一种电源噪声抑制电路及图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及电源噪声抑制电路及图像传感器，包括像素电路、比较信号产生电路及比较器，像素电路输出叠加了噪声电源的第一电源噪声信号的图像信号到比较器的第一输入端，比较信号产生电路输出叠加了噪声电源的第二电源噪声信号的比较信号到比较器的第二输入端，第二电源噪声信号与第一电源噪声信号幅值相同，以抵消像素电路的电源噪声；比较信号产生电路包括电容调节模块、缓冲晶体管及偏置晶体管，电容调节模块包括可变电容器和偏置电容，偏置晶体管的栅极接偏置电压节点并与偏置电容的第一端连接。本发明专利技术通过比较器引入噪声以抑制像素电路中的电源噪声，能够有效的抗电源噪声干扰、减小图像噪声并提高图像的质量。减小图像噪声并提高图像的质量。减小图像噪声并提高图像的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种电源噪声抑制电路及图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器电子电路领域，尤其涉及一种电源噪声抑制电路及图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器通用于多种电子设备，如视频监控系统、智能电话、数字相机以及智能AI、人脸识别等多种电子产品中用于捕获和识别人物或场景的图像信息。作为数字摄像头的重要组成部分，其提供将光学图像转换为电学信号。图像传感器按照元件不同可分为CMOS(Complementary Metaloxide Semiconductor，互补型金属氧化物半导体元件)和CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合元件)和图像传感器。
[0003]CMOS图像传感器具有高度集成化、低功率损耗和局部像素可编程随即读取、速度快以及成本低等优点，可适用于数码相机、PC摄像机和移动通信产品等领域。而CCD图像传感器除了大规模的应用于数码相机外，还广泛应用于扫描仪和工业领域。CMOS图像传感器和CCD图像传感器都是采用光电转换区域，一般采用光电二极管(Photodiode or Photodetector)收集入射光，并将其转换为能够进行图像处理的光电荷。现有的CMOS图像传感器中，若干个像素单元组成的像素阵列，像素单元往往采用3T、4T或5T的结构，以4T为例，由转移晶体管、复位晶体管、源极跟随晶体管以及行选通晶体管组成。像素单元通过光电二极管进行光电转换形成光生载流子，产生模拟信号，通过对像素阵列的行选通并进行读取，读出每列的模拟信号，进行后续的运算增益放大、模数转换等信号处理过程。
[0004]CMOS图像传感器在实际工作中，噪声来源包括像素电源线噪声和从与电源有关的像素控制信号线耦合的噪声，而像素电路的源极跟随晶体管(SF管)的供电电源的噪声会通过电容耦合到像素单元的浮动扩散节点(FD)，然后通过源极跟随晶体管进行信号放大，数模转换模块进行转换之后体现在输出的数据上，影响图像的信噪比。现有的处理方法是为像素电路单独设置一个LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)，以减小外部供电电源噪声对图像质量的影响。如果LDO的输出受到影响，电源噪声仍然会体现到图像上，因此当以LDO解决电源噪声时，当芯片干扰较大的时候，该方法的稳定速度有限，在其稳定的过程中，电源噪声依然会体现到图像上，并且LDO还较大的占用布局面积，消耗功率并限制其它模块使用供电电源，有可能导致图像传感器芯片性能下降。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种电源噪声抑制电路及图像传感器，能够有效的抑制图像传感器的电源噪声干扰、减小图像噪声并提高图像的质量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例第一方面提供一种电源噪声抑制电路，作为其中一种实施方式，一种电源噪声抑制电路，其特征在于，所述电路包括像素电路、比较信号产生电路及比较器；
[0007]所述像素电路输出叠加了噪声电源的第一电源噪声信号的图像信号到所述比较
器的第一输入端，所述比较信号产生电路输出叠加了所述噪声电源的第二电源噪声信号的比较信号到所述比较器的第二输入端，所述第二电源噪声信号与所述第一电源噪声信号幅值相同，以抵消所述像素电路中的电源噪声；
[0008]其中，所述比较信号产生电路包括电容调节模块、缓冲晶体管以及偏置晶体管，所述电容调节模块包括可变电容器和偏置电容；
[0009]所述可变电容器的第一端连接所述噪声电源，所述可变电容器的第二端连接所述偏置电容的第一端，所述偏置电容的第二端接地；
[0010]所述缓冲晶体管和所述偏置晶体管串联在所述噪声电源与地之间，所述缓冲晶体管的栅极接收一斜坡电压参考信号，所述偏置晶体管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接；
[0011]其中，通过调整所述可变电容器的值使所述第二电源噪声信号与所述第一电源噪声信号幅值相同，以抵消所述像素电路中的电源噪声。
