一種圖像傳感器及其信號處理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圖像傳感器的信號處理電路和一種圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路工藝的進(jìn)步，器件特征尺寸越來越小，芯片集成度不斷提高。近年來圖像傳感器技術(shù)的發(fā)展迅速，性能不斷改善，而與圖像傳感器相連的信號處理電路的特性成為制約探測系統(tǒng)性能的重要因素。電路信號非均勻性差異會影響探測系統(tǒng)非均勻校準(zhǔn)效果和圖像質(zhì)量，因此，圖像傳感器的信號處理電路對電路信號非均勻性的要求在不斷提高。尤其是在信號處理電路中開環(huán)放大器用作對極微小信號進(jìn)行放大的應(yīng)用情況下，像素陣列內(nèi)開環(huán)放大器的工作電流的非均勻性會直接導(dǎo)致像素陣列內(nèi)各開環(huán)放大器之間的性能產(chǎn)生差異，從而影響信號處理電路動態(tài)范圍、增益等特性，進(jìn)而影響探測系統(tǒng)的性能，例如造成探測系統(tǒng)性能下降甚至設(shè)計失敗。
[0003]例如，相關(guān)技術(shù)中，圖像傳感器采用如圖1和圖2所示的信號處理電路，圖1中左半部分的NMOS管NI’和PMOS管P1’是常用的電流鏡像電路結(jié)構(gòu)，PMOS管P1’可由外部專用偏置電路提供偏置電流。圖2是常用的電流鏡像電路結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際放大器電路(包括列公共電路BI’和像素公共電路B2’)的應(yīng)用示意圖。在常規(guī)應(yīng)用中，PMOS管P1’為NMOS管NI’提供參考電流。列公共電路BI’同PMOS管P1’ 一樣，由外部專用偏置電路統(tǒng)一提供偏置電流，NMOS管NI’為像素公共電路B2’提供偏置。
[0004]相關(guān)技術(shù)中的信號處理電路，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是有一個最大的缺點(diǎn)，當(dāng)列公共電路BI’和像素公共電路B2’以陣列的形式存在的時候，例如圖3所示的MXN的像素陣列，PMOS管P1’為每個列公共電路BI’提供偏置。NMOS管NI’為每個像素公共電路B2’提供偏置。此時，整個像素陣列的每個列公共電路BI’中MOS管的柵極電壓都等于PMOS管P1’的柵極電壓，每個像素公共電路B2’中MOS管的柵極電壓都等于NMOS管NI’的柵極電壓。進(jìn)而當(dāng)像素陣列比較大或者信號處理電路整體功耗比較大的情況下，在版圖設(shè)計中，電源和地線的走線壓降將會導(dǎo)致像素陣列之間的鏡像電流匹配精度不斷惡化，進(jìn)而造成像素陣列內(nèi)列公共電路和每個像素公共電路構(gòu)成的多個放大器之間的性能產(chǎn)生差異。尤其當(dāng)放大器工作在開環(huán)應(yīng)用時，這樣的影響可能會造成探測系統(tǒng)設(shè)計失敗。
[0005]因此，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是:對相關(guān)技術(shù)中的信號處理電路進(jìn)行改進(jìn)，以在一定程度上消除或減小上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像傳感器的信號處理電路，該圖像傳感器的信號處理電路能提高像素陣列中各個放大器的穩(wěn)定性和均勻性，從而可以適用于不斷擴(kuò)大的電路陣列。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像傳感器。
[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種圖像傳感器的信號處理電路，包括:M個信號處理模塊，每個所述信號處理模塊包括一列處理電路和分別與所述列處理電路相連的N個像素電路，M和N為大于零的整數(shù)，其中，所述列處理電路包括:參考電流源，所述參考電流源與第一公共端相連；第一 MOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第一公共端相連，所述第一 MOS管的柵極和漏極相連；列公共電路，所述列公共電路與所述第一 MOS管的柵極相連；每個所述像素電路包括:開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊的一端與所述參考電流源、所述第一MOS管的漏極和所述列公共電路分別相連；第二 MOS管，所述第二 MOS管的漏極和柵極相連，所述第二 MOS管的漏極與所述開關(guān)模塊的另一端相連，所述第二 MOS管的源極與第二公共端相連；第三MOS管，所述第三MOS管的漏極與所述開關(guān)模塊的另一端相連，所述第三MOS管的柵極與所述第二 MOS管的柵極相連，所述第三MOS管的源極與所述第二公共端相連；像素公共電路，所述像素公共電路與所述第二 MOS管的柵極和所述開關(guān)模塊的另一端分別相連。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述開關(guān)模塊包括:第一開關(guān)，所述第一開關(guān)的一端與所述參考電流源相連，所述第一開關(guān)的另一端與所述第二 MOS管的漏極相連；第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端與所述第一 MOS管的漏極相連，所述第二開關(guān)的另一端與所述第三MOS管的漏極相連；第三開關(guān)和第四開關(guān)，所述第三開關(guān)的一端和所述第四開關(guān)的一端分別與所述列公共電路相連，所述第三開關(guān)的另一端和所述第四開關(guān)的另一端分別與所述像素公共電路相連。
