应用于电流型图像传感器中ADC温度自校正的方法技术

本发明专利技术公开了应用于电流型图像传感器中ADC温度自校正的方法，属于集成电路技术领域。所述方法应用于电流型图像传感器的电流读出系统，包括：依次连接的钳位读出模块、I

【技术实现步骤摘要】
应用于电流型图像传感器中ADC温度自校正的方法


[0001]本专利技术涉及应用于电流型图像传感器中ADC温度自校正的方法，属于集成电路


技术介绍

[0002]图像传感器作为微小的成像器件一直被人们所常用，诸如手机、相机、摄像头等。然而图像传感器的成像特性会随温度的变化而变化，影响正常使用。因此在我们日常生活中，不管在高温还是在低温下都需要其良好的使用特性。
[0003]电流型图像传感器顾名思义是将像素器件产生的电流经过读出电路的放大、读出等操作，通过I
‑
V转换将电流转换为电压(或者直接读出电流)后将模拟电压(电流)信号转换为数字信号，最后数字信号经过数据传输等处理转化为我们所需要的图像值。但是由于温度的变化，会导致电流型图像传感器中像素单元内部器件的载流子迁移率μ会发生变化，随着温度的升高，载流子迁移率降低，输出电流减小，随之I
‑
V转换后的输出电压也会改变，影响ADC的输入电压的同时也会影响ADC的输出有效位数，影响了成像的清晰度。
[0004]常见的设计受温度变化影响的电路的方法是降低器件的几何尺寸，为了满足电路像素器件输出电流不随温度变化，由于迁移率等参数随温度变化，相应地改变像素器件单元的沟道宽度，一定程度上能够减小温度的影响，但是尺寸的改变也会改变成像单元导通电压的大小，连锁反应会使的电路设计变得更加复杂。中国科学院大学丁瑞军老师团队在红外焦平面数字化读出电路关键技术的研究一文中提出工艺参数提取的方法，为了满足不同温度下读出电路能够正常工作，提取成像单元的各个工艺参数并对其进行修改，在不同温度下进行仿真，得到不同温度情况下各个工艺参数的对应值，这样大大增加了设计难度，并且针对不同温度下的不同工艺参数也很难在实际电路中实现相应值。
[0005]综上所述，现有的抑制温漂影响的方案还存在电路复杂、工艺要求高、设计难度大等问题。

