[發明專利]一種CMOS圖像傳感器及其讀出電路

有效

• 申請號: 201711384251.4
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109951658B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 張旭龍;王飛;裴學用
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 陽開亮

1.一種CMOS圖像傳感器的讀出電路，連接在像素陣列與模擬信號處理電路之間，所述像素陣列包括多列像素單元，其特征在于，所述讀出電路包括多個結構相同的讀出子電路，每個所述讀出子電路與每列所述像素單元一一對應連接，并且每個所述讀出子電路包括：第一采樣模塊、第二采樣模塊、電壓讀出模塊以及輸出模塊；其中，所述電壓讀出模塊包括第一控制元件，所述第一控制元件的控制端為所述電壓讀出模塊的第一輸入端，所述第一控制元件的輸入端為所述電壓讀出模塊的第二輸入端，所述第一控制元件的輸出端為所述電壓讀出模塊的輸出端；所述第一采樣模塊的輸入端與所述第二采樣模塊的輸入端共接于所述像素單元的輸出端，所述第一采樣模塊的控制端接收第一控制信號，所述第二采樣模塊的控制端接收第二控制信號，所述第一采樣模塊的輸出端與所述第二采樣模塊的輸出端共接形成第一浮空節點，并且所述第一浮空節點與所述電壓讀出模塊的第一輸入端連接，所述電壓讀出模塊的第二輸入端和第三輸入端分別接收工作電壓和工作電流，所述電壓讀出模塊的控制端接收第三控制信號，所述電壓讀出模塊的輸出端與所述輸出模塊的輸入端連接，所述輸出模塊的輸出端與所述模擬信號處理電路的輸入端連接，并且所述輸出模塊的控制端接收第四控制信號；

所述第一采樣模塊在所述第一控制信號的作用下對所述像素單元輸出的復位電平進行采樣，以獲取復位電壓；所述第二采樣模塊在預設時間后在所述第二控制信號的作用下對所述像素單元輸出的信號電平進行采樣，以獲取信號電壓，并根據所述信號電平對所述第一浮空節點進行預充電，以使所述第一浮空節點的電壓與所述信號電壓相等；所述電壓讀出模塊在所述預設時間后在所述第三控制信號、工作電壓以及所述工作電流的作用下對第二浮空節點進行預充電，以使得所述第二浮空節點的電壓與所述第一浮空節點的電壓的差值為所述第一控制元件的控制端和輸出端的壓降；

在所述第二控制信號有效時，所述電壓讀出模塊在所述第三控制信號和所述第四控制信號的作用下將所述信號電壓通過所述輸出模塊輸出至所述模擬信號處理電路；在所述第一控制信號有效時，所述電壓讀出模塊在所述第三控制信號和所述第四控制信號的作用下將所述復位電壓通過所述輸出模塊輸出至所述模擬信號處理電路，所述模擬信號處理電路將所述復位電壓與所述信號電壓做差以得到像素電壓。

2.根據權利要求1所述的讀出電路，其特征在于，在所述第一采樣模塊對所述復位電平進行采樣，以獲取所述復位電壓的同時，所述第一采樣模塊根據所述復位電壓對所述第一浮空節點進行預充電。

3.根據權利要求2所述的讀出電路，其特征在于，所述第一控制信號包括第一控制子信號與第二控制子信號，所述第二控制信號包括第三控制子信號與第四控制子信號；

當所述第一控制子信號與所述第二控制子信號均有效時，所述第一采樣模塊對所述復位電平進行采樣，以獲取所述復位電壓，并根據所述復位電壓對所述第一浮空節點進行預充電；

當所述第三控制子信號與所述第四控制子信號均有效時，所述第二采樣模塊對所述信號電平進行采樣，以獲取所述信號電壓，并根據所述信號電平對所述第一浮空節點進行預充電；

當所述第四控制子信號有效，且所述第三控制子信號無效時，所述電壓讀出模塊在所述第三控制信號和所述第四控制信號的作用下將所述信號電壓輸出至所述輸出模塊；

當所述第二控制子信號有效，且所述第一控制子信號無效時，所述電壓讀出模塊在所述第三控制信號和所述第四控制信號的作用下將所述復位電壓輸出至所述輸出模塊。

4.根據權利要求3所述的讀出電路，其特征在于，所述第一采樣模塊包括：第一開關元件、第一采樣電容以及第二開關元件；

所述第一開關元件的輸入端為所述第一采樣模塊的輸入端，所述第一開關元件的輸出端與所述第一采樣電容的第一端以及所述第二開關元件的輸入端連接，所述第一采樣電容的第二端接地，所述第二開關元件的輸出端為所述第一采樣模塊的輸出端，所述第一開關元件的控制端與所述第二開關元件的控制端構成了所述第一采樣模塊的控制端，并且所述第一開關元件的控制端接收所述第一子控制信號，所述第二開關元件的控制端接收所述第二控制子信號。