專利名稱：高增益模擬信號處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬信號處理電路，尤其涉及一種高增益模擬信號處理電路。
背景技術(shù)：
在微電子技術(shù)和圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展的今天，CMOS圖像傳感器以其 低成本、低功耗、單電源、低工作電壓(1.2V 5V)、成品率高、可對局部像 元隨機訪問等優(yōu)點成為研究、開發(fā)的熱點，發(fā)展極其迅猛，目前已占據(jù)低、 中分辨領(lǐng)域。
CMOS圖像傳感器采用感光元件作為影像捕獲的基本手段，其感光元件 的核心是一個光電二極管(photodiode)，該二極管在接受光線照射之后能夠 產(chǎn)生輸出電流，而電流的強度則與光照的強度對應(yīng)，因此感光元件直接輸出 的電信號是模擬的。當感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號之后，電信 號首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。每 一個感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出，所得數(shù)字信號合并之后被直接送交 DSP芯片處理。
為了使CMOS圖像傳感器拍出來的圖像色調(diào)逼真，能正確反映景物的 真實顏色，通常要在圖像傳感器的模擬信號領(lǐng)域進行色彩增益調(diào)節(jié)和整體增 益調(diào)節(jié)。
CN1992788A公開了一種用于CMOS圖像傳感器的放大電路，該電路采 用差分運放器將從圖像傳感器陣列中出來的單端信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸入 A/D轉(zhuǎn)換器，并實現(xiàn)了色彩增益控制和整體增益控制的功能。
隨著CMOS圖像傳感器的發(fā)展，對圖像的精度要求越來越高，從而單個像素的尺寸越來越小，而且正在向更小發(fā)展。像素的尺寸變小使得像素的 感光區(qū)域變小，從而導(dǎo)致像素中的感光二極管光轉(zhuǎn)換成電的靈敏度降低，因 此需要提高模擬信號處理電路的增益。
上文中提到的放大電路結(jié)構(gòu)單一，增益不足，已經(jīng)不能滿足目前許多高 精度CMOS圖像傳感器的需求，從而使得圖像傳感器拍攝效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為了解決CMOS圖像傳感器增益不足的問題，提 供一種用于高精度CMOS圖像傳感器的高增益模擬信號處理電路。
本發(fā)明的發(fā)明人考慮可將多個放大電路級連，實現(xiàn)多級放大，總的放大 倍數(shù)為每一級放大倍數(shù)的乘積，可以實現(xiàn)高增益。如果簡單地將多個放大電 路級連，每一個放大電路在進行模擬信號的放大之后都會有半個時鐘周期處 于共模電平狀態(tài)，即不進行放大工作，因此本發(fā)明的發(fā)明人考慮可以對放大 電路提供不同的時鐘，即每一個放大電路采用上一個放大電路的反相時鐘， 因此在時鐘每半個時鐘周期都會有放大電路進行放大的工作，實現(xiàn)了流水線 放大，這樣達到高增益的速度很快。
本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路包括放大電路，該放大電路包括 差分運放器、正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以 及負輸出級電容陣列，所述正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出 級電容陣列以及負輸出級電容陣列具有輸入端和輸出端，所述差分運放器具 有輸入正端、輸入負端、輸出正端和輸出負端，所述正輸入級電容陣列的輸 入端用于輸入模擬圖像信號，輸出端連接至差分運放器的輸入正端，所述負 輸入級電容陣列的輸入端用于輸入?yún)⒖茧娖叫盘枺敵龆诉B接至差分運放器 的輸入負端，所述正輸出級電容陣列的輸入端與負輸入級電容陣列的輸出端 和差分運放器的輸入負端相連，輸出端與差分運放器的輸出正端相連，所述負輸出級電容陣列的輸入端與正輸入級電容陣列的輸出端和差分運放器的 輸入正端相連，輸出端與差分運放器的輸出負端相連，所述放大電路為多個， 每一個放大電路的輸出正端連接至下一個放大電路的負輸入級電容陣列的 輸入端，輸出負端連接至下一個放大電路的正輸入級電容陣列的輸入端，相 鄰兩個放大電路采用的時鐘信號相位相反。
