一种应用于图像传感器的斜坡发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于图像传感器的斜坡发生器，该斜坡发生器包括带隙基准电压源

【技术实现步骤摘要】
一种应用于图像传感器的斜坡发生器


[0001]本专利技术属于集成电路
，涉及一种应用于图像传感器的斜坡发生器
。

技术介绍

[0002]斜坡型模数转换器
(analog
‑
to
‑
digital converter
，
ADC)
因电路结构简单被常应用于互补金属氧化物半导体
(complementary metal
‑
oxide semiconductor
，
CMOS)
图像传感器列读出电路中，斜坡型
ADC
中的斜坡发生器需要能够产生一个精准的斜坡信号用于对前级电路输出信号进行量化处理
。
然而在
CMOS
图像传感器中，为了使传感器芯片面积保持在最小，像素内的源随器一般具有最小长度和最小宽度，短沟道效应会对源随器的线性度产生影响，因此，
CMOS
图像传感器列读出电路的斜坡发生器的线性度只要保持在1％以内，就可认为对整体性能无影响
。
[0003]目前，实现斜坡信号一般有三种方式：采用传统积分器电路产生斜坡信号，但积分器电路中的电阻，电容的精度易受工艺制造影响，存在较大工艺偏差，产生斜坡的精度难以达到要求；采用开关电容积分器电路，但开关电容积分器在开关作用时，会产生电压波动，斜坡信号会产生毛刺，影响斜坡的精度；采用数模转换器来产生阶梯型的斜坡信号，但在阶梯处也易形成毛刺信号，影响斜坡的精度
。<br/>[0004]以上提到的实现斜坡信号的电路，产生的斜坡的斜率都是固定的只适用于固定的
ADC
位数
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种应用于图像传感器的斜坡发生器
。
本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种应用于图像传感器的斜坡发生器，包括：带隙基准电压源
、
电压
‑
电流转换电路和开关电容阵列；
[0007]所述开关电容阵列包括充电电容阵列和非充电电容阵列，所述充电电容阵列和所述非充电电容阵列相连；
[0008]所述带隙基准电压源的输出端与所述电压
‑
电流转换电路的输入端连接，所述电压
‑
电流转换电路的输出端与所述充电电容阵列连接，所述充电电容阵列和所述非充电电容阵列的输出端输出同一斜坡信号
。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述开关电容阵列由
M
行
N
列电容阵列组成，包括
N
个所述充电电容阵列，
(M
‑
1)*N
个所述非充电电容阵列，
M
和
N
均是大于零的自然数
。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述充电电容阵列包括多个充电电容单位，每个所述充电电容单位包括开关
S1、
开关
S2、
开关
S3、
开关
S4、
电容
C1
和第一电流镜像管
M_BMN
；
[0011]所述开关
S1
输入端接基准电压
VREF
，所述开关
S1
输出端与所述开关
S2、
所述开关
S3
的输入端相连，所述开关
S2
的输出端与所述开关
S4
的输出端
、
电容
C1
的栅极相连，所述开关
S3
的输出端与所述开关
S4
的输入端
、
所述电流镜像管
M_BMN
的漏极相连；所述第一电流镜
像管
M_BMN
的栅极接所述电压
‑
电流转换电路，所述第一电流镜像管
M_BMN
的源极接电压源
VDD
；所述开关
S4
的第一端与所述第一电流镜像管
M_BMN
的漏极相连，同时所述开关
S4
的输出端输出斜坡信号
。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述非充电电容阵列包括多个非充电电容单位，每个所述非充电电容单位包括开关
S5、
开关
S6、
开关
S7、
开关
S8、
电容
C2
和第二电流镜像管
M_BMN
；
[0013]所述开关
S5
的输入端接基准电压
VREF
，所述开关
S5
的输出端与所述开关
S6、
所述开关
S7
的输入端相连，所述开关
S6
的输出端与所述开关
S8
的输出端
、
电容
C2
的栅极相连，所述开关
S7
的输出端与所述开关
S8
的输入端
、
所述第二电流镜像管
M_BMN
的漏极相连；所述第二电流镜像管
M_BMN
的栅极接电源
VDD
，所述第二电流镜像管
M_BMN
的源极接电源
VDD
；所述开关
S8
的第一端与所述第二电流镜像管
M_BMN
的漏极相接，同时所述开关
S8
的输出端输出斜坡信号
。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述开关
S1、
所述开关
S2、
所述开关
S3、
所述开关
