一种像素列读出电路及图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种像素列读出电路及图像传感器，所述像素列读出电路包括：减法电路，包括复位电压采样电容和信号电压采样电容，且所述信号电压采样电容和所述复位电压采样电容的一端分别通过两个开关电性连接于像素信号产生电路的输出端，且所述复位电压采样电容和所述信号电压采样电容的一端通过第三开关连接，另一端通过第四开关电性连接；斜坡发生器，输出端接入所述减法电路；比较器电路，包括第一比较器，所述第一比较器负向输入端电性连接于所述复位电压采样电容和所述第四开关的连接点，正向输入端输入固定电压；以及计数器，电性连接于所述比较器电路的输出端。通过本发明专利技术提供的一种斜坡发生器，可保证模数转换的线性输出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
一种像素列读出电路及图像传感器


[0001]本专利技术属于电子电路
，特别涉及一种像素列读出电路及图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器的应用范围因其低功耗、简单供电电源、高集成度、低成本等特点而日益变得广泛。图像传感器用于产生表示物体的图像，且图像传感器中包括像素的行和列以及像素行读出电路和像素列读出电路。
[0003]在像素列读出电路中，由于比较器翻转点随像素输出电压在整个斜坡范围内变化，不同的翻转点会导致比较器工作状态的变化，从而带来输出随输入的非线性劣化。在计数的瞬间，斜坡输出还会出现下冲，导致斜坡非线性，严重影响模数转换器(Analog
‑
to
‑
Digital Converter，ADC)的线性度指标。在使用斜坡发生器的输出直接驱动模数转换器阵列时，由于阵列中每列像素输出大小不同，比较器翻转时间不同，比较器翻转时会有较大的回踢噪声，该噪声直接耦合到积分电容，会导致输出电压的突变，最终导致斜坡非线性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种像素列读出电路及图像传感器，在不增加采样电容数量的前提下，通过改变电容连接方式实现减法功能，保证模数转换的线性，同时降低了比较器设计难度，可采用更简单结构，减少面积和功耗。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种像素列读出电路，至少包括：
[0006]减法电路，包括复位电压采样电容和信号电压采样电容，且所述复位电压采样电容的一端通过第一开关电性连接于像素信号产生电路的输出端，所述信号电压采样电容的一端通过第二开关电性连接于所述像素信号产生电路的输出端，所述复位电压采样电容和所述信号电压采样电容的一端通过第三开关连接，另一端通过第四开关电性连接；
[0007]斜坡发生器，其输出端通过第五开关电性连接于信号电压采样电容的另一端；
[0008]比较器电路，包括第一比较器，所述第一比较器的负向输入端电性连接于所述复位电压采样电容和所述第四开关的连接点，正向输入端输入固定电压；以及
[0009]计数器，电性连接于所述比较器电路的输出端。
[0010]在本专利技术一实施例中，所述第一比较器的负向输入端和输出端通过开关连接。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述斜坡发生器包括：
[0012]斜坡电流源；
[0013]校正电流源；
[0014]第一缓冲器，所述第一缓冲器的负向输入端通过开关电性连接于所述斜坡电流源，通过开关电性连接于所述校正电流源，所述第一缓冲器的正向输入端输入参考电压；以及
[0015]积分电容，一端电性连接于所述第一缓冲器的负向输入端，另一端电性连接于所述第一缓冲器的输出端。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述第一缓冲器的负向输入端和输出端通过开关连接。
[0017]在本专利技术一实施例中，所述斜坡发生器还包括第二缓冲器，所述第二缓冲器的正向输入端电性连接于所述第一缓冲器的输出端，所述第二缓冲器的负向输入端电性连接于所述第二缓冲器的输出端。
[0018]在本专利技术一实施例中，所述斜坡电流源的输出电流等于所述校正电流源的输出电流。
[0019]在本专利技术一实施例中，所述比较器电路还包括第二比较器，所述第二比较器的负向输入端电性连接于所述第一比较器的输出端，正向输入端输入所述固定电压，且所述第二比较器的负向输入端和输出端通过开关连接。
[0020]在本专利技术一实施例中，所述比较器电路还包括耦合电容，所述耦合电容电性连接于所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的负向输出端。
[0021]在本专利技术一实施例中，所述计数器连接于所述第二比较器的输出端。
[0022]在本专利技术一实施例中，所述像素列读出电路还包括锁存器，所述锁存器电性连接于所述计数器的输出端。
[0023]本专利技术还提供一种图像传感器，包括：
[0024]光电二极管，以及
[0025]如上所述的任意一项所述像素列读取电路。
[0026]综上所述，本专利技术提供的一种像素列读出电路，复位电压、像素信号电压和斜坡发生器输出电压，经减法电路处理后接入比较器反向输入端，比较器反向输入端的初始值随像素复位电压和像素信号电压的差值大小变化，但比较器翻转点恒定为恒定电压。恒定的翻转点不会导致比较器工作状态的变化，从而避免输出随输入的非线性劣化。此外，比较器翻转点的固定也降低了比较器的设计难度，可以采用更简单的结构，减小面积和功耗。新设置的斜坡发生器也可保证输出的斜坡电压线性度。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术中一种图像传感器的电路图。
[0029]图2是本专利技术中一种图像传感器的工作时序图。
[0030]图3是本专利技术中一种图像传感器的工作时序图。
[0031]图4是本专利技术中一种斜坡发生器结构示意图。
[0032]图5是本专利技术中一种斜坡发生器的工作时序图。
[0033]图6是本专利技术中一种图像传感器的工作时序图。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文
所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
[0036]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]请参阅图1所示，图像传感器中包括像素信号产生电路100和像素列读出电路。像素信号产生电路100中光电二极管D可将光信号转换为电信号存储起来。所述像素列读出电路包括多个逻辑控制器件，可读取光电信号，并将所述光电信号转换成图像。
[0038]请参阅图1所示，在本专利技术一实施例中，图像传感器包括像素列读出电路包括斜坡发生器200、减法电路300、比较器电路400、计数器500以及锁存器600。其中，像素信号产生电路100输出有像素信号电压VS或复位电压VR，斜坡发生器200输出斜坡电压Vramp_buf。减法电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素列读出电路，其特征在于，至少包括：减法电路，包括复位电压采样电容和信号电压采样电容，且所述复位电压采样电容的一端通过第一开关电性连接于像素信号产生电路的输出端，所述信号电压采样电容的一端通过第二开关电性连接于所述像素信号产生电路的输出端，所述复位电压采样电容和所述信号电压采样电容的一端通过第三开关连接，另一端通过第四开关电性连接；斜坡发生器，其输出端通过第五开关电性连接于信号电压采样电容的另一端；比较器电路，包括第一比较器，所述第一比较器的负向输入端电性连接于所述复位电压采样电容和所述第四开关的连接点，正向输入端输入固定电压；以及计数器，电性连接于所述比较器电路的输出端。2.根据权利要求1所述的一种像素列读出电路，其特征在于，所述第一比较器的负向输入端和输出端通过开关连接。3.根据权利要求1所述的一种像素列读出电路，其特征在于，所述斜坡发生器包括：斜坡电流源；校正电流源；第一缓冲器，所述第一缓冲器的负向输入端通过开关电性连接于所述斜坡电流源，通过开关电性连接于所述校正电流源，所述第一缓冲器的正向输入端输入参考电压；以及积分电容，一端电性连接于所述第一缓冲器的负向输入端，另一端电性连接于所述第一缓冲器的输出端。4.根据权利要求3所述的一种像素列读出电路，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫波，管克豪，邬效飞，
申请(专利权)人：合肥海图微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：