采用本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路可以將輸入的模擬信號進 行多倍放大。增益即是放大倍數(shù)，根據(jù)增益計算公式，多個級連后的放大電 路中，從最后一個放大電路得到的總的放大倍數(shù)為每一級放大倍數(shù)的乘積， 因此比現(xiàn)有技術(shù)中采用一個放大電路，放大倍數(shù)僅為一級要高出許多，從而 可以實現(xiàn)高增益。并且每一個放大電路采用上一放大電路的反向時鐘，即每 個放大電路都在上一個放大電路處于共模電平狀態(tài)的半個時鐘周期進行放 大工作，從而保證在放大過程中每一整個時鐘周期有兩個放大電路進行了放 大工作，比現(xiàn)有技術(shù)中每一整個時鐘周期只有一個放大電路進行放大工作更 快達到高增益。因此，采用本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路能夠更好
地滿足高精度CMOS圖像傳感器的需求。


圖1為本發(fā)明提供的一種具體實施方式
的電路框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路包括放大電路，該放大電路包括 差分運放器、正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以 及負輸出級電容陣列，所述正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出 級電容陣列以及負輸出級電容陣列具有輸入端和輸出端，所述差分運放器具 有輸入正端、輸入負端、輸出正端和輸出負端，所述正輸入級電容陣列的輸
入端用于輸入模擬圖像信號，輸出端連接至差分運放器的輸入正端，所述負 輸入級電容陣列的輸入端用于輸入?yún)⒖茧娖叫盘?，輸出端連接至差分運放器 的輸入負端，所述正輸出級電容陣列的輸入端與負輸入級電容陣列的輸出端 和差分運放器的輸入負端相連，輸出端與差分運放器的輸出正端相連，所述 負輸出級電容陣列的輸入端與正輸入級電容陣列的輸出端和差分運放器的 輸入正端相連，輸出端與差分運放器的輸出負端相連，所述放大電路為多個， 每一個放大電路的輸出正端連接至下一個放大電路的負輸入級電容陣列的 輸入端，輸出負端連接至下一個放大電路的正輸入級電容陣列的輸入端，相 鄰兩個放大電路采用的時鐘信號相位相反。
實現(xiàn)相鄰兩個放大電路采用的時鐘信號反相的方式可以采用任何現(xiàn)有 的方式，例如，在本發(fā)明提供的電路中引入時鐘發(fā)生器和延時裝置。所述吋
鐘發(fā)生器可以為CMOS圖像處理系統(tǒng)的時鐘發(fā)生器，由CMOS圖像處理系 統(tǒng)的時鐘發(fā)生器為放大電路提供所需的時鐘信號，也可以為放大電路中差分 運放器自帶的時鐘發(fā)生器，優(yōu)選情況下，采用CMOS圖像處理系統(tǒng)的時鐘 發(fā)生器。因此，所述電路還可以包括時鐘發(fā)生器和延時裝置，所述差分運放 器還具有時鐘信號輸入端，所述時鐘發(fā)生器與每奇數(shù)個放大電路的差分運放 器的時鐘信號輸入端連接，用于為每奇數(shù)個放大電路提供時鐘信號，所述時 鐘發(fā)生器通過延時裝置連接至每偶數(shù)個放大電路的差分運放器的時鐘信號 輸入端，用于為相鄰兩個放大電路提供反相的時鐘信號；或者，所述時鐘發(fā) 生器與每偶數(shù)個放大電路的差分運放器的時鐘信號輸入端連接，用于為每偶 數(shù)個放大電路提供時鐘信號，所述時鐘發(fā)生器通過延時裝置連接至每奇數(shù)個 放大電路的差分運放器的時鐘信號輸入端，用于為相鄰兩個放大電路提供反 相的時鐘信號。
所述時鐘發(fā)生器主要負責產(chǎn)生與系統(tǒng)工作相關(guān)的時鐘信號。時鐘發(fā)生器 提供的時鐘信號是一個連續(xù)的脈沖信號，每一次脈沖到來，接收信號的裝置