[0010]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一 MOS管為NMOS管，所述第二 MOS管和所述第三MOS管為PMOS管。
[0011 ] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一公共端為地，所述第二公共端為電源提供端。
[0012]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一 MOS管為PMOS管，所述第二 MOS管和所述第三MOS管為NMOS管。
[0013]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一公共端為電源提供端，所述第二公共端為地。
[0014]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，M個所述開關(guān)模塊分別與圖像傳感器的行譯碼器相連，所述行譯碼器控制所述M個開關(guān)模塊以分時復(fù)用方式進(jìn)行工作。
[0015]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述列公共電路包括:第四MOS管，所述第四MOS管的源極與所述第一公共端相連，所述第四MOS管的漏極與所述第三開關(guān)的一端相連；第五MOS管，所述第五MOS管的源極與所述第一公共端相連，所述第五MOS管的漏極與所述第四開關(guān)的一端相連，所述第五MOS管的柵極分別與所述第四MOS管的柵極和所述第一 MOS管的柵極相連。
[0016]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述像素公共電路包括:第六MOS管，所述第六MOS管的柵極與所述第二 MOS管的柵極相連，所述第六MOS管的源極與所述第二公共端相連；第七M(jìn)OS管，所述第七M(jìn)OS管的漏極與所述第三開關(guān)的另一端相連，所述第七M(jìn)OS管的源極與所述第六MOS管的漏極相連；第八MOS管，所述第八MOS管的漏極與所述第四開關(guān)的另一端相連，所述第八MOS管的源極與所述第六MOS管的漏極相連。
[0017]與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器的信號處理電路具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]每個像素電路中通過參考電流源為第二 MOS管提供參考電流，進(jìn)而第二 MOS管為第三MOS管和像素公共電路提供偏置電流，同時第三MOS管為第一 MOS管提供參考電流，最后，第一 MOS管為列公共電路提供偏置電流，從而實(shí)現(xiàn)每個像素電路中的像素公共電路的偏置和每個列處理電路中的列公共電路的偏置相對獨(dú)立，在像素陣列比較大或者針對極微弱信號的開環(huán)放大的應(yīng)用中，有效減小了電源和地走線壓降對像素陣列之間的鏡像電流匹配精度造成的影響，保證不同像素信號放大輸出獲得良好的均勻性，適用于不斷擴(kuò)大的電路陣列。
[0019]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種圖像傳感器，包括:所述的圖像傳感器的信號處理電路；分別與所述圖像傳感器的信號處理電路中M個開關(guān)模塊相連的行譯碼器，所述行譯碼器控制所述M個開關(guān)模塊以分時復(fù)用方式進(jìn)行工作。
[0020]與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]通過圖像傳感器的信號處理電路，實(shí)現(xiàn)了每個像素電路中的像素公共電路的偏置和每個列處理電路中的列公共電路的偏置相對獨(dú)立，在像素陣列比較大或者信號處理電路整體功耗比較大的情況下，有效減小了電源線和地線的走線壓降對像素陣列之間的鏡像電流匹配精度造成的影響，提高了像素陣列中各個放大器的工作穩(wěn)定性和均勻性，適用于不斷擴(kuò)大的電路陣列。
【附圖說明】
[0022]圖1是相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器的信號處理電路中常用的電流鏡像電路結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖2是相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器的信號處理電路中常用的電流鏡像電路結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際放大器電路的應(yīng)用示意圖；
[0024]圖3是相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的圖像傳感器的信號處理電路實(shí)施例中列處理電路和像素電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明的一種圖像傳感器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明的一種圖像傳感器的信號處理電路實(shí)施例中列