一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块制造技术

本发明专利技术涉及一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，属于CMOS图像传感器领域；包括2

【技术实现步骤摘要】
一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块


[0001]本专利技术属于，涉及一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，属于CMOS图像传感器领域；

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器始终向着更高的分辨率、更快的帧率、更低的噪声发展，单斜式(single slope)ADC由于其列级电路结构简单、参考斜坡电压可列级共享，因此单斜式ADC十分适用于超大阵列CMOS图像传感器。典型的参考斜坡电压可由电容阵列DAC、电流舵DAC等形式实现，其中电流舵形式的斜坡生成器天然具备更快的速度和较强的驱动能力，适用于高速超大阵列CMOS图像传感器。
[0003]但是，传统的电流舵形式DAC采用温度计码加二进制码的控制架构实现，难以避免毛刺(glitch)的产生，从而影响斜坡电压的噪声、积分非线性、微分非线性等性能。而对于只使用纯温度计码架构的高精度DAC，其传统温度计码产生模块由于其通用性，会导致逻辑结构过于复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，可消除输出点的毛刺glitch电压，进而提升整体读出电路的噪声、微分非线性、积分非线性性能，并可降低不同芯片之间的斜坡偏差。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：
[0006]一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，包括2
N
+2
M
个电流舵单元、单向斜坡控制模块、电阻Rload、电阻Rdummy和电容Cfilter；其中，单向斜坡控制模块设置有2
N
+2
M
控制信号输出端，每个输出端分别连接在对应1个电流舵单元的2个输入端；每个电流舵单元的一个输出端连接电阻Rdummy后接地，另一个输出端与斜坡参考电压输出点Vout连接；斜坡参考电压输出点Vout分别与电阻Rload和电容Cfilter并联；实现台阶形式的信号经过滤波生成斜坡。
[0007]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，所述电流舵单元包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4和反相器INV；
[0008]其中，MOS管M1的源极接电源；MOS管M1的漏极与MOS管M2的源极连接；MOS管M1的栅极接第一偏置电压V1；MOS管M2的漏极分别与MOS管M3的源极、MOS管M4的源极连接；MOS管M2的栅极接第二偏置电压V2；MOS管M3的栅极与单向斜坡控制模块对应的控制信号输出端连接；MOS管M3的漏极与斜坡参考电压输出点Vout连接；MOS管M4的漏极与电阻Rdummy连接；MOS管M4的栅极与反相器INV的输出端连接；反相器INV的输入端与该控制信号输出端连接。
[0009]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，单向斜坡控制模块每个控制信号输出端输出2个控制信号，分别输出至对应电流舵单元中MOS管M3的栅极和反相器INV的输入端。
[0010]一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，包括2
N
+2
M
个电流舵单元、单向斜坡控制模块、电阻Rload和电容Cfilter；其中，单向斜坡控制模块设置有2
N
+2
M
控制信号输出端，每个输出端分别连接在对应1个电流舵单元的2个输入端；每个电流舵单元的输出端与斜坡参考电压输出点Vout连接；斜坡参考电压输出点Vout分别与电阻Rload和电容Cfilter并联；实现台阶形式的信号经过滤波生成斜坡。
[0011]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，所述电流舵单元包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3；
[0012]其中，MOS管M1的源极接电源；MOS管M1的漏极与MOS管M2的源极连接；MOS管M1的栅极接第一偏置电压V1；MOS管M2的漏极与MOS管M3的源极连接；MOS管M2的栅极接第二偏置电压V2；MOS管M3的漏极与斜坡参考电压输出点Vout连接；MOS管M3的栅极与单向斜坡控制模块对应的控制信号输出端连接。
[0013]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，所述单向斜坡控制模块为移位寄存器；单向斜坡控制模块由2
N
+2
M
个D触发器串联而成。
[0014]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，D触发器上设置有输入端D、时钟输入端Clk、复位控制端RESET和输出端Q；其中，输入端D连接外部控制输入信号；输出端Q连接下一个D触发器的输入端D；时钟输入端Clk连接外部时钟信号；复位控制端RESE连接复位总线上。