S4、
所述开关
S5、
所述开关
S6、
所述开关
S7、
所述开关
S8
均为由
PMOS
管和
NMOS
管构成的互补开关，所述电容
C1
和所述电容
C2
均为
MOS
电容，所述第一电流镜像管
M_BMN
所述第二电流镜像管
M_BMN
为
PMOS
管
。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述充电电容阵列的所有所述开关
S1
与所述非充电电容阵列中的所有所述开关
S5
的输入端均连接基准电压
VREF
；所述充电电容阵列的所有所述电容
C1
与所述非充电电容阵列的所有所述电容
C2
的源极
、
漏极
、
衬底均接电源
VDD。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述电压
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，包括：带隙基准电压源
、
电压
‑
电流转换电路和开关电容阵列；所述开关电容阵列包括充电电容阵列和非充电电容阵列，所述充电电容阵列和所述非充电电容阵列相连；所述带隙基准电压源的输出端与所述电压
‑
电流转换电路的输入端连接，所述电压
‑
电流转换电路的输出端与所述充电电容阵列连接，所述充电电容阵列和所述非充电电容阵列的输出端输出同一斜坡信号
。2.
根据权利要求1所述的应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，所述开关电容阵列由
M
行
N
列电容阵列组成，包括
N
个所述充电电容阵列，
(M
‑
1)*N
个所述非充电电容阵列，
M
和
N
均是大于零的自然数
。3.
根据权利要求2所述的应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，所述充电电容阵列包括多个充电电容单位，每个所述充电电容单位包括开关
S1、
开关
S2、
开关
S3、
开关
S4、
电容
C1
和第一电流镜像管
M_BMN
；所述开关
S1
输入端接基准电压
VREF
，所述开关
S1
输出端与所述开关
S2、
所述开关
S3
的输入端相连，所述开关
S2
的输出端与所述开关
S4
的输出端
、
电容
C1
的栅极相连，所述开关
S3
的输出端与所述开关
S4
的输入端
、
所述电流镜像管
M_BMN
的漏极相连；所述第一电流镜像管
M_BMN
的栅极接所述电压
‑
电流转换电路，所述第一电流镜像管
M_BMN
的源极接电压源
VDD
；所述开关
S4
的第一端与所述第一电流镜像管
M_BMN
的漏极相连，同时所述开关
S4
的输出端输出斜坡信号
。4.
根据权利要求3所述的应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，所述非充电电容阵列包括多个非充电电容单位，每个所述非充电电容单位包括开关
S5、
开关
S6、
开关
S7、
开关
S8、
电容
C2
和第二电流镜像管
M_BMN
；所述开关
S5
的输入端接基准电压
VREF
，所述开关
S5
的输出端与所述开关
S6、
所述开关
S7
的输入端相连，所述开关
S6
的输出端与所述开关
S8
的输出端
、
电容
C2
的栅极相连，所述开关
S7
的输出端与所述开关
S8
的输入端
、
所述第二电流镜像管
M_BMN
的漏极相连；所述第二电流镜像管
M_BMN
的栅极接电源
VDD
，所述第二电流镜像管
M_BMN
的源极接电源
VDD
；所述开关
S8
的第一端与所述第二电流镜像管
M_BMN
的漏极相接，同时所述开关
S8
的输出端输出斜坡信号
。5.
根据权利要求4所述的应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，所述开关
S1、
所述开关
S2、
所述开关
S3、
所述开关
S4、
所述开关
S5、
所述开关
S6、
所述开关
S7、
所述开关
S8
均为由
PMOS
管和
NMOS
管构成的互补开关，所述电容
C1
和所述电容
C2
均为
MOS
电容，所述第一电流镜像管
M_BMN
所述第二电流镜像管
M_BMN
为
PMOS
管
。6.
根据权利要求5所述的应用于图像传感器的斜坡发生器，其特征在于，所述充电电容阵列的所有所述开关
S1
与所述非充电电容阵列中的所有所述开关
S5
的输入端均连接基准电压
VREF
；所述充电电容阵列的所有所述电容
C1
与所述非充电电容阵列的所有所述电容
C2
的源极
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱樟明，唐元昊，陈铄，党一臣，
申请(专利权)人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院，
类型：发明
国别省市：