[发明专利]一种用于CMOS图像传感器的高精度DAC

说明书

本发明提供一种用于CMOS图像传感器的高精度DAC，包括分离设置的M位高位转换和(K‑M)位低位转换，以及高位高参考输出缓冲和高位低参考输出缓冲；M位高位转换输出端提供2^K个区间的高参考输出和低参考输出，每个区间的高参考输出和低参考输出通过对应的高位高参考输出缓冲和高位低参考输出缓冲分别接到低位转换的模拟参考端提供模拟参考电压，低位转换后的输出为最终的模拟输出。本发明实现了多通道高精度DAC的面积和功耗开销优化，消除了高低位切换过程中的电压突变问题，解决了高精度DAC的非单调问题，确保了CMOS图像传感器的黑电平校正与列固定图形噪声校正的均匀性。

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器，具体为一种用于CMOS图像传感器的高精度DAC。

背景技术

近年来，随着CMOS制造工艺的不断发展，其成本低、速度快、可片上集成图像处理单元、抗辐照能力强、功耗低等优点逐渐体现，成像质量也稳步提升，在民用电子消费市场，如高清摄像机、单反相机、手机等领域已经取代CCD，占据着主流地位。其应用场合也开始由民用市场向航空航天领域扩展，国内的一些科研机构已经开始尝试使用大面阵CMOS探测器取代传统的线阵CCD，作为空间探测的主探测器。

针对以列级读出方式为主的超大面阵CMOS图像传感器，由于相关双采样、可编程增益放大器、列缓冲、输出缓冲以及A/D转换器等处理模块都存在不同的失调电压，导致最终图像信号的固定图形噪声。在工艺实现时，由于尺寸与掺杂的不一致等因素使得每列读出链路的失调电压不同，对于超大面阵的图像传感器，由于列读出链路在空间上的距离很远，导致不一致程度更大，失调电压相差越大，对于相同强度的光照，像元阵列产生图像电压信号相同，然而，该电压信号需要经过读出链路处理后，反映光强的电压信号融入了读出链路失调电压的叠加。

对于失调电压为正的列读出链路，其对应列的图像比实际的亮，而对于失调电压为负的列读出链路，其对应列的图像比实际的暗。人眼对列方向的非常敏感，研究表明，列FPN造成的主观视觉影响是相同量级像素FPN的5倍。因此为了提高传感器系统的成像质量，必须对列级固定图形噪声进行校正。一般可以采用可配置DAC技术实现，但是为了实现全像素的黑电平校正、通道间与列级间的固定图形噪声校正，需要用到多个DAC，严重加重了面积与功耗开销。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于CMOS图像传感器的高精度DAC，面积小，功耗低，电压平稳，能够确保CMOS图像传感器的黑电平校正与列固定图形噪声校正的均匀性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于CMOS图像传感器的高精度DAC，包括分离设置的M位高位转换和(K-M)位低位转换，以及高位高参考输出缓冲和高位低参考输出缓冲；

M位高位转换输出端提供2^K个区间的高参考输出和低参考输出，每个区间的高参考输出和低参考输出通过对应的高位高参考输出缓冲和高位低参考输出缓冲分别接到低位转换的模拟参考端提供模拟参考电压，低位转换后的输出为最终的模拟输出。

优选的，M位高位转换位于DAC的全局单元中，(K-M)位低位转换位于DAC的读出电路的各通道中。

优选的，高位高参考输出缓冲和高位低参考输出缓冲的两端分别通过切换开关与M位高位转换和(K-M)位低位转换连接。

优选的，所述的切换开关包括八个开关；

M位高位转换输出端的高参考输出依次经第一开关、高位高参考输出缓冲和第五开关连接到(K-M)位低位转换的高压模拟参考端；

M位高位转换输出端的高参考输出依次经第三开关、高位低参考输出缓冲和第六开关连接到(K-M)位低位转换的高压模拟参考端；