就改變一次狀態(tài)，完成一定任務(wù)。CMOS圖像處理系統(tǒng)采用時鐘發(fā)生器與系 統(tǒng)中的各個模塊連接，所述時鐘發(fā)生器通過晶振產(chǎn)生振蕩，然后分頻為系統(tǒng) 中的各個模塊提供所需的多種時鐘信號，放大電路同樣與時鐘發(fā)生器連接， 采用時鐘發(fā)生器提供的時鐘信號，在半個時鐘周期進行一次放大工作。所述 時鐘發(fā)生器為可以產(chǎn)生脈沖信號的裝置，例如觸發(fā)器或振蕩器。
所述延時裝置為可以將時鐘周期反相的裝置，例如反相器。反相器通過 將高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)進行反轉(zhuǎn)來改變時鐘周期。例如，吋鐘發(fā)生器提 供連續(xù)的脈沖信號，使得在一個時鐘周期內(nèi)前半周期為高電平狀態(tài)，后半周 期為低電平狀態(tài)，反相器通過與時鐘發(fā)生器的連接，能瞬間將高電平狀態(tài)反 轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，而將低電平狀態(tài)反轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，從而將一個時鐘周期 瞬間反相，因此采用反相時鐘信號執(zhí)行工作的時間將比采用原時鐘信號執(zhí)《亍 工作的時間晚半個時鐘周期。時鐘信號的提供將在下文中進行詳細描述。
所述多個放大電路中的至少一個還包括增益控制信號端，所述正輸入級 電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以及負輸出級電容陣列還 具有控制端，所述控制端與增益控制信號端相連。
從CMOS圖像傳感器陣列輸出的模擬圖像信號在經(jīng)過多個放大電路放 大之后直接輸入至CMOS圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器，以將模擬圖像信號轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號再進行處理。由于CMOS圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器屬于高速 ADC，需要采用差分信號輸入，而從CMOS圖像傳感器陣列中輸出的模擬 圖像信號都是單端的。因此，本發(fā)明提供的差分運放器為全差分運放器，全 差分運放的特性是實現(xiàn)差分輸入和差分輸出。因此，'將從圖像傳感器陣列中
輸出的單端模擬圖像信號V'"輸入至第一個放大電路的正輸入級電容陣列，
將一個參考電平信號v"/輸入至第一個放大電路的負輸入級電容陣列，以此
作為差分輸入。根據(jù)全差分運放的特性，實現(xiàn)了單端信號到差分信號的變換, 并且相比單端工作，差動工作對環(huán)境噪聲具有更強的抗干擾能力，能夠較好
的抑制成像芯片的動態(tài)噪聲。
CMOS圖像處理器從增益控制信號端輸出增益控制信號，通過改變所述 放大電路輸入級和輸出級電容的大小來實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)。CMOS圖像傳感器使 用總線系統(tǒng)來控制電容，每一個電容陣列中都有多個電容通過開關(guān)電路與總 線相連，通過增益控制信號的指示選擇接通多個電容中的一部分，以達到改 變增益的目的。
本發(fā)明所提供的差分運放器及正負輸入、正負輸出級電容陣列為本領(lǐng)域 技術(shù)人員所公知，在此不再做詳細描述。
在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，所述的增益控制為色彩增益控制和整體增
益控制。為了能正確反映所拍攝景物的真實顏色，可以分別對色彩增益和整 體增益進行調(diào)節(jié)。對增益的調(diào)節(jié)將在下文中詳細描述。
由于在后端數(shù)字圖像信號處理中一般需要確定黑色背景值以保證圖像 對比度，因此所述多個放大電路中最后一個放大電路還包括具有輸入端、輸 出端和控制端的正調(diào)節(jié)黑背景電容和負調(diào)節(jié)黑背景電容，所述正調(diào)節(jié)黑背景 電容的輸入端用于輸入第一偏移電壓，輸出端連接至所述多個放大電路中最
