[发明专利]CMOS电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器，确切的说，涉及一种CMOS电荷泵电路。

背景技术

随着集成电路技术的发展，电荷泵锁相环因为具有低功耗、高速、低抖动和低成本等特点，在无线电通信、频率综合器、时钟恢复电路中被广泛采用。

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器是电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的基本单元，主要是用于将光学图像转化为电信号的半导体器件，CMOS图像传感器通常需要使用电荷泵的技术，以在硅片上产生高于电源电压的电压。产生的高电压通常用于CMOS图像传感器像素单元的驱动，如像素单元中复位端、转移端。

图1为现有技术中电荷泵的电路图，如图1所示，当UP信号切换时，经过两个开关M1、M2，输出电流Vout被瞬间拉到接地端GND，进而产生较大的电压突变；同样的，当DN信号切换时，经过两个开关M3、M4，输出电压Vout会被瞬间拉到电源电压VDD，产生较大的电压突变，进而影响电路的稳定性。

中国专利（申请号：200810179297.7）公开了一种CMOS图像传感器电荷泵控制电路及方法。所述CMOS图像传感器电荷泵控制电路包括:电压高限值比较单元，比较电荷泵的输出电压与电压高限值；行同步信号提供单元，根据行读出时序产生行同步信号，所述行同步信号先于相应行选择信号而达至高电平,且在行选择信号的上升沿变为低电平；电荷泵控制单元，在行同步信号为高电平时，当电荷泵的输出电压低于电压高限值，开启电荷泵；当电荷泵的输出电压大于电压高限值时，关闭电荷泵。所述CMOS图像传感器电荷泵控制电路及方法能避免产生读出行噪声。

该发明是通过将电荷泵的输出电压升高至高压高限制，使得CMOS图像传感器中各行像素单元行读出时的电荷泵输出电压相同，从而避免各行像素单元由于行读出时电荷泵输出电压不同而形成的噪声，但是该发明并不能解决在进行CMOS电荷泵电路在进行逻辑信号切换时造成的电压突变，从而影响了电路的稳定性。

发明内容

本发明根据现有技术中无法消除CMOS电荷泵在进行信号切换时出现的电压突变的问题，通过在CMOS电荷泵电路中增设了两路电流镜和两个运算放大器，进而消除逻辑信号切换时输出电压容易产生较大电压突变的问题，进而保证了输出电压及电路的稳定性。

本发明采用的技术方案为：

一种CMOS电荷泵电路，其特征在于，所述CMOS电荷泵电路包括：

一参考电流源和接地端以及设置在所述参考电流源和接地端之间的第十一晶体管；

第一电流转向开关和第二电流转向开关，所述第一电流转向开关耦合有一第三晶体管，第二电流转向开关耦合有一第八晶体管，所述第一电流转向开关和第二电流转向开关的连接节点还提供有一输出电压；

一镜像电流产生器，所述镜像电流产生器包括有多个晶体管形成所述第十一晶体管的两个镜像电流，包括第一镜像电流I_X和第二镜像电流I_Y，所述第一镜像电流I_X提供至所述第一电流转向开关，所述第二镜像电流I_Y提供至所述第二电流转向开关；

所述镜像电流产生器位于所述CMOS电荷泵电路的电源电压和接地端之间。

上述的CMOS电荷泵电路，其特征在于，所述镜像电流产生器包含：

相互连接的第十晶体管和第五晶体管，所述第十晶体管的源极连接至第五晶体管的漏极，第十晶体管用于产生第十一晶体管的镜像电流，并使流经第五晶体管的电流与流经第十晶体管的电流相同；

所述镜像电流产生器还包含一用于产生流经第五晶体管电流的镜像电流的第四晶体管，流经第四晶体管的第二镜像电流I_Y提供至所述第二电流转向开关。

上述的CMOS电荷泵电路，其特征在于，所述镜像电流产生器的晶体管还包含一用于产生流经第十晶体管电流的镜像电流的第九晶体管，流经所述第九晶体管的第一镜像电流I_X提供至第一电流转向开关，流经第九晶体管的电流为第十一晶体管的镜像电流I_X。

上述的CMOS电荷泵电路，其特征在于，所述第三晶体管用于产生第五晶体管的镜像电流并作为第二电流转向开关的输入电流；

所述第二电流选择开关包含有第七晶体管和第六晶体管，所述第七晶体管和第六晶体管分别受逻辑信号（DNB）和逻辑信号（DN）的控制，所述逻辑信号（DNB）和逻辑信号（DN）用于选择第二电流转向开关的输入电流的流向。