[發明專利]一種CMOS圖像傳感器的高速列線讀出電路及讀出方法

有效

• 申請號: 202110608343.6
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113489927B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 郭仲杰;程新齊;楊佳樂;盧滬;劉楠;許睿明
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 劉娜

1.一種CMOS圖像傳感器的高速列線讀出電路，其特征在于，包括像素單元，所述像素單元輸出端連接像素面陣的列線，所述像素面陣的列線還連接電流源I_bias、采樣電容C_S的正極板、輸出跨導放大器OTA的輸出端，所述采樣電容C_S負極板分別連接采樣電阻R_S一端和輸出跨導放大器OTA的輸入正相端，所述電流源I_bias、采樣電阻R_S另一端和輸出跨導放大器OTA的輸入負相端均接地，還包括連接在像素面陣的列線上的寄生電容C_P。

2.根據權利要求1所述一種CMOS圖像傳感器的高速列線讀出電路，其特征在于，所述寄生電容C_P的電容值不小于采樣電容C_S的電容值的10倍。

3.根據權利要求1所述一種CMOS圖像傳感器的高速列線讀出電路，其特征在于，所述像素單元包括轉移開關M1、復位開關M2、源跟隨器M3、行選開關M4，所述轉移開關M1、復位開關M2、源跟隨器M3、行選開關M4均為絕緣柵雙極晶體管，所述轉移開關M1源極連接光電二極管PD負極，所述轉移開關M1漏極分別連接復位開關M2源極、源跟隨器M3柵極、寄生電容C_fd一個極板，所述光電二極管PD正極和寄生電容C_fd另一個極板均接地，所述源跟隨器M3源極連接行選開關M4漏極，所述行選開關M4源極連接像素面陣的列線，所述源跟隨器M3漏極、復位開關M2漏極均連接電源電壓。

4.一種大面陣CMOS圖像傳感器的高速列線讀出方法，其特征在于，使用權利要求1或2所述的一種CMOS圖像傳感器的高速列線讀出電路，具體按照以下步驟實施：

當像素單元輸出高于積分信號的復位電壓時，列線上電壓信號由低到高變化，采樣電容C_S與采樣電阻R_S形成采樣電路，采集列線上的電流信號，并將該電流信號輸入至輸出跨導放大器OTA的輸入正相端，由于輸出跨導放大器OTA的輸入負相端接地，所以輸出跨導放大器OTA輸出由高到0的電流信號，該電流信號反饋到列線，加快對寄生電容C_P的充電速度；充電越快，輸出跨導放大器OTA的輸入正相端的電流信號下降的也越快，當輸出跨導放大器OTA的輸入正相端的信號下將到0時，輸出跨導放大器OTA輸出的電流也為0，列線上的復位電壓信號建立完成并輸出至后級讀出；

當像素單元輸出低于復位電壓的積分信號時，從列線上由采樣電路采得的電壓信號由負逐漸升高到0，并將該電壓信號輸入至輸出跨導放大器OTA的輸入正相端，輸出跨導放大器OTA輸出由負到0的電流信號，該電流信號反饋到列線，加快寄生電容C_P放電，放電完成時，采樣電路輸出電壓為0，輸出跨導放大器OTA的輸出電流也為0，列線上的積分電壓信號建立完成并輸出至后級讀出。