后一個放大電路的差分運放器的輸入正端；所述負調(diào)節(jié)黑背景電容的輸入端
用于輸入第二偏移電壓，輸出端連接至所述多個放大電路中最后一個放大電
路的差分運放器的輸入負端；所述正調(diào)節(jié)黑背景電容和負調(diào)節(jié)黑背景電容的
控制端與增益控制信號端相連。所述黑色背景控制將在下文中進行詳細描 述。
下面以將兩個放大電路級連作為一種具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細 描述。圖l為本發(fā)明提供的具體實施方式
的電路框圖。
如圖1所示，本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路包括第一放大電路
和第二放大電路，所述第一放大電路包括第一級差分運放器opl，用于將單 端模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成放大的差分信號輸出；所述第一放大電路還包括第一正輸入級電容陣列Cl、第一負輸入級電容陣列C3、第一正輸出級電容陣列 c4和第一負輸出級電容陣列c2;第一正輸入級電容陣列C1的輸入端用于輸
入模擬圖像信號Vw，輸出端連接至第一級差分運放器輸入正端inpl;所述 第一負輸入級電容陣列c3的輸入端用于輸入?yún)⒖茧娖叫盘朠V ，輸出端連接
至第一級差分運放器輸入負端innl，所述第一正輸入級電容陣列cl和第一 負輸入級電容陣列c3的控制端都與第一色彩增益控制信號端a相連；所述 第一輸負出級電容c2連接于第一級差分運放器輸出端out—和輸入端inpl之 間，所述第一正輸出級電容陣列c4連接于第一級差分運放器輸出端out和輸 入端innl之間，第一負輸出級電容陣列c2和第一正輸出級電容陣列c4的控 制端都與第二色彩增益控制信號端b相連。
所述第二放大電路包括第二級差分運放器op2，用于對從第一級差分運 放器opl輸出的差分信號進行第二次放大；所述第二放大電路還包括第二正 輸入級電容陣列c5、第二負輸入級電容陣列c7、第二正輸出級電容陣列c8 和第二負輸出級電容陣列c6;所述第二正輸入級電容陣列c5的輸入端連接 至第一級差分運放器輸出負端out—，控制端與第一整體增益控制信號端c相 連，輸出端連接至第二級差分運放器的輸入正端inp2;所述第二負輸入級電 容陣列c7的輸入端連接至第一級差分運放器輸出正端out，控制端與第一整 體增益控制信號端c相連，輸出端連接至第二級差分運放器輸入負端inn2; 所述第二負輸出級電容陣列c6連接于第二級差分運放器輸出端outn和輸入 端inp2之間，所述第二正輸出級電容陣列c8連接于第二級差分運放器輸出 端outp和輸入端inn2之間，控制端與第二整體增益控制信號端d相連。
為了保證處理圖像的黑色背景值，本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電 路還包括具有輸入端、輸出端和控制端的正調(diào)節(jié)黑背景電容c9和負調(diào)節(jié)黑 背景電容c10，所述正調(diào)節(jié)黑背景電容c9的輸入端用于輸入第一偏移電壓 V。/p，輸出端連接于第二級差分運放器輸入正端inp2;所述負調(diào)節(jié)黑背景電
容clO的輸入端用于輸入第二偏移電壓V。力，輸出端連接至第二級差分運放
器輸入負端i皿2，則用于調(diào)節(jié)黑背景的偏移電壓值為V。,,= (V她-V咖) 承C,。/Cs或V咖,(V喻-V。,") *C9/C6。
本實施例中采用兩個全差分運放器,第一級差分運放器opl的一端用于 輸入圖像傳感器前端所輸出的信號V,"另一端用于輸入固定的參考電平
。根據(jù)全差分運放的特性，可以實現(xiàn)單端信號到差分信號的轉(zhuǎn)換。
為了更快的達到高增益，本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路還包括 時鐘發(fā)生器1和延時裝置2，所述差分運放器還包括時鐘信號輸入端in，所 述時鐘發(fā)生器1與第一放大電路的差分運放器叩l的時鐘信號輸入端in連 接，用于為第一放大電路提供時鐘信號，所述時鐘發(fā)生器1通過延時裝置2 連接至第二放大電路的差分運放器op2的時鐘信號輸入端in，用于為兩個放 大電路提供反相的時鐘信號。
