校正电路、像素单元的读出电路及CMOS图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种校正电路、像素单元的读出电路及CMOS图像传感器，该校正电路包括第一源跟随器、第二源跟随器和电容；该第一源跟随器的输入端连接斜坡发生器以获得初始斜坡电压，该第一源跟随器用于将该初始斜坡电压转换为斜坡电压；该电容的第二端连接像素电路以获得噪声电压，该电容用于耦合该第一源跟随器输出端所输出的斜坡电压和该像素电路输出的噪声电压，形成第一耦合电压；该第二源跟随器用于将第一耦合电压转换为第二耦合电压。本发明专利技术通过该校正电路，使读出电路的比较器两个输入端可以接收到同样的噪声电压，并彼此抵消，从而降低像素单元的噪声电压。而降低像素单元的噪声电压。而降低像素单元的噪声电压。

【技术实现步骤摘要】
校正电路、像素单元的读出电路及CMOS图像传感器


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种校正电路、像素单元的读出电路及CMOS图像传感器。

技术介绍

[0002]像素单元的噪声电压在图像上表现为较强视觉效果的孤立像素点或像素块，严重的扰乱图像质量。一般来说，噪声电压以无用的信息形式出现。通常对像素电压的处理可参照图1所示的时序图，当行选电压SEL为高电平时，选择输出某行的像素电压值，接收管RX上的电压为高电平时，由RX控制的MOS管导通，将浮置扩散节点(floating diffusion，FD)节点上的电压Vfd复位到电源PVDD的电压值，RX断开，由于沟道电荷注入效应及时钟馈通，且FD节点无任何到地通路，FD节点将保持约低于PVDD的电压值，输出像素的复位电压Vrst，RST_COUNT为高电平时，将计数器复位，当比较器与像素单元连接的电路上的开关S1的电位为高电平时，比较器复位，比较器两个输入端的电压Vinp1＝Vinm1＝Vcm电压(Vcm为比较器共模电压值)，像素单元输出的复位电压Vrst被采样到采样电容Cs1上；传输管TX打开，并输出像素的感光电压Vsig，此时Vinp1的电压值跳变为Vcm
‑
(Vrst
‑
Vsig)，当EN_COUNT、EN_RAMP上的电压为高电平时，计数器开始计数，并且斜坡电压开始变化，比较器上与像素单元连接的输入端上的电压跟随斜坡电压变化，当比较器发生翻转时，计数器停止计数，并输出数字信号D0，输出的数字信号D0为像素的感光电压值。但传统的电路架构，P节点上的电压不仅仅包含有用的感光电压值，还含有像素单元的噪声电压，如MOS管的热噪声，1/f噪声等，此噪声电压是随机的，这些随机噪声电压叠加在感光电压上，并通过Cs1电容耦合进所述比较器的inm端口，当比较器翻转时，感光电压会严重的受到inm上像素噪声电压的干扰，导致计数误差。
[0003]目前常用的减小像素噪声的方法通过工艺来改善晶体管的噪声，但通过工艺降低像素噪声的方法难度大，效果不好，且不易于实现。因此，亟需一种方案来有效地降低像素单元上的噪声电压，以提高图像传感器的图像质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种校正电路、像素单元的读出电路及CMOS图像传感器，通过校正电路将斜坡电压耦合像素单元输出的噪声电压，输出第一耦合电压，并将第一耦合电压转换为第二耦合电压，使得像素单元的读出电路中的像素电压和获取的第二耦合电压中的噪声电压被相互抵消，从而有效地降低像素单元上的噪声电压，提高图像传感器输出的图像的质量。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种校正电路，包括第一源跟随器、第二源跟随器和电容；所述第一源跟随器的输入端连接斜坡发生器以获得初始斜坡电压，所述第一源跟随器输出端连接电容的第一端，所述第一源跟随器用于将所述斜坡电压转换为斜坡电压；所述电容的第二端连接像素单元以获得噪声电压，所述电容用于耦合所述第一源跟随器所输出的斜
坡电压和所述像素单元输出的噪声电压，形成第一耦合电压；所述第二源跟随器的输入端连接所述电容的第一端，用于将第一耦合电压转换为第二耦合电压，所述第二耦合电压含有所述像素单元输出的噪声电压。
[0006]其有益效果在于：所述校正电路通过耦合所述斜坡电压和所述像素单元输出的噪声电压，形成第一耦合电压，并通过第二源跟随器将所述第一耦合电压转换为第二耦合电压，所述第二耦合电压含有所述像素单元输出的噪声电压，使得读出电路的比较器两个输入端可以接收到同样的噪声电压，并彼此抵消，解决了
技术介绍
中通过工艺降低像素噪声的方法难度大，效果不好，且不易于实现的问题。
[0007]可选地，所述第一源跟随器的输入端还连接第一偏置电路；所述第二源跟随器的输入端还连接第二偏置电路。其有益效果在于，所述第一偏置电路用于使所述第一源跟随器中晶体管的电极处于所要求的电位，以达到工作状态的需求，所述第二偏置电路用于使所述第二源跟随器中晶体管的电极处于所要求的电位，以达到工作状态的需求。
