[發明專利]一種用于CMOS圖像傳感器的高精度DAC

有效

• 申請號: 201810267549.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108401122B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 郭仲杰;汪西虎;吳龍勝
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/3745;H04N5/378;H04N5/357
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明提供一種用于CMOS圖像傳感器的高精度DAC，包括分離設置的M位高位轉換和(K?M)位低位轉換，以及高位高參考輸出緩沖和高位低參考輸出緩沖；M位高位轉換輸出端提供2^K個區間的高參考輸出和低參考輸出，每個區間的高參考輸出和低參考輸出通過對應的高位高參考輸出緩沖和高位低參考輸出緩沖分別接到低位轉換的模擬參考端提供模擬參考電壓，低位轉換后的輸出為最終的模擬輸出。本發明實現了多通道高精度DAC的面積和功耗開銷優化，消除了高低位切換過程中的電壓突變問題，解決了高精度DAC的非單調問題，確保了CMOS圖像傳感器的黑電平校正與列固定圖形噪聲校正的均勻性。

技術領域

本發明涉及CMOS圖像傳感器，具體為一種用于CMOS圖像傳感器的高精度DAC。

背景技術

近年來，隨著CMOS制造工藝的不斷發展，其成本低、速度快、可片上集成圖像處理單元、抗輻照能力強、功耗低等優點逐漸體現，成像質量也穩步提升，在民用電子消費市場，如高清攝像機、單反相機、手機等領域已經取代CCD，占據著主流地位。其應用場合也開始由民用市場向航空航天領域擴展，國內的一些科研機構已經開始嘗試使用大面陣CMOS探測器取代傳統的線陣CCD，作為空間探測的主探測器。

針對以列級讀出方式為主的超大面陣CMOS圖像傳感器，由于相關雙采樣、可編程增益放大器、列緩沖、輸出緩沖以及A/D轉換器等處理模塊都存在不同的失調電壓，導致最終圖像信號的固定圖形噪聲。在工藝實現時，由于尺寸與摻雜的不一致等因素使得每列讀出鏈路的失調電壓不同，對于超大面陣的圖像傳感器，由于列讀出鏈路在空間上的距離很遠，導致不一致程度更大，失調電壓相差越大，對于相同強度的光照，像元陣列產生圖像電壓信號相同，然而，該電壓信號需要經過讀出鏈路處理后，反映光強的電壓信號融入了讀出鏈路失調電壓的疊加。

對于失調電壓為正的列讀出鏈路，其對應列的圖像比實際的亮，而對于失調電壓為負的列讀出鏈路，其對應列的圖像比實際的暗。人眼對列方向的非常敏感，研究表明，列FPN造成的主觀視覺影響是相同量級像素FPN的5倍。因此為了提高傳感器系統的成像質量，必須對列級固定圖形噪聲進行校正。一般可以采用可配置DAC技術實現，但是為了實現全像素的黑電平校正、通道間與列級間的固定圖形噪聲校正，需要用到多個DAC，嚴重加重了面積與功耗開銷。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于CMOS圖像傳感器的高精度DAC，面積小，功耗低，電壓平穩，能夠確保CMOS圖像傳感器的黑電平校正與列固定圖形噪聲校正的均勻性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種用于CMOS圖像傳感器的高精度DAC，包括分離設置的M位高位轉換和(K-M)位低位轉換，以及高位高參考輸出緩沖和高位低參考輸出緩沖；

M位高位轉換輸出端提供2^K個區間的高參考輸出和低參考輸出，每個區間的高參考輸出和低參考輸出通過對應的高位高參考輸出緩沖和高位低參考輸出緩沖分別接到低位轉換的模擬參考端提供模擬參考電壓，低位轉換后的輸出為最終的模擬輸出。

優選的，M位高位轉換位于DAC的全局單元中，(K-M)位低位轉換位于DAC的讀出電路的各通道中。

優選的，高位高參考輸出緩沖和高位低參考輸出緩沖的兩端分別通過切換開關與M位高位轉換和(K-M)位低位轉換連接。

優選的，所述的切換開關包括八個開關；

M位高位轉換輸出端的高參考輸出依次經第一開關、高位高參考輸出緩沖和第五開關連接到(K-M)位低位轉換的高壓模擬參考端；

M位高位轉換輸出端的高參考輸出依次經第三開關、高位低參考輸出緩沖和第六開關連接到(K-M)位低位轉換的高壓模擬參考端；