所述第一放大電路接收來自時鐘發(fā)生器1的時鐘信號，在時鐘的正半周 期處于共模電平狀態(tài)，在時鐘的負半周期實現(xiàn)放大功能。在時鐘的正半周期， 所述第一正輸入級電容陣列cl的輸入端輸入曝光后的模擬圖像信號，此時 第一級差分運放器opl的正負輸出處于共模電平狀態(tài)；在時鐘的負半周期， 所述第一正輸入級電容陣列cl的輸入端輸入曝光前的模擬圖像信號，此時 第一級差分運放器opl實現(xiàn)放大功能，放大曝光前的模擬圖像信號與曝光后 的模擬圖像信號之間的差值(表示圖像信號大小的信號)，實現(xiàn)第一級放大， 并將放大后的差動信號輸入至第二級差分運放器op2;當時鐘正半周期再次 到來時，所述第一級差分運放器opl的正負輸出端恢復(fù)共模電平狀態(tài)。
所述第二放大電路接收來自時鐘發(fā)生器1并經(jīng)過延時裝置2的時鐘信 號，因此，與第一放大電路時鐘信號反相，在時鐘的正半周期實現(xiàn)放大功能， 在時鐘的負半周期處于共模電平狀態(tài)。在時鐘的負半周期，第二級差分運放
器op2的正負輸出端處于共模電平狀態(tài)，在時鐘的正半周期，所述第二級差 分運放器op2放大經(jīng)過第一級放大后的差動信號與共模電平之間的差值，實 現(xiàn)信號的第二級放大，當時鐘負半周期再次到來時，所述第二級差分運放器 叩2的輸出端再次處于共模電平狀態(tài)。因此可以看出，所述第一級差分運放 器叩1和第二級差分運放器叩2可以在一個完整的時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)對信號的 連續(xù)放大，即實現(xiàn)流水線放大；第二級差分運放器叩2采用第一級差分運放 器opl的反相時鐘進行的流水線放大比兩個差分運放器采用同一個時鐘的兩
次放大更容易達到高速。這樣總的放大倍數(shù)等于第一級的放大倍數(shù)乘以第二 級的放大倍數(shù)，很容易達到高增益。
根據(jù)開關(guān)電容放大電路的特性，對曝光后的模擬圖像信號和曝光前的模 擬圖像信號分別取樣，然后相減得到表示該圖像信號大小的信號。在時鐘的
正半周期，所述第一級差分運放器叩l正負輸出端都輸出共模電平V^，從
第一正輸入級電容陣列C1的輸入端輸入曝光后信號Vwl;在時鐘的負半周
期，從第一正輸入級電容陣列cl的輸入端輸入曝光前信號Vm2，并且所述 第一級差分運放器opl實現(xiàn)放大功能，對該兩個信號的差值進行放大。由于
差分輸入的特性，從第一負輸入級電容陣列c3的輸入端輸入?yún)⒖茧娖?br> 則所述差值為V,"F (V,"2-Vw) - (V,"l-Vw) =V,"2-V,"1。第一級差分運放
器opl的輸出傳遞函數(shù)為
其中，V則為第一差分運放器opl的輸出正端電平信號，V。"'—為第一差 分運放器叩l的輸出負端電平信號，C,",為第一級差分運放器叩l輸入端的
總電容，C。w，為第一級差分運放器op2輸出端的總電容。
第二級差分運放器叩2采用第一級差分運放器叩1的反相時鐘，在時鐘
負半周期，'所述第二級差分運放器叩2正負輸出端都輸出共模電平V。m;在
時鐘的正半周期，所述第二級差分運放器op2實現(xiàn)放大功能，放大第一級放
大后的信號與共模電平V^的差值，實現(xiàn)信號的第二次放大，不考慮調(diào)節(jié)黑背 景輸入電容的信號,則第二級差分運放器Op2正負端輸出值為
<formula>formula see original document page 13</formula>
則第二級的輸出傳遞函數(shù)為
<formula>formula see original document page 13</formula>其中，C,n2為第二級差分運放器叩2輸入端的總電容，C加2為第二級差分
運放器op2輸出端的總電容。
如果考慮調(diào)節(jié)黑背景輸入電容的信號V?！泛蚔^,則第二級的輸出傳遞函
數(shù)為
<formula>formula see original document page 13</formula>