[0015]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，每个D触发器的输出端Q输出控制信号至对应的电流舵单元。
[0016]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，斜坡生成模块的向上斜坡控制方法为：
[0017]t1时刻之前，单向斜坡控制模处于复位状态；此时各控制信号输出端的状态标志为1；
[0018]t1
‑
t2时间内，单向斜坡控制模块由复位转变为工作状态；各控制信号输出端的状态标志依次由1转变为0；斜坡参考电压输出点Vout变现为向上斜坡；
[0019]斜坡生成模块的向下斜坡控制方法为：
[0020]t1时刻之前，单向斜坡控制模处于复位状态；此时各控制信号输出端的状态标志为0；
[0021]t1
‑
t2时间内，单向斜坡控制模块由复位转变为工作状态；各控制信号输出端的状态标志依次由0转变为1；斜坡参考电压输出点Vout变现为向下斜坡。
[0022]在上述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，向上斜坡或向下斜坡的斜率不变，通过控制t1
‑
t2时间的长短实现控制向上斜坡或向下斜坡的高度。
[0023]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0024](1)本专利技术提出了一种适用于高速、高精度大阵列CMOS图像传感器的斜坡电压生成电路，该结构可消除输出点的毛刺glitch电压，进而提升整体读出电路的噪声、微分非线性、积分非线性性能，并可降低不同芯片之间的斜坡偏差；
[0025](2)本专利技术给出了两种电路实现方式，可实现斜坡电压，基础单元分别采用电流舵和单路电流源结构，其控制结构采用移位寄存器方式，对于Nbit低范围斜坡，其控制信号共2
N
个，对于(N+M)bit高范围斜坡，其控制信号共2
N
+2
M
个；
[0026](3)本专利技术采用输出点滤波方式，可将Nbit精度DAC架构的输出滤波生成(N+1)～(N+4)bit的斜坡参考电压，即最终斜坡精度相较于DAC架构精度可提升1～4bit精度。
附图说明
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，其特征在于：包括2
N
+2
M
个电流舵单元、单向斜坡控制模块、电阻Rload、电阻Rdummy和电容Cfilter；其中，单向斜坡控制模块设置有2
N
+2
M
控制信号输出端，每个输出端分别连接在对应1个电流舵单元的2个输入端；每个电流舵单元的一个输出端连接电阻Rdummy后接地，另一个输出端与斜坡参考电压输出点Vout连接；斜坡参考电压输出点Vout分别与电阻Rload和电容Cfilter并联；实现台阶形式的信号经过滤波生成斜坡。2.根据权利要求1所述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，其特征在于：所述电流舵单元包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4和反相器INV；其中，MOS管M1的源极接电源；MOS管M1的漏极与MOS管M2的源极连接；MOS管M1的栅极接第一偏置电压V1；MOS管M2的漏极分别与MOS管M3的源极、MOS管M4的源极连接；MOS管M2的栅极接第二偏置电压V2；MOS管M3的栅极与单向斜坡控制模块对应的控制信号输出端连接；MOS管M3的漏极与斜坡参考电压输出点Vout连接；MOS管M4的漏极与电阻Rdummy连接；MOS管M4的栅极与反相器INV的输出端连接；反相器INV的输入端与该控制信号输出端连接。3.根据权利要求1所述的一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，其特征在于：单向斜坡控制模块每个控制信号输出端输出2个控制信号，分别输出至对应电流舵单元中MOS管M3的栅极和反相器INV的输入端。4.一种用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡生成模块，其特征在于：包括2
N
+2
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个电流舵单元、单向斜坡控制模块、电阻Rload和电容Cfilter；其中，单向斜坡控制模块设置有2
N
+2
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控制信号输出端，每个输出端分别连接在对应1个电流舵单元的2个输入端；每个电流舵单元的输出端与斜坡参考电压输出点Vout连接；斜坡参考电压输出点Vout分别与电阻Rload和电容Cfilter并联；实现台阶形式的信号经过滤波生成斜坡。5.根据权利要求4所述的一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩镪，王耕耘，张旭，姚瑶，吴淞波，程甘霖，戴立群，卜洪波，孙启扬，张芮萌，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：