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)信號的 設(shè)備，它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機、移動終端、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)碼相機外，還廣泛應(yīng)用于攝像機、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，可適用于數(shù)碼相機、PC攝像機、移動通信產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0004] 隨著圖像傳感器的持續(xù)快速的發(fā)展，促進了其進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)換為能夠進行圖像處理的光電荷?，F(xiàn)有的CMOS圖 像傳感器中，若干個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，通過對像素陣列的行選通并進行列讀取，讀出每列的模擬信號，進行后續(xù)的運 算增益放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號處理過程。
[0005] 在實際工作中像素（pixel)的源跟隨晶體管SF管供電電源的噪聲會通過電容 couple到像素單元的浮置擴散區(qū)FD上，接著通過信號通路被放大，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電路單獨做一個LD0(Low DropoutRegulator)，以減小外部供電電源噪聲對圖像質(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，其 穩(wěn)定速度有限，在其穩(wěn)定的過程中，噪聲依然會體現(xiàn)到圖像上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于對【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，對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；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，所述第一輸出噪聲信號與第二輸出噪聲 信號幅值相同，以相互抵消噪聲。
[0008] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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與第一輸出噪聲信號幅值相同，相位相 反。
[0009] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)點再連接至增益模塊，輸出的第二輸出噪聲信號與第一 輸出噪聲信號幅值相同，相位相反。
[0010] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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的節(jié)點再連接至比較器，輸出的第二輸出噪聲信號與第一輸 出噪聲信號幅值相同，相位相同。
[0011] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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，進而調(diào)節(jié)第二輸出噪聲信號。
[0013] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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 源級接電源電壓，所述PMOS晶體管的柵極接反相輸出信號。
[0017] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，根據(jù)第一電容與第二電容的比值計算出第一輸出 噪聲信號的增益；通過電容組等效電容與所述偏置電容的比值計算出第二輸出噪聲信號的 增益，所述第一輸出噪聲信號的增益與第二輸出噪聲信號的增益相同。
[0019] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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，進而調(diào)節(jié)第二輸出噪聲信號。
[0021] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，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)明的一個實施例中，根據(jù)第一電容與第二電容的比值計算出第一輸出 噪聲信號的增益；通過電阻組等效電阻與所述偏置電阻的比值計算出第二輸出噪聲信號的 增益，所述第一輸出噪聲信號的增益與第二輸出噪聲信號的增益相同。
[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噪聲通路進 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)明第三實施例中涉及的第二噪聲通路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[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；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，所述第一輸出噪聲信號與第二輸出噪聲信號幅值相 同，以相互抵消噪聲。
[0027] 下面結(jié)合若干實施例對本發(fā)明的具體內(nèi)容進行詳細(xì)描述。
[0028] 第一實施例： 請參考圖1、圖2,圖1為本發(fā)明第一實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，源跟隨晶體管100的第二端1002接浮置 擴散區(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