從上式可以看出，通過調(diào)節(jié)第一級差分運放器opl輸入端總電容C,, 即cl、 c3的電容值，以及輸出端總電容C。^，即c2、 c4的電容值，或調(diào)節(jié) 第二級差分運放器op2輸入端總電容C,w，即c5、 c7的電容值，以及輸出端 總電容C。^，即c6、 c8的電容值，就可以調(diào)節(jié)信號增益大小。
色彩增益控制
所以通過控制色彩增益控制信號在輸入紅、綠、藍不同顏色信號的不同 時刻相應(yīng)地調(diào)節(jié)第一級差分運放器opl第一正輸入級電容陣列cl、第一負輸 入級電容陣列c3、第一負輸出級電容陣列c2和第一正輸出級電容陣列c4(輸 出電容在增益公式的分母，要提高增益，電容向減小的方向調(diào)節(jié))，改變輸 入端和輸出端電容值的大小，就可以分別調(diào)節(jié)紅、綠、藍三基色信號的增益大小，從而實現(xiàn)色彩增益控制,使色差信號為零。
整體增益控制(即同時改變紅、綠、藍顏色信號的增益)
同理，通過控制整體增益控制信號調(diào)節(jié)第二級差分運放器op2的第二正 輸入級電容陣列C5、第二負輸入級電容陣列c7、第二負輸出端電容陣列c6 和第二正輸入級電容陣列c8 (輸出電容在增益公式的分母，要提高增益，電
容向減小的方向調(diào)節(jié))，改變輸入端和輸出端電容值的大小，就可以調(diào)節(jié)整 體增益大小,使圖像達到要求的亮度，從而實現(xiàn)整體增益控制。
黑背景控制
所述調(diào)節(jié)黑背景的偏移電壓值為V。#e,= (V喻-V咖)*C1Q/C^ V—=
(V咖-V咖)*C9/C6，其中，V她-V咖。這里，CVC8或(VC6必須為一個
固定值，因此通過調(diào)節(jié)第一、二偏移電壓V一和V—的電平值，就可以調(diào)節(jié)
V。，,的大小，從而實現(xiàn)圖像黑色背景控制。對V?！泛蚔咖的調(diào)節(jié)應(yīng)使得V參,
不能大于運放最高輸出電壓值與運放最低輸出電壓值之差。
在通過第二正輸出級電容陣列c8和第二負輸出級電容陣列c6調(diào)節(jié)整體 增益的時候，為了保證圖像黑色背景不受影響，即V。,不變，則C,。與C,的
調(diào)節(jié)倍數(shù)必須與Cs和Q—致，才能保證C,。/C,或C"C6為同一個固定值。
因此所述正調(diào)節(jié)黑背景電容c9和負調(diào)節(jié)黑背景電容c10的控制端還與整體 增益信號控制端d相連，在通過整體增益信號調(diào)節(jié)第二正輸出級電容陣列c8 和第二負輸出級電容陣列c6以控制增益的時候以相同倍數(shù)調(diào)節(jié)正調(diào)節(jié)黑背 景電容c9和負調(diào)節(jié)黑背景電容c10，以使調(diào)節(jié)黑背景的偏移電壓V。，保持
不變，從而保證圖像黑色背景不受影響。
本實施例第一級放大實現(xiàn)色彩增益控制，第二級放大實現(xiàn)整體增益控制 和黑色背景控制。通過改變控制信號的連接，第一級放大可實現(xiàn)整體增益控
制，第二級放大實現(xiàn)色彩增益控制和黑色背景控制；或第一級放大和第二級 放大的輸入電容控制實現(xiàn)線性色彩增益控制，第一級放大和第二級放大的輸 出電容控制實現(xiàn)整體增益控制；或第一級放大和第二級放大的輸入電容控制 實現(xiàn)線性整體增益控制，第一級放大和第二級放大的輸出電容控制色彩增益 控制。
權(quán)利要求
1. 一種高增益模擬信號處理電路，所述電路包括放大電路，該放大電路包括差分運放器、正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以及負輸出級電容陣列，所述正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以及負輸出級電容陣列具有輸入端和輸出端，所述差分運放器具有輸入正端、輸入負端、輸出正端和輸出負端；所述正輸入級電容陣列的輸入端用于輸入模擬圖像信號，輸出端連接至差分運放器的輸入正端；所述負輸入級電容陣列的輸入端用于輸入?yún)⒖茧娖叫盘枺敵龆诉B接至差分運放器的輸入負