[0008]可选地，所述第一源跟随器包括晶体管M1和晶体管M2；所述第一源跟随器的输入端连接斜坡发生器以获得初始斜坡电压，所述第一源跟随器输出端连接电容的第一端，包括：所述晶体管M1的源极接入电源，所述晶体管M1的漏极接入晶体管M2的源极，晶体管M1的栅极接入第一偏置电路；所述晶体管M2的漏极接地，所述晶体管M2的栅极连接斜坡发生器所输出的斜坡电压。其有益效果在于：所述晶体管M1和所述晶体管M2在所述第一源跟随器中担任单向开关的作用，即按照一定的方向进行传输，从而保证了所述第一源跟随器获取初始斜坡电压和噪声电压，并输出第一耦合电压。
[0009]可选地，所述第二源跟随器包括晶体管M3和晶体管M4；所述第二源跟随器的输入端连接所述电容的第一端，包括：所述晶体管M3的栅极输入第一耦合电压；所述晶体管M3的漏极接入电源，所述晶体管M3的源极输出第二耦合电压；所述晶体管M4的栅极接入第二偏置电路；所述晶体管M4的源极接地，所述晶体管M4的漏极接入所述晶体管M3的源极。其有益效果在于：所述晶体管M3和所述晶体管M4在所述第二源跟随器中担任单向开关的作用，即按照一定的方向进行传输，从而保证了所述第二源跟随器获取第一耦合电压，并输出第二耦合电压。
[0010]进一步可选地，晶体管M1和晶体管M2为PMOS管；晶体管M3和晶体管M4为NMOS管。其有益效果在于：因为噪声电压可能会比较小，为了保证校正电路可以正常导通，所以获取噪声电压的第一源跟随器上的MOS管用PMOS管，又因为由于PMOS管的导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，输出第二耦合电压的第二源跟随器使用NMOS比较好。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种像素单元的读出电路，包括：斜坡发生器，用于提供初始斜坡电压；如上述第一方面任一项所述的校正电路，用于耦合斜坡电压和噪声电压；差分放大器，所述差分放大器的第一输入端连接像素单元以获得像素电压，所述像素电压中含有噪声电压，所述差分放大器的第二输入端连接所述校正电路以获得第二耦合电压，所述差分放大器用于将所述像素电压和所述第二耦合电压的差分信号进行放大；比较器，连接差分放大器，用于将放大后的所述像素电压和所述第二耦合电压进行比较，其中所述比较结果中所述像素电压和所述第二耦合电压中的所述噪声电压被相互抵消；计数器，连接所述比较器，对所述比较器的比较结果进行计数。
[0012]其有益效果在于；本专利技术通过校正电路输出含有噪声电压的第二耦合电压，并通
过比较器将第二耦合电压和像素电压中的噪声电压进行抵消，可以有效地降低像素噪声，提高图像传感器输出的图像的质量。
[0013]可选地，所述像素单元的读出电路还包括反相器，所述反相器连接在所述比较器和所述计数器之间，所述反相器作为所述比较结果的缓冲器。其有益效果在于：所述反相器用于提高所述像素单元的读出电路的抗干扰能力。
[0014]可选地，所述像素单元和差分放大器的第一输入端之间还连接有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种校正电路，其特征在于，包括第一源跟随器、第二源跟随器和电容；所述第一源跟随器的输入端连接斜坡发生器以获得初始斜坡电压，所述第一源跟随器输出端连接电容的第一端，所述第一源跟随器用于将所述初始斜坡电压转换为斜坡电压；所述电容的第二端连接像素单元以获得噪声电压，所述电容用于耦合所述第一源跟随器所输出的斜坡电压和所述像素单元输出的噪声电压，形成第一耦合电压；所述第二源跟随器的输入端连接所述电容的第一端，用于将第一耦合电压转换为第二耦合电压，所述第二耦合电压含有所述像素单元输出的噪声电压。2.根据权利要求1所述的校正电路，其特征在于，所述第一源跟随器的输入端还连接第一偏置电路；所述第二源跟随器的输入端还连接第二偏置电路。3.根据权利要求2所述的校正电路，其特征在于，所述第一源跟随器包括晶体管M1和晶体管M2；所述第一源跟随器的输入端连接斜坡发生器以获得初始斜坡电压，所述第一源跟随器输出端连接电容的第一端，包括：所述晶体管M1的源极接入电源，所述晶体管M1的漏极接入晶体管M2的源极，晶体管M1的栅极接入第一偏置电路；所述晶体管M2的漏极接地，所述晶体管M2的栅极连接斜坡发生器以获得斜坡电压。4.根据权利要求1所述的校正电路，其特征在于，所述第二源跟随器包括晶体管M3和晶体管M4；所述第二源跟随器的输入端连接所述电容的第一端，包括：所述晶体管M3的栅极输入第一耦合电压；所述晶体管M3的漏极接入电源，所述晶体管M3的源极输出第二耦合电压；所述晶体管M4的栅极接入第二偏置电路；所述晶体管M4的源极接地，所述晶体管M4的漏极接入所述晶体管M3的源极。5.根据权利要求3或4所述的校正电路，其特征在于，晶体管M1和晶体管...

【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：