適用于cmos圖像傳感器的電源噪聲抵消電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器模擬電路設(shè)計(jì)領(lǐng)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(shù)】
[0002] 圖像傳感器是數(shù)字?jǐn)z像頭的重要組成部分，是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號(hào)的 設(shè)備，它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)終端、便攜式電子裝置和其他電子光學(xué)設(shè)備中。圖 像傳感器按照元件的不同，可分為CO)(ChargeCoupledDevice，電荷親合元件）和CMOS (ComplementaryMetaloxideSemiconductor，互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體元件）圖像傳感器 兩大類。
[0003] CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀、以 及工業(yè)領(lǐng)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(yōu)點(diǎn)，可適用于數(shù)碼相機(jī)、PC攝像機(jī)、移動(dòng)通信產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0004] 隨著圖像傳感器的持續(xù)快速的發(fā)展，促進(jìn)了其進(jìn)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(zhuǎn)換區(qū)域，一般采用光電二極管（Photodiodeor Photodetector)收集入射光，并將其轉(zhuǎn)換為能夠進(jìn)行圖像處理的光電荷?，F(xiàn)有的CMOS圖 像傳感器中，若干個(gè)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(jié)構(gòu)，以4T為例，由轉(zhuǎn)移晶體管（TransferTransistor、TX)、復(fù)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(zhuǎn)換形成光生載流子，產(chǎn) 生模擬信號(hào)，通過對(duì)像素陣列的行選通并進(jìn)行列讀取，讀出每列的模擬信號(hào)，進(jìn)行后續(xù)的運(yùn) 算增益放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理過程。
[0005] 在實(shí)際工作中像素（pixel)的源跟隨晶體管SF管供電電源的噪聲會(huì)通過電容 couple到像素單元的浮置擴(kuò)散區(qū)FD上，接著通過信號(hào)通路被放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD)轉(zhuǎn)換之 后體現(xiàn)到輸出數(shù)據(jù)上，影響圖像信噪比。一般做法是為pixel電路單獨(dú)做一個(gè)LD0(Low DropoutRegulator)，以減小外部供電電源噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響。如果LDO的輸出受到 影響，噪聲同樣還是會(huì)體現(xiàn)到圖像上。當(dāng)LDO噪聲抑制性能有限的情況下，一種解決方法 是，在信號(hào)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(tǒng)方式是為 pixel電源做一個(gè)LD0,用以隔離外部供電電源上的噪聲。這種方法當(dāng)芯片干擾較大時(shí)，其 穩(wěn)定速度有限，在其穩(wěn)定的過程中，噪聲依然會(huì)體現(xiàn)到圖像上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于對(duì)【背景技術(shù)】中的技術(shù)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(shè)計(jì)，對(duì)電路整體性能的提升是有益的。
[0007] 本發(fā)明提供一種適用于CMOS圖像傳感器的電源噪聲抵消電路，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(hào)；第二噪聲通路，電 源噪聲通過比例調(diào)節(jié)模塊輸出第二輸出噪聲信號(hào)，所述第一輸出噪聲信號(hào)與第二輸出噪聲 信號(hào)幅值相同，以相互抵消噪聲。
[0008] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二噪聲通路中，所述電源噪聲通過比例調(diào) 節(jié)模塊連接至增益模塊，輸出的第二輸出噪聲信號(hào)與第一輸出噪聲信號(hào)幅值相同，相位相 反。
[0009] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二噪聲通路中，所述電源噪聲通過比例調(diào) 節(jié)模塊連接至偏置模塊的第一節(jié)點(diǎn)再連接至增益模塊，輸出的第二輸出噪聲信號(hào)與第一 輸出噪聲信號(hào)幅值相同，相位相反。
[0010] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二噪聲通路中，所述電源噪聲通過比例調(diào) 節(jié)模塊連接至斜坡電壓信號(hào)的節(jié)點(diǎn)再連接至比較器，輸出的第二輸出噪聲信號(hào)與第一輸 出噪聲信號(hào)幅值相同，相位相同。
[0011] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述比例調(diào)節(jié)模塊為電容調(diào)節(jié)模塊，所述電容調(diào) 節(jié)模塊的第一端接源跟隨晶體管的電源，所述電源經(jīng)選擇控制電容組接第二端；偏置電容 的一端接所述第二端，另一端接地。
