[實用新型]適用于CMOS圖像傳感器的電源噪聲抵消電路

有效

• 申請號: 201520550336.5
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN204887209U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 趙立新;喬勁軒;陳鵬
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;H04N5/374
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及CMOS圖像傳感器模擬電路設計領域，特別涉及一種適用于CMOS圖像傳感器的電源噪聲抵消電路。

背景技術

圖像傳感器是數字攝像頭的重要組成部分，是一種將光學圖像轉換成電學信號的設備，它被廣泛地應用在數碼相機、移動終端、便攜式電子裝置和其他電子光學設備中。圖像傳感器按照元件的不同，可分為CCD（ChargeCoupledDevice，電荷耦合元件）和CMOS（ComplementaryMetaloxideSemiconductor，互補型金屬氧化物半導體元件）圖像傳感器兩大類。

CCD圖像傳感器除了大規模應用于數碼相機外，還廣泛應用于攝像機、掃描儀、以及工業領域等。而CMOS圖像傳感器由于其高度集成化、低功率損耗和局部像素可編程隨即讀取、速度快、成本低等優點，可適用于數碼相機、PC攝像機、移動通信產品等領域。

隨著圖像傳感器的持續快速的發展，促進了其進一步的小型化和集成。CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器都是采用光電轉換區域，一般采用光電二極管（PhotodiodeorPhotodetector）收集入射光，并將其轉換為能夠進行圖像處理的光電荷。現有的CMOS圖像傳感器中，若干個像素單元組成的像素陣列接收入射光，收集光子。像素單元往往采用3T、4T或5T的結構，以4T為例，由轉移晶體管（TransferTransistor、TX）、復位晶體管（ResetTransistor、RST）、源跟隨晶體管（Source-FollowerTransistor、SF）、行選通管（RowSelectorTransistor、RSEL），基本的工作原理為：通過光電轉換形成光生載流子，產生模擬信號，通過對像素陣列的行選通并進行列讀取，讀出每列的模擬信號，進行后續的運算增益放大、模數轉換等信號處理過程。

在實際工作中像素（pixel）的源跟隨晶體管SF管供電電源的噪聲會通過電容couple到像素單元的浮置擴散區FD上，接著通過信號通路被放大，模數轉換（AD）轉換之后體現到輸出數據上，影響圖像信噪比。一般做法是為pixel電路單獨做一個LDO(LowDropoutRegulator)，以減小外部供電電源噪聲對圖像質量的影響。如果LDO的輸出受到影響，噪聲同樣還是會體現到圖像上。當LDO噪聲抑制性能有限的情況下，一種解決方法是，在信號通路中引入另外一路電源噪聲，用來抵消從pixel處傳入的部分。傳統方式是為pixel電源做一個LDO，用以隔離外部供電電源上的噪聲。這種方法當芯片干擾較大時，其穩定速度有限，在其穩定的過程中，噪聲依然會體現到圖像上。

實用新型內容

鑒于對背景技術中的技術問題的理解，如果能夠提供一種有效消除圖像傳感器源跟隨晶體管的電源噪聲的電路設計，對電路整體性能的提升是有益的。

本實用新型提供一種適用于CMOS圖像傳感器的電源噪聲抵消電路，所述電路包括：

第一噪聲通路，電源噪聲通過源跟隨晶體管輸出第一輸出噪聲信號，所述第一噪聲通路為電容比例增益相同，相位一致的全通網絡；

第二噪聲通路，電源噪聲通過比例調節模塊輸出第二輸出噪聲信號，所述第二噪聲通路為電容比例增益相同，相位一致的全通網絡，所述第一輸出噪聲信號與第二輸出噪聲信號相互抵消噪聲。

在一實施例中，所述第二噪聲通路中，所述電源噪聲通過比例調節模塊連接至斜坡電壓信號的節點再連接至比較器,輸出的第二輸出噪聲信號與第一輸出噪聲信號幅值相同，相位相同。

在一實施例中，所謂相位一致為相位誤差在30度以內。

在一實施例中，所述比例調節模塊為電阻調節模塊，所述電阻調節模塊的第一端接源跟隨晶體管的電源，所述電源經選擇控制電阻組接第二端；偏置電阻的一端接所述第二端，另一端接地；電流源接第二端。

在一實施例中，調節所述的選擇控制電阻組的大小，以調節電阻組的等效電阻與所述偏置電阻的比值，進而調節第二輸出噪聲信號。

在一實施例中，所述選擇控制電阻組為并聯的電阻，每一支路分別設置有開關。

在一實施例中，第一噪聲通路包括：連接于源跟隨晶體管的第一電容和第二電容，所述第一電容將電源噪聲耦合至浮置擴散區，并通過所述源跟隨晶體管輸出至第一子輸出端，第一子輸出端的一端連接偏置模塊，另一端連接比較器。

在一實施例中，根據第一電容與第二電容的比值計算出第一輸出噪聲信號的增益；通過電阻組等效電阻與所述偏置電阻的比值計算出第二輸出噪聲信號的增益，所述第一輸出噪聲信號的增益與第二輸出噪聲信號的增益相同。