(高转换增益)下从像素读取，且接着组合所述两个读出以呈现高动态范围图像来获得。像素的lcg输出值可用于亮光条件，像素的hcg输出值可用于低光条件，从而获得高动态范围。
[0004]DCG图像传感器存在由于像素电源噪声干扰，影响图像质量的问题。像素电源噪声通过以下方式影响信号量化和图像质量。一方面，像素电源不干净，并且在一定频率范围内会产生噪声纹波。另一方面，像素布局会产生寄生电容；通过寄生路径，像素电源噪声会出现在位线上；像素电源噪声在比较器之后被量化，并降低了图像质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种双转换增益图像传感器，降低DCG图像传感器的像素电源噪声影响，提高图像质量。
[0006]本专利技术提供一种双转换增益图像传感器，包括：
[0007]像素电路，像素电源电压的噪声经所述像素电路传递到位线；所述像素电路包括低转换增益和高转换增益两种模式；
[0008]电源噪声消除电路，其输入端的电压为所述像素电源电压；
[0009]所述电源噪声消除电路通过低转换增益路径，模拟产生第一传递函数，所述第一传递函数与所述低转换增益模式下所述像素电路中所述像素电源电压到位线电压的传递函数趋近；
[0010]所述电源噪声消除电路通过高转换增益路径，模拟产生第二传递函数，所述第二传递函数与所述高转换增益模式下所述像素电路中所述像素电源电压到所述位线电压的传递函数趋近；
[0011]所述第一传递函数和所述第二传递函数均是从所述电源噪声消除电路的输入端到输出端的传递函数；且所述电源噪声消除电路产生斜波电压信号；
[0012]比较器，所述比较器一输入端与所述位线连接，所述比较器的另一输入端与所述电源噪声消除电路的输出端连接。
[0013]进一步的，所述电源噪声消除电路包括：滤波器运放和积分运放；所述积分运放包括：第一正输入端、第二正输入端和负输入端，所述滤波器运放的输出端经所述高转换增益路径接到所述第一正输入端，所述滤波器运放的输出端经所述低转换增益路径接到所述第二正输入端。
[0014]进一步的，所述滤波器运放的正输入端输入所述像素电源电压，所述滤波器运放的负输入端和输出端并列连接可变电阻和可变电容。
[0015]进一步的，所述积分运放的所述负输入端与输出端之间并列连接积分电容和积分使能开关；所述积分运放的内部电路包括：低选择开关和高选择开关。
[0016]进一步的，所述滤波器运放的输出端经第一电容和第二电容接地，所述第一电容和所述第二电容之间的节点连接高路径开关的一端，所述高路径开关的另一端连接所述第一正输入端。
[0017]进一步的，所述滤波器运放的输出端经第三电容和第四电容接地，所述第三电容和所述第四电容之间的节点连接低路径开关的一端，所述低路径开关的另一端连接所述第二正输入端。
[0018]进一步的，所述积分运放的内部电路包括：第一晶体管至第六晶体管；
[0019]所述负输入端的路径中，第五晶体管的第一级连接所述第六晶体管的第二级，所述第六晶体管的栅极电压为偏置电压；
[0020]所述第一正输入端的路径中，第二晶体管的第一级连接第四晶体管的第二级，所述第四晶体管的栅极电压为高转换增益偏置电压；
[0021]所述第二正输入端的路径中，所述第一晶体管的第一级连接第三晶体管的第二级，所述第三晶体管的栅极电压为低转换增益偏置，所述第三晶体管的第一级与所述第四晶体管的第一级接同一节点。
[0022]进一步的，所述第一晶体管的栅极电压为所述第二正输入端的电压，所述第二晶体管的栅极电压为所述第一正输入端的电压，所述第五晶体管的栅极电压为所述负输入端的电压，所述第一晶体管的第二级、所述第二晶体管的第二级以及所述第五晶体管的第二级均通过尾电流源接地。
[0023]进一步的，所述积分运放的内部电路还包括：第七晶体管和第八晶体管；所述第四晶体管的栅极连接所述第七晶体管的第一级，所述第七晶体管的栅极电压为所述高选择开关的控制信号电压，所述第七晶体管的第二级连接所述第八晶体管的第一级，所述第八晶体管的第二级接地，第八晶体管的栅极电压为所述低选择开关的控制信号电压，所述第七晶体管的第二级与所述第八晶体管的第一级之间的节点连接所述第六晶体管的栅极；所述高选择开关接通，所述低选择开关断开时，所述高转换增益偏置电压等于所述偏置电压；所述高选择开关断开，所述低选择开关接通时，所述高转换增益偏置电压等于零。
[0024]进一步的，所述积分运放的内部电路还包括：第九晶体管和第十晶体管；所述第三晶体管的栅极连接所述第九晶体管的第一级，所述第九晶体管的栅极电压为所述低选择开关的控制信号电压，所述第九晶体管的第二级连接所述第十晶体管的第一级，所述第十晶体管的第二级接地，所述第十晶体管的栅极电压为所述高选择开关的控制信号电压，所述第九晶体管的第二级与所述第十晶体管的第一级之间的节点连接所述第六晶体管的栅极；所述低选择开关接通，所述高选择开关断开时，所述低转换增益偏置电压等于所述偏置电压；所述低选择开关断开，所述高选择开关接通时，所述低转换增益偏置电压等于零。