[0012] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)所述的選擇控制電容組的電容大小，以調(diào)節(jié) 電容組的等效電容與所述偏置電容的比值，進(jìn)而調(diào)節(jié)第二輸出噪聲信號(hào)。
[0013] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述選擇控制電容組等效電容與所述偏置電容的 比值為1:10至1:20之間。
[0014] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述選擇控制電容組為并聯(lián)的電容，每一支路分 別設(shè)置有開關(guān)。
[0015] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述選擇控制電容組中每一支路的電容值按照2 倍的比例設(shè)置。
[0016] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二噪聲通路中還包括反相模塊，所述反相 模塊包括：第一NMOS晶體管、第一PMOS晶體管，所述第二端接第一NMOS晶體管的柵極，所 述第一NMOS晶體管的源級(jí)接地，漏極接第一PMOS晶體管的漏極，所述第一PMOS晶體管的 源級(jí)接電源電壓，所述PMOS晶體管的柵極接反相輸出信號(hào)。
[0017] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(kuò)散區(qū)，并通過所述源跟隨晶體管 輸出至第一子輸出端，第一子輸出端的連接偏置模塊、增益模塊。
[0018] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第一電容與第二電容的比值計(jì)算出第一輸出 噪聲信號(hào)的增益；通過電容組等效電容與所述偏置電容的比值計(jì)算出第二輸出噪聲信號(hào)的 增益，所述第一輸出噪聲信號(hào)的增益與第二輸出噪聲信號(hào)的增益相同。
[0019] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述比例調(diào)節(jié)模塊為電阻調(diào)節(jié)模塊，所述電阻調(diào) 節(jié)模塊的第一端接源跟隨晶體管的電源，所述電源經(jīng)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。
[0020] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)所述的選擇控制電阻組的大小，以調(diào)節(jié)電阻 組的等效電阻與所述偏置電阻的比值，進(jìn)而調(diào)節(jié)第二輸出噪聲信號(hào)。
[0021] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其特征在于，所述選擇控制電阻組為并聯(lián)的電阻， 每一支路分別設(shè)置有開關(guān)。
[0022] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(kuò)散區(qū)，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。
[0023] 在依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第一電容與第二電容的比值計(jì)算出第一輸出 噪聲信號(hào)的增益；通過電阻組等效電阻與所述偏置電阻的比值計(jì)算出第二輸出噪聲信號(hào)的 增益，所述第一輸出噪聲信號(hào)的增益與第二輸出噪聲信號(hào)的增益相同。
[0024] 本發(fā)明引入第二噪聲通路，通過將源跟隨晶體管的電源噪聲通過兩個(gè)噪聲通路進(jìn) 行抵消，起到抗電源干擾，減小圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量的目的。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中涉及的第一噪聲通路的電路示意圖； 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中涉及的第二噪聲通路的電路示意圖； 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例中涉及的第一噪聲通路的電路示意圖； 圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例中涉及的第二噪聲通路的電路示意圖； 圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例中涉及的第一噪聲通路的電路示意圖； 圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例中涉及的第二噪聲通路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明提供一種適用于CMOS圖像傳感器的電源噪聲抵消電路，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(hào)；第二噪聲通路，電源噪聲通過 比例調(diào)節(jié)模塊輸出第二輸出噪聲信號(hào)，所述第一輸出噪聲信號(hào)與第二輸出噪聲信號(hào)幅值相 同，以相互抵消噪聲。
[0027] 下面結(jié)合若干實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028] 第一實(shí)施例： 請參考圖1、圖2,圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中涉及的第一噪聲通路的電路示意圖。圖 2為本發(fā)明第一實(shí)施例中涉及的第二噪聲通路的電路示意圖。圖1中，圖像傳感器像素單元 的源跟隨晶體管100的第一端1001接電源信號(hào)，源跟隨晶體管100的第二端1002接浮置 擴(kuò)散區(qū)FD，源跟隨晶體管100的第三端1003接偏置模塊200及第一子輸出端pxda，第一 噪聲通路還包括有增益模塊300 ;其中第一噪聲通路還包括：連接于源跟隨晶體管的第一 電容IIOC