一種抑制列fpn的相關(guān)雙采樣電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種抑制列FPN的相關(guān)雙采樣電路，設(shè)計(jì)了一種低功耗的相關(guān)數(shù)據(jù)雙采樣CDS電路。對(duì)有源像素結(jié)構(gòu)的像素單元內(nèi)的MOS管、光二極管的版圖進(jìn)行了優(yōu)化，利用一個(gè)列放大器對(duì)其電壓讀出信號(hào)（光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)）進(jìn)行先后采樣，然后將采樣到的兩種信號(hào)做差即可得到所需的有效光信號(hào)；設(shè)計(jì)了一個(gè)以列放大器的采樣信號(hào)為輸入的接口電路，實(shí)現(xiàn)CDS與可編程增益放大器(PGA)的連接。只采用了一個(gè)列放大器，功耗和面積減半，光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)走同一個(gè)通路，能有效減小列FPN。
【專利說明】—種抑制列FPN的相關(guān)雙采樣電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種抑制圖像傳感器的列固定模式噪聲的電路，此電路可以有效減少由于圖像傳感器本身的結(jié)構(gòu)及制造工藝帶來的列固定模式噪聲，從而提高圖像傳感器的成像質(zhì)量，屬于研究高質(zhì)量圖像獲取的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，安防越來越受到各方面的關(guān)注。圖像傳感器作為安防監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著獲取高質(zhì)量圖像的重任。圖像采樣是圖像成像的關(guān)鍵步驟，其過程為圖像傳感器將光學(xué)鏡頭采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)過模擬前端的相關(guān)數(shù)據(jù)雙采樣(CDS)，自動(dòng)增益控制(AGC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)三個(gè)模塊將圖像傳感器輸出的圖像模擬信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)。這個(gè)過程中不可避免地引入各種噪聲，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。本專利所涉及的電路能抑制圖像傳感器本身的結(jié)果所引入的固定模式噪聲(FPN)，有效提高圖像的成像質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]傳統(tǒng)雙采樣技術(shù)通過列差分放大器和輸出放大器的差分作用消除FPN，但在模擬域兩路差分通過不同輸出路徑存在誤差。且在像素間距的限制下，列差分放大器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)困難，會(huì)引入更多的隨機(jī)噪聲，達(dá)不到噪聲最小化的目的。為了有效降低FPN，在研究FPN產(chǎn)生機(jī)理和FPN對(duì)圖像傳感器輸出信號(hào)影響機(jī)理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種能有效抑制列FPN的單列放大器相關(guān)雙采樣電路。主要
【發(fā)明內(nèi)容】
包括兩個(gè)方面:
[0004](I)設(shè)計(jì)了一種低功耗的相關(guān)雙采樣CDS電路
[0005]此電路改變了傳統(tǒng)的CDS電路的讀出結(jié)構(gòu)，利用一個(gè)列放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)APS的電壓讀出信號(hào)的先后采樣，然后將采樣到的光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)取差值得到所需的有效光信號(hào)。此結(jié)構(gòu)解決了將光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)經(jīng)過兩個(gè)性能不完全一樣的列放大器所帶來的列FPN的問題。同時(shí)，簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)制造工藝的要求，應(yīng)用前景廣闊。
[0006](2)設(shè)計(jì)了 一個(gè)與PGA的接口電路
[0007]所設(shè)計(jì)的相關(guān)雙采樣CDS電路中只有一個(gè)列放大器，不能同時(shí)輸出光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，也就不能直接跟PGA相連，需要一個(gè)專用的接口電路。將相關(guān)雙采樣CDS電路從APS采樣的光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)作為接口電路的輸入，接口電路采用對(duì)稱運(yùn)算跨導(dǎo)放大器OTA及時(shí)鐘輸出光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，并將兩個(gè)信號(hào)取差值得到所需的有效光信號(hào)，最后將有效光信號(hào)作為可編程增益放大器(PGA)的輸入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是對(duì)稱運(yùn)算跨導(dǎo)放大器圖
[0009]圖2是單列放大器相關(guān)雙采樣電路圖
[0010]圖3是相關(guān)雙采樣⑶S電路與PGA的接口電路圖【具體實(shí)施方式】
[0011]先采用圖1所示的對(duì)稱運(yùn)算跨導(dǎo)放大器作為列放大器，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖2中APS的光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)兩個(gè)電壓讀出信號(hào)的采樣，然后將采樣信號(hào)作為圖3所示的相關(guān)雙采樣CDS電路與PGA的連接電路的輸入，連接電路利用對(duì)稱運(yùn)算跨導(dǎo)放大器OTA及時(shí)鐘輸出光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，并將兩個(gè)信號(hào)取差值得到有效光信號(hào)。
[0012]從APS讀出信號(hào)的過程為:先利用Ks將光信號(hào)Vsig采樣到電容Cs上，然后再利用Kr將復(fù)位信號(hào)Vret采樣到電容(；上，最后將兩者相減得到有效光信號(hào)V。，此過程中兩個(gè)⑶S信號(hào)走同一個(gè)列放大器通路，因此列FPN會(huì)很低。
[0013](I)采樣光信號(hào)Vsig，此過程中，Col_S有效，利用公式Vs(n)=Vstg+A可以得到入節(jié)點(diǎn)的電壓值；
[0014](2)采樣復(fù)位信號(hào)Vret，此過程中，Col_R有效，利用公式V>+l)=VrSt+A可以得到I節(jié)點(diǎn)得電壓值；
[0015](3)將節(jié)點(diǎn)Vs和\的電壓信號(hào)送入圖3的輸入端，圖3將采樣所得的復(fù)位信號(hào)減去光信號(hào)即可得到有效光信號(hào)V。，即K1有效時(shí)，采樣光信號(hào)并存在電容C2上，接著K1斷開，K2有效，采樣復(fù)位信號(hào)，同時(shí)將兩者做差即可得到有效光信號(hào)V。:
[0016]V0 (n) =Vr (η+1) -Vs (n) =Vrst-Vstg
【權(quán)利要求】
1.一種抑制列FPN的相關(guān)雙采樣電路，其特征在于，含有:讀出光信號(hào)和復(fù)位信號(hào)的控制開關(guān)Ks和&，保存讀出信號(hào)的電容Cs和C；，采樣讀出信號(hào)的控制開關(guān)Col_S和&)1_1?各2個(gè)，列放大器CA ； 其中，Ks左端與APS電路相連，右端與Col_S及Cs相連，Cs另一端接地，Col_S另一端作為列放大器CA的正極性輸入表左端與APS電路相連，右端與Col_R及(；相連，(；另一端接地，Col_R另一端也作為列放大器CA的正極性輸入；列放大器CA的輸出連接列放大器CA的負(fù)極性輸入端及另外兩個(gè)Col_S和Col_R的左端，Col_S和Col_R右端的輸出信號(hào)分別是采樣到的復(fù)位信號(hào)Vret和光信號(hào)Vsig的節(jié)點(diǎn)電壓值\和Vs，Vs和\將作為相關(guān)雙采樣電路與PGA的接口電路的 輸入。
【文檔編號(hào)】H04N5/357GK203554576SQ201320760934
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】賈曉芬, 趙佰亭, 高威 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)