[0025]进一步的，所述像素电路包括双转换增益晶体管，所述双转换增益晶体管的栅极由转换增益信号控制；所述像素电路按顺序读取低转换增益复位信号、高转换增益复位信号、高转换增益图像信号以及低转换增益图像信号。
[0026]进一步的，读取所述低转换增益复位信号期间，第一时间间隔内：所述积分使能开关断开，所述积分运放进行积分运算；所述转换增益信号为高电平使所述像素电路工作在所述低转换增益模式，所述低选择开关接通；
[0027]读取所述低转换增益图像信号期间，第四时间间隔内：所述积分使能开关断开，所述积分运放进行积分运算；所述转换增益信号为高电平使所述像素电路工作在所述低转换增益模式，所述低选择开关接通；
[0028]所述电源噪声消除电路模拟所述像素电路中低转换增益模式下所述像素电源电压的变化。
[0029]进一步的，读取所述高转换增益复位信号期间，第二时间间隔内：所述积分使能开关断开，所述积分运放进行积分运算；所述转换增益信号为低电平使所述像素电路工作在所述高转换增益模式，所述高选择开关接通；
[0030]读取高转换增益图像信号期间，第三时间间隔内：所述积分使能开关断开，所述积分运放进行积分运算；所述转换增益信号为低电平使所述像素电路工作在所述高转换增益模式，所述高选择开关接通；
[0031]所述电源噪声消除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双转换增益图像传感器，其特征在于，包括：像素电路，像素电源电压的噪声经所述像素电路传递到位线；所述像素电路包括低转换增益和高转换增益两种模式；电源噪声消除电路，其输入端的电压为所述像素电源电压；所述电源噪声消除电路通过低转换增益路径，模拟产生第一传递函数，所述第一传递函数与所述低转换增益模式下所述像素电路中所述像素电源电压到位线电压的传递函数趋近；所述电源噪声消除电路通过高转换增益路径，模拟产生第二传递函数，所述第二传递函数与所述高转换增益模式下所述像素电路中所述像素电源电压到所述位线电压的传递函数趋近；所述第一传递函数和所述第二传递函数均是从所述电源噪声消除电路的输入端到输出端的传递函数；且所述电源噪声消除电路产生斜波电压信号；比较器，所述比较器一输入端与所述位线连接，所述比较器的另一输入端与所述电源噪声消除电路的输出端连接。2.如权利要求1所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述电源噪声消除电路包括：滤波器运放和积分运放；所述积分运放包括：第一正输入端、第二正输入端和负输入端，所述滤波器运放的输出端经所述高转换增益路径接到所述第一正输入端，所述滤波器运放的输出端经所述低转换增益路径接到所述第二正输入端。3.如权利要求2所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述滤波器运放的正输入端输入所述像素电源电压，所述滤波器运放的负输入端和输出端并列连接可变电阻和可变电容。4.如权利要求3所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述积分运放的所述负输入端与输出端之间并列连接积分电容和积分使能开关；所述积分运放的内部电路包括：低选择开关和高选择开关。5.如权利要求4所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述滤波器运放的输出端经第一电容和第二电容接地，所述第一电容和所述第二电容之间的节点连接高路径开关的一端，所述高路径开关的另一端连接所述第一正输入端。6.如权利要求4所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述滤波器运放的输出端经第三电容和第四电容接地，所述第三电容和所述第四电容之间的节点连接低路径开关的一端，所述低路径开关的另一端连接所述第二正输入端。7.如权利要求2所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述积分运放的内部电路包括：第一晶体管至第六晶体管；所述负输入端的路径中，第五晶体管的第一级连接所述第六晶体管的第二级，所述第六晶体管的栅极电压为偏置电压；所述第一正输入端的路径中，第二晶体管的第一级连接第四晶体管的第二级，所述第四晶体管的栅极电压为高转换增益偏置电压；所述第二正输入端的路径中，所述第一晶体管的第一级连接第三晶体管的第二级，所述第三晶体管的栅极电压为低转换增益偏置，所述第三晶体管的第一级与所述第四晶体管
的第一级接同一节点。8.如权利要求7所述的双转换增益图像传感器，其特征在于，所述第一晶体管的栅极电压为所述第二正输入端的电压，所述第二晶体管的栅极电压为所述第一正输入端的电压，所述第五晶体管的栅极电压为所述负输入端的电压，所述第一晶体管的第二级、所述第二晶体管的第二级以及所述第五晶体管的第二级均通过尾电流源接地。9.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云翼，王泽健，杨育昇，
申请(专利权)人：豪威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：