技术实现思路

[0006]为了解决目前抑制温度对图像传感器影响的方案存在电路设计复杂，对工艺参数要求高等问题，本专利技术提供了一种ADC温度自校正的方法，应用于电流型图像传感器的电流读出系统，所述电流读出系统包括：依次连接的钳位读出模块、I
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V转换电路模块和ADC模块；
[0007]所述钳位读出模块包括多个钳位读出电路，与所述电流型图像传感器的多个像素读出列一一连接，用于控制所述像素读出列上的电压为固定值以及对像素电流进行处理，处理过程包括：读出、稳压和放大；
[0008]所述I
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V转换电路模块包括多个I
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V转换电路，与所述多个钳位读出电路一一对应连接，用将读出电路输出的像素电流转化为电压；
[0009]所述ADC模块包括多个ADC，与所述多个I
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V转换电路一一对应连接，用于将所述I
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V转换电路输出的电压进行模数转换，输出数字信号供给后续的数据传输；
[0010]所述输出信号校正方法包括：
[0011]步骤一：采用所述电流型图像传感器外的一对像素读出列作为一对参考读出列，所述参考读出列输出的一对像素电流，经过所述钳位读出电路后，做减法后再转化为电压作为所述ADC的参考电压；
[0012]步骤二：从所述电流型图像传感器内部像素读出列中选出其中一列作为基础读出列来配合校正；
[0013]步骤三：在任一温度下，将传感器内部的基础读出列和任一像素读出列输出的像素电流经过所述钳位读出电路、I
‑
V转换电路和ADC后得到的数字信号相减，得到一个不受温度而变化的固定值；
[0014]步骤四：在任意温度下，利用所述固定值和所述基础读出列对应的ADC输出的数字信号来校正所述每一列像素读出列对应的受温度影响的ADC输入电压。
[0015]可选的，所述钳位读出电路中的钳位电路将像素单元的漏源电压钳位在一个固定值，使所述像素单元在线性区正常工作。
[0016]可选的，所述钳位读出电路的读出电流为：
[0017][0018]其中，μ为像素单元的载流子迁移率，C
OX
为像素单元栅氧化电容，为像素单元的宽长比，V
GS
为像素单元输入电压，V
TH
为像素单元阈值电压，V
DS
为像素单元的漏源电压。
[0019]可选的，所述ADC的参考电压为：
[0020]V
REF
＝I
REF
·
R2[0021][0022]其中，I
REF
为所述参考读出列的读出电流差，V
THA
和V
THB
分别为两个参考读出列的像素单元阈值电压，R2为负载电阻。
[0023]可选的，所述基础读出列的像素电流经过电阻R1转化为电压V
BASE
传输给ADC，在经过ADC的转化变为数字信号，其转化公式为：
[0024][0025]其中，为基础读出列对应的ADC输出的数字信号，N为ADC的位数，V
THBASE
为所述基础读出列对应的像素单元阈值电压。
[0026]可选的，所述任一像素读出列读出的电流经过电阻R1转化为电压V
IN
传输给ADC，在经过ADC的转化变为数字信号，其转化公式为：
[0027][0028]其中，为像素读出列对应的ADC输出的数字信号，V
THIN
为所述像素读出列
对应的像素单元阈值电压。
[0029]可选的，所述步骤三中的固定值为：
[0030][0031]可选的，所述像素单元的载流子迁移率为：
[0032][0033]其中，T0为标准温度，为标准温度下的载流子迁移率，T为温度，α为常数。
[0034]本专利技术还提供一种电流型图像传感器，采用上述的ADC的输出信号校正方法进行ADC温度自校正；
[0035]所述电流型图像传感器包括依次连接的：像素单元阵列、电流读出系统、数据传输模块、图像值获取模块；
[0036]像素读出列将所述像素单元阵列产生的像素电流读出并传输至所述电流读出系统，所述电流读出系统采用上述的电流读出系统，将所述像素电流转换成数字信号后，通过所述数据传输模块传输至所述图像值获取模块，所述图像值获取模块将数字信号转化成对应的图像值。
[0037]本专利技术有益效果是：
[0038]本专利技术提出的一种应用于电流型图像传感器中ADC温度自校正的方法，对已经发生温度变化的读出电流值利用同样性质改变的参考电压进行温度校正，同时利用芯片内部的像素读出列去校正自身受温度影响而变化的电流值；另一方面，只需要在正常读出的情况下去校正受温漂影响的数字信号，在不影响成像单元正常工作情况下，准确弥补由于温度变化带来成像单元参数值的影响。
[0039]本专利技术大大减小了设计难度，在不改变像素器件本身工艺参数以及像素器件本身尺寸的情况下，也不会影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ADC温度自校正的方法，应用于电流型图像传感器的电流读出系统，其特征在于，所述电流读出系统包括：依次连接的钳位读出模块、I
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V转换电路模块和ADC模块；所述钳位读出模块包括多个钳位读出电路，与所述电流型图像传感器的多个像素读出列一一连接，用于控制所述像素读出列上的电压为固定值以及对像素电流进行处理，处理过程包括：读出、稳压和放大；所述I
‑
V转换电路模块包括多个I
‑
V转换电路，与所述多个钳位读出电路一一对应连接，用将读出电路输出的像素电流转化为电压；所述ADC模块包括多个ADC，与所述多个I
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V转换电路一一对应连接，用于将所述I
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V转换电路输出的电压进行模数转换，输出数字信号供给后续的数据传输；所述输出信号校正方法包括：步骤一：采用所述电流型图像传感器外的一对像素读出列作为一对参考读出列，所述参考读出列输出的一对像素电流，经过所述钳位读出电路后，做减法后再转化为电压作为所述ADC的参考电压；步骤二：从所述电流型图像传感器内部像素读出列中选出其中一列作为基础读出列来配合校正；步骤三：在任一温度下，将传感器内部的基础读出列和任一像素读出列输出的像素电流经过所述钳位读出电路、I
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V转换电路和ADC后得到的数字信号相减，得到一个不受温度而变化的固定值；步骤四：在任意温度下，利用所述固定值和所述基础读出列对应的ADC输出的数字信号来校正所述每一列像素读出列对应的受温度影响的ADC输入电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钳位读出电路中的钳位电路将像素单元的漏源电压钳位在一个固定值，使所述像素单元在线性区正常工作。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述钳位读出电路的读出电流为：其中，μ为像素单元的载流子迁移率，C
OX
为像素单元栅氧化电容，为像素单元的宽长比，V
GS
为像素单元输入电压，V
TH
为像素单元阈值电压，V

【专利技术属性】
技术研发人员：虞致国，管其冬，顾晓峰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：