【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，更具体地说，它涉及自偏置ctia像元读出电路、图像传感器及电子设备。
技术介绍
1、图像传感器作为数字成像技术的关键组件，承担着将光学信息转换为电子信息的任务。近年来，图像传感器在移动通信、安防监控、自动驾驶、微光夜视、工业控制、生物医疗和航天航空等多个领域获得了广泛的应用。随着传感器技术的飞速发展，成像质量、系统尺寸、重量和功耗(size、weight and power,swap)等图像传感器性能被提出了更高的要求，高成像质量、小像元等图像传感器的发展趋势愈发凸显。
2、像元读出电路(readout integrated circuit,roic)作为图像传感器技术的关键一环，其结构和性能也在随着图像传感器的发展而不断进步。图像传感器读出电路是一个数模混合系统，主要由像元读出电路、信号处理电路、时序电路及模数转换电路等部分构成。图像传感器通过前级像元读出电路直接将检测到的微弱光电流信号转换为电压信号，并通过后续的读出电路以及图像处理算法等方式将图像信息进行重构并呈现。因此，像元读出电路的性能直接影响了图像传感器成像信号质量。随着像元面积的缩小，像元读出单元电路的尺寸也在逐步减小，更小的器件尺寸带来更大的失配，像元读出单元电路的失调和像元读出电路间的失配影响愈发严重(例如更大的固定模式噪声fpn)。因此，在小像元(例如15μm及以下的像元间距)读出电路设计中需要尽量减小读出电路的失调和失配对roic图像信号的影响。
3、而根据传感器所用像元的材料和工作方式的不同，roic的结构也
4、因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的自偏置ctia像元读出电路、图像传感器及电子设备是我们目前急需解决的问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供自偏置ctia像元读出电路、图像传感器及电子设备，通过自偏置积分及负载电容预充电的组合方式，消除了像元读出电路的失调和像元电路之间的输出失配，抑制和消除因电路失调和失配导致的图像传感器像元阵列的fpn，提高像素的均匀性。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、第一方面，提供了自偏置ctia像元读出电路，包括像元以及由积分运放与积分电容构成的积分器，积分运放为单端输入反相放大器，还包括：
4、偏置电压储存模块，用于在像元读出电路的复位阶段储存积分运放的偏置电压，并在像元读出电路的积分阶段向积分运放的偏置端输出偏置电压，以消除失调电压；
5、负载预充电模块，用于在像元读出电路的复位阶段，将积分运放的输出端初始电压调至参考电压。
6、进一步的，所述偏置电压储存模块通过串联在积分运放的偏置端与接地端之间的失调储存电容实现偏置电压存储和偏置电压输出；
7、和/或，所述负载预充电模块通过串联在积分运放的输出端与接地端之间的负载电容实现负载预充电。
8、进一步的，所述像元读出电路还包括复位开关s1、复位开关s2和复位开关s3；
9、所述复位开关s1的两端分别与积分运放的输出端、偏置端连接；
10、所述复位开关s2的两端分别与像元的偏置结点、参考电压端连接；
11、所述复位开关s3的两端分别与积分电容、参考电压端连接。
12、进一步的，在所述复位阶段的t0时刻，复位开关s1、复位开关s2和复位开关s3均闭合，像元读出电路工作周期开始。
13、进一步的，所述像元读出电路还包括复位开关s4，复位开关s4的两端分别与参考电压端、输出端口连接。
14、进一步的，在所述复位阶段的t1时刻，闭合复位开关s4对积分器输出进行预充电。
15、进一步的，所述像元读出电路还包括积分控制开关s5，积分控制开关s5的两端分别与积分电容与复位开关s3之间的连接点、积分运放的输出端连接。
16、进一步的，在所述复位阶段的t2时刻，断开复位开关s2、复位开关s3和复位开关s4，闭合积分控制开关s5，像元读出电路进入积分状态。
17、第二方面，提供了一种图像传感器，包含至少一个如第一方面中任意一项所述的自偏置ctia像元读出电路。
18、第三方面，提供了一种电子设备，包含至少一个如第二方面所述的一种图像传感器。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术提供的自偏置ctia像元读出电路，自偏置积分模块通过自适应积分的方式，消除了积分器失调对于像元偏置电压的影响；负载预充电模块通过在复位结束时刻对输出进行预充电的方式，消除了积分器失调对于输出电压的影响，可抑制和消除因电路失调和失配导致的图像传感器读出电路的fpn，该电路结构可用于多种图像传感器读出电路。
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1.自偏置CTIA像元读出电路，包括像元以及由积分运放与积分电容构成的积分器，积分运放为单端输入反相放大器，其特征是，还包括：
2.根据权利要求1所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，所述偏置电压储存模块通过串联在积分运放的偏置端与接地端之间的失调储存电容实现偏置电压存储和偏置电压输出；
3.根据权利要求2所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，所述像元读出电路还包括复位开关S1、复位开关S2和复位开关S3；
4.根据权利要求3所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，在所述复位阶段的t0时刻，复位开关S1、复位开关S2和复位开关S3均闭合，像元读出电路工作周期开始。
5.根据权利要求3所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，所述像元读出电路还包括复位开关S4，复位开关S4的两端分别与参考电压端、输出端口连接。
6.根据权利要求5所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，在所述复位阶段的t1时刻，闭合复位开关S4对积分器输出进行预充电。
7.根据权利要求5所述的自偏置CTIA像元读出电路，其
8.根据权利要求7所述的自偏置CTIA像元读出电路，其特征是，在所述复位阶段的t2时刻，断开复位开关S2、复位开关S3和复位开关S4，闭合积分控制开关S5，像元读出电路进入积分状态。
9.一种图像传感器，其特征是，包含至少一个如权利要求1-8中任意一项所述的自偏置CTIA像元读出电路。
10.一种电子设备，其特征是，包含至少一个如权利要求9所述的一种图像传感器。
...【技术特征摘要】
1.自偏置ctia像元读出电路，包括像元以及由积分运放与积分电容构成的积分器，积分运放为单端输入反相放大器，其特征是，还包括：
2.根据权利要求1所述的自偏置ctia像元读出电路，其特征是，所述偏置电压储存模块通过串联在积分运放的偏置端与接地端之间的失调储存电容实现偏置电压存储和偏置电压输出；
3.根据权利要求2所述的自偏置ctia像元读出电路，其特征是，所述像元读出电路还包括复位开关s1、复位开关s2和复位开关s3；
4.根据权利要求3所述的自偏置ctia像元读出电路，其特征是，在所述复位阶段的t0时刻，复位开关s1、复位开关s2和复位开关s3均闭合，像元读出电路工作周期开始。
5.根据权利要求3所述的自偏置ctia像元读出电路，其特征是，所述像元读出电路还包括复位开关s4，复位开关s4的两端分别与参考电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，吕坚，和顺隆，赵琳通，阙隆成，周云，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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