端；所述正輸出級電容陣列的輸入端與負輸入級電容陣列的輸出端和差分運放器的輸入負端相連，輸出端與差分運放器的輸出正端相連；所述負輸出級電容陣列的輸入端與正輸入級電容陣列的輸出端和差分運放器的輸入正端相連，輸出端與差分運放器的輸出負端相連；其特征在于，所述放大電路為多個，每一個放大電路的差分運放器的輸出正端連接至下一個放大電路的負輸入級電容陣列的輸入端，輸出負端連接至下一個放大電路的正輸入級電容陣列的輸入端，相鄰兩個放大電路采用的時鐘信號相位相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路還包括時鐘發(fā) 生器和延時裝置，所述差分運放器還具有時鐘信號輸入端；所述時鐘發(fā)生器 與每奇數(shù)個放大電路的差分運放器的時鐘信號輸入端連接，用于為每奇數(shù)個 放大電路提供時鐘信號；所述時鐘發(fā)生器通過延時裝置連接至每偶數(shù)個放大 電路的差分運放器的時鐘信號輸入端，用于為相鄰兩個放大電路提供反相的 時鐘信號；或者，所述時鐘發(fā)生器與每偶數(shù)個放大電路的差分運放器的時鐘信號輸入端 連接，用于為每偶數(shù)個放大電路提供時鐘信號；所述時鐘發(fā)生器通過延時裝 置連接至每奇數(shù)個放大電路的差分運放器的時鐘信號輸入端，用于為相鄰兩 個放大電路提供反相的時鐘信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述時鐘發(fā)生器為觸發(fā) 器或振蕩器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述延時裝置為反相器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述多個放大電路中最 后一個放大電路還包括具有輸入端、輸出端和控制端的正調(diào)節(jié)黑背景電容和 負調(diào)節(jié)黑背景電容，所述正調(diào)節(jié)黑背景電容的輸入端用于輸入第一偏移電 壓，輸出端連接至所述多個放大電路中最后一個放大電路的差分運放器的輸 入正端；所述負調(diào)節(jié)黑背景電容的輸入端用于輸入第二偏移電壓，輸出端連 接至所述多個放大電路中最后一個放大電路的差分運放器的輸入負端；所述 正調(diào)節(jié)黑背景電容和負調(diào)節(jié)黑背景電容的控制端與增益控制信號端相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電路，其特征在于，所述多個放大電路 中的至少一個還包括增益控制信號端，所述正輸入級電容陣列、負輸入級電 容陣列、正輸出級電容陣列以及負輸出級電容陣列還具有控制端，所述控制 端與增益控制信號端相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述增益控制信號端為 色彩增益控制信號端和/或整體增益控制信號端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述多個放大電路中的 兩個放大電路包括增益控制信號端，并且， 一個放大電路的增益控制信號端 為色彩增益控制信號端，另一個放大電路的增益控制信號端為整體增益控制 信號端。
全文摘要
本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路包括放大電路，該放大電路包括具有輸入正端、輸入負端、輸出正端和輸出負端的差分運放器和具有輸入端和輸出端的正輸入級電容陣列、負輸入級電容陣列、正輸出級電容陣列以及負輸出級電容陣列，所述電路包括多個放大電路，每一個放大電路的輸出正端連接至下一個放大電路的負輸入級電容陣列的輸入端，輸出負端連接至下一個放大電路的正輸入級電容陣列的輸入端，相鄰兩個放大電路采用的時鐘信號相位相反。采用本發(fā)明提供的高增益模擬信號處理電路能夠快速實現(xiàn)高增益，更好地滿足高精度CMOS圖像傳感器的需求。
文檔編號H04N9/04GK101378513SQ20071014759
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者傅璟軍, 馮冠中, 胡文閣, 輝 趙 申請人:比亞迪股份有限公司