[发明专利]一种用于CMOS图像传感器的高速流水输出型相关双采样电路

说明书

技术领域

本发明属于CMOS图像传感器领域，具体涉及一种用于CMOS图像传感器的高速流水输出型相关双采样电路。

背景技术

作为获取图像信息的重要电子元器件，CMOS图像传感器在光电探测和成像等众多领域得到了广泛的应用。由于CMOS工艺兼容性强、功耗低、宽动态范围以及可靠性高等一系列优点，CMOS图像传感器已广泛应用于天文测量、数码相机、手机、安防监控系统、医疗等技术领域。随着整机系统对系统性能的要求越来越高，市场上对高帧频，速度快的图像传感器的需求越来越强，作为图像传感器重要组成部分的相关双采样电路成了制约这一性能的瓶颈，因此，如何在不增加电路和控制时序复杂度的前提下，提高相关双采样电路的速度是当前一个热门研究方向。

CMOS图像传感器中的光电二极管将光信号转换成电荷，并将电荷存储在存储节点，而后通过一个源极跟随器输出，为了削弱源极跟随器的噪声，每个像素要通过位线先后输出两次信号，一次是复位电平信号，一次是在复位电平基础上的光信号，因此CMOS图像传感器读出电路通常采用相关双采样(Correlated Double Sampling，CDS)的读出形式。即先将存储节点复位到电源电压，此时源极跟随器输出复位电平，并将复位电平采样保存下来，然后再将光电二极管产生的光生电荷传输到存储节点，读出电路将光信号电平采样保存下来。将复位电平与光信号电平做减法运算时，可以将噪声滤除，这就是相关双采样的原理。通常来说相关双采样电路都需要运算放大器作为核心元件，而运放的增益、响应速度和建立时间会影响采样信号的精度，如果光信号电平已经准备就绪需要进行相关双采样，此时运放还未达到稳定，这样就会造成前几个像素的信号误差较大，不够精确，这严重影响了图像信号的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于CMOS图像传感器的高速流水输出型相关双采样电路，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明可以将采样速度提高一倍，实现高速流水输出，能够避免传统结构在工作点建立过程中的失调，提高采样精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于CMOS图像传感器的高速流水输出型相关双采样电路，包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2；

第一运算放大器A1和第二运算放大器A2的正向输入端分别输入第一偏置电压信号VCM1和第二偏置电压信号VCM2；第一运算放大器A1和第二运算放大器A2的负向输入端分别连接相关双采样电路的输入端VIN_ODD和信号输入端VIN_EVEN，其中，被采样的信号分为奇数列信号与偶数列信号，分别作为输入送入相关双采样电路的信号输入端VIN_ODD与信号输入端VIN_EVEN；第一运算放大器A1和第二运算放大器A2的输出端连接形成相关双采样电路的输出端OUT；

第一运算放大器A1的负向输入端与相关双采样电路的信号输入端VIN_ODD之间接有第一电容C1，第一运算放大器A1的负向输入端与第一运算放大器A1的输出端之间并联设有第一开关S1和第二电容C2，第一运算放大器A1的输出端与相关双采样电路的输出端OUT之间设有第二开关S2；

第二运算放大器A2的负向输入端与相关双采样电路的信号输入端VIN_EVEN之间接有第三电容C3，第二运算放大器A2的负向输入端与第二运算放大器A2的输出端之间并联设有第三开关S3和第四电容C4，第二运算放大器A2的输出端与相关双采样电路的输出端OUT之间设有第四开关S4；

其中，控制第一开关S1、第四开关S4的时钟信号与控制第二开关S2、第三开关S3的时钟信号为周期相同的两相非交叠时钟控制信号。

进一步地，第一运算放大器A1的负向输入端与第一运算放大器A1的输出端之间还并联设有第五开关S5。

进一步地，第二运算放大器A2的负向输入端与第二运算放大器A2的输出端之间还并联设有第六开关S6；其中，控制第五开关S5、第六开关S6的时钟信号为预稳定时钟信号。

进一步地，第一电容C1的电容值与第三电容C3的电容值相同。

进一步地，第二电容C2的电容值与第四电容C4的电容值相同。

进一步地，第二电容C2的电容值是第一电容C1电容值的X倍，其中，X为任意实数。

进一步地，第四电容C4的电容值是第三电容C3电容值的X倍，其中，X为任意实数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：