[發明專利]一種使用新型斜坡發生器的消除暗電流的電路及其系統

有效

• 申請號: 202010170841.2
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111399585B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 高菊;蔡化;陳飛;芮松鵬;陳正;夏天
• 申請（專利權）人: 成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H04N5/361
• 分類號: H04N5/361;H04N5/357;H04N5/335
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;馬盼

本發明公開了一種新型斜波發生器，包括復位電容，復位開關、斜波信號模塊、暗電流校正模塊和運算放大器，其中，運算放大器的第一輸入端與復位電容的一端、復位開關的一端共同連接至斜波信號模塊和暗電流校正模塊；運算放大器的輸出端同時連接復位電容的另一端和復位開關的另一端，并輸出斜坡信號；暗電流校正模塊包括校正電流源和校正開關，校正電流源的輸入端輸入暗電流信號，當校正開關導通時，暗電流校正模塊連接至運算放大器的第一輸入端，使得運算放大器的輸出端輸出去除暗電流之后的斜波信號。本發明提供的一種使用新型斜坡發生器的消除暗電流的電路及其系統，進行暗電流校正，從而提高圖像的動態范圍。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，具體涉及一種使用新型斜坡發生器的消除暗電流的電路及其系統。

背景技術

在CMOS圖像傳感器(CIS)中，暗電流嚴重的影響著圖像傳感器的圖像質量，暗電流對圖像傳感器成像質量的影響主要體現在兩個方面，一是，暗電流的非均勻性是CIS中固定模式噪聲的一個重要來源，使得圖像傳感器的通透性變差；二是，暗電流會推高整幅圖像的平均值，尤其是在高溫下，暗電流值顯著增大，使得圖像的動態范圍減小，盡管在制造工藝上可降低光電二極管固有的暗電流，并提高均勻性，但在后期圖像處理時仍需消除或抑制暗電流噪聲以提高圖像質量。

斜坡發生器被廣泛應用在模數轉換等領域，已經成為圖像傳感器中不可或缺的一部分，傳感器的噪聲、固定模式噪聲和線性度等諸多特性在很大程度上都依賴于斜坡發生器的設計?，F有的斜坡發生器電路如圖1所示，復位開關S7導通，對復位電容Cf進行復位，此時，運算放大器的第一輸入端、第二輸入端以及輸出端的電壓信號相等，即Vramp＝Vinp3＝Vinm3＝Vref，當復位開關S7斷開，Vramp輸出斜坡信號。

圖像傳感器中進行暗電流校正的原理為：首先統計出DARK PIXELARRAY(暗像素陣列)的輸出平均值，每個Active Pixel(有效像素)數字信號減去DarkPixel(暗像素)數字信號平均值，如附圖2所示。當上述斜坡發生器被使用在圖像傳感器中時，其列讀出電路如附圖3所示，時序圖如圖6中虛線所示，其工作原理：當行選信號SEL為高時，選擇輸出某行的像素(pixel)信號值，信號RX為高，信號RX控制的MOS管導通，將Vfd節點的信號復位到PVDD電壓信號，信號RX斷開，由于溝道電荷注入效應及時鐘饋通，且節點Vfd無任何到地通路，節點Vfd將保持約低于PVDD電壓信號，輸出像素(Pixel)的復位信號Vrst，信號RST_COUNT為高，將計數器復位，當第一開關S1為高時，比較器復位，Vinp1＝Vinm1＝Vcm電壓(Vcm為比較器共模電壓信號)，PIXEL輸出復位信號Vrst被采樣到采樣電容Cs1上，信號TX打開，輸出Pixel的感光信號Vsig，Vinp1的電壓信號跳變為Vcm-(Vrst-Vsig)，當信號EN_COUNT為高時，計數器開始計數，并且斜坡信號Vramp信號開始變化，Vinp1信號跟隨斜坡信號變化，當比較器發生翻轉時，計數器停止計數，并輸出數字信號D1，輸出的數字信號D1為PIXEL的感光信號值。

由于在圖像傳感器系統統計暗像素陣列的信號平均值時，數字輸出不為0，且隨著溫度的變化而變化，采用上述斜坡發生器進行暗電流校正會導致圖像的動態范圍減小，尤其是在高溫條件下，暗電流值增大。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用新型斜坡發生器的消除暗電流的電路及其系統，進行暗電流校正，從而提高圖像的動態范圍。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種新型斜坡發生器，包括復位電容，復位開關、斜坡信號模塊、暗電流校正模塊和運算放大器，其中，所述運算放大器的第一輸入端與所述復位電容的一端、復位開關的一端共同連接至斜坡信號模塊和暗電流校正模塊；所述運算放大器的第二輸入端連接參考信號；所述運算放大器的輸出端同時連接所述復位電容的另一端和復位開關的另一端，并輸出斜坡信號；