[0012]作为其中一种实施方式，所述缓冲晶体管为第一NMOS管，所述偏置晶体管为第二NMOS管；所述第一NMOS管的漏极连接所述噪声电源，所述第一NMOS管的栅极连接至电压参考信号节点，所述电压参考信号为斜坡电压参考信号，所述第一NMOS管的源极连接所述比较器的第二输入端；所述第二NMOS管的漏极连接所述比较器的第二输入端，所述第二NMOS管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接，所述第二NMOS管的源极接地。
[0013]作为其中一种实施方式，所述缓冲晶体管为第一PMOS管，所述偏置晶体管为第二PMOS管；所述第二PMOS管的源极连接所述噪声电源，所述第二PMOS管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接，所述第二PMOS管的漏极连接所述比较器的第二输入端；所述第一PMOS管的源极连接所述比较器的第二输入端，所述第一PMOS管的栅极连接至所述电压参考信号节点，所述电压参考信号为斜坡电压参考信号，所述第一PMOS管的漏极接地。斜坡电压参考信号斜坡电压参考信号作为其中一种实施方式，所述偏置电压节点连接一电流镜电路，以提供偏置电压。
[0014]作为其中一种实施方式，所述可变电容器包括一尺寸可变的电容。
[0015]作为其中一种实施方式，所述可变电容器包括多个并联的恒定电容，每一支路设置有一开关以控制每个恒定电容的导通。
[0016]作为其中一种实施方式，所述比较器的第一输入端为反相输入端，所述比较器的第二输入端为同相输入端。
[0017]作为其中一种实施方式，所述偏置电容为可变电容器。
[0018]作为其中一种实施方式，所述像素电路包括连接于源极跟随晶体管的漏极与栅极之间的第一电容及连接于所述源极跟随晶体管的栅极与地之间的第二电容，所述第一电容为像素电源线、与电源有关的像素控制信号线与浮动扩散节点之间的总耦合电容，所述第二电容为浮动扩散节点上所有的寄生电容减去所述第一电容。
[0019]作为其中一种实施方式，叠加了第一电源噪声信号的图像信号为：
[0020][0021]叠加了第二电源噪声信号的比较信号为：
[0022][0023]其中，v
noise
是噪声电源电压，C
p
是第一电容，C
fd
是第二电容，C
bias
是偏置电压节点的总电容，M
buf
是缓冲晶体管，M
bias
是偏置晶体管，W和L分别是MOS管的宽和长，gmb
sf
是表征源极跟随晶体管的小信号体跨导，gm
sf
、gm
buf
、gm
bias
分别是源极跟随晶体管、缓冲晶体管、偏置晶体管的跨导，通过调整C
c
使差值最小化来进行噪声抑制。
[0024]为实现上述目的，本专利技术实施例第二方面提供一种图像传感器，作为其中一种实施方式，所述图像传感器包括上述任一项实施方式所述的电源噪声抑制电路。
[0025]综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源噪声抑制电路，其特征在于，所述电路包括像素电路、比较信号产生电路及比较器；所述像素电路输出叠加了噪声电源的第一电源噪声信号的图像信号到所述比较器的第一输入端，所述比较信号产生电路输出叠加了所述噪声电源的第二电源噪声信号的比较信号到所述比较器的第二输入端，所述第二电源噪声信号与所述第一电源噪声信号幅值相同，以抵消所述像素电路中的电源噪声；其中，所述比较信号产生电路包括电容调节模块、缓冲晶体管以及偏置晶体管，所述电容调节模块包括可变电容器和偏置电容；所述可变电容器的第一端连接所述噪声电源，所述可变电容器的第二端连接所述偏置电容的第一端，所述偏置电容的第二端接地；所述缓冲晶体管和所述偏置晶体管串联在所述噪声电源与地之间，所述缓冲晶体管的栅极接收一电压参考信号，所述偏置晶体管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接；其中，通过调整所述可变电容器的值使所述第二电源噪声信号与所述第一电源噪声信号幅值相同，以抵消所述像素电路中的电源噪声。2.根据权利要求1所述的电源噪声抑制电路，其特征在于，所述缓冲晶体管为第一NMOS管，所述偏置晶体管为第二NMOS管；所述第一NMOS管的漏极连接所述噪声电源，所述第一NMOS管的栅极连接至电压参考信号节点，所述电压参考信号为斜坡电压参考信号，所述第一NMOS管的源极连接所述比较器的第二输入端；所述第二NMOS管的漏极连接所述比较器的第二输入端，所述第二NMOS管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接，所述第二NMOS管的源极接地。3.根据权利要求1所述的电源噪声抑制电路，其特征在于，所述偏置晶体管为第一PMOS管，所述缓冲晶体管为第二PMOS管；所述第一PMOS管的源极连接所述噪声电源，所述第一PMOS管的栅极连接至偏置电压节点并与所述偏置电容的第一端连接，所述第一PMOS管的漏极连接所述比较器的第二输入端；所述第二PMOS管的源极连接所述比较器的第二输入端，所述第二PMOS管的栅极连接至所述电压参考信号节点，所述电压参考信号为斜坡电压参考信号，所述第二PMOS管的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨靖，侯金剑，任冠京，莫要武，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：