[发明专利]比较器电路、图像传感器

说明书

一种比较器电路、图像传感器，比较器电路包括电流镜单元、第一NMOS管、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第一开关、第二开关和电流源；电流镜单元的输入端与第一NMOS管的源极连接，输出端与第二NMOS管的源极连接；第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极连接电流源的输出端；第一NMOS管的栅极连接第一电容接收斜坡电压信号；第二NMOS管的栅极通过第二电容接收外部输入电压；第一开关的一端和第一NMOS管的源极连接，另一端和第一NMOS管的栅极连接；第二开关的一端和第二NMOS管的源极连接，第二开关的另一端和第二NMOS管的栅极连接。本方案能够有效提高图像传感器的动态范围。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体地涉及一种比较器电路、图像传感器。

背景技术

在图像传感器电路中，当像素电路输出电压信号幅度较大时，会超过列模数转换器中比较器的工作范围，从而限制图像传感器的动态范围。

或者当像素电路输出电压幅度较小，但为了在低光照场景中，获得更高的动态范围，通常会通过可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，简称PGA)电路将像素电路的输出电压进行放大后，再送至列模数转换器中，获得与光照强度成线性关系的数字值。在对像素电路的输出电压送入PGA电路，进行信号放大后，由于列转换模数转换器中比较器的初始化电压较高约为VDD-Vth(Vth为MOS管的阈值电压)，这就超出了传统列模数转换器的量化范围，会限制图像传感器的动态范围。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提高图像传感器的动态范围。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种比较器电路，所述比较器电路包括电流镜单元、第一NMOS管、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第一开关、第二开关和电流源；其中，所述电流镜单元的输入端与所述第一NMOS管的源极连接，所述电流镜单元的输出端与所述第二NMOS管的源极连接；所述第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极连接所述电流源的输出端；所述第一NMOS管的栅极连接所述第一电容接收斜坡电压信号；所述第二NMOS管的栅极通过所述第二电容接收外部输入电压；所述第一开关的一端和所述第一NMOS管的源极连接，所述第一开关的另一端和所述第一NMOS管的栅极连接；所述第二开关的一端和所述第二NMOS管的源极连接，所述第二开关的另一端和所述第二NMOS管的栅极连接。

可选的，所述电流镜单元包括第一负载管和第二负载管，所述第一负载管和所述第二负载管采用N型硅栅结构。

可选的，所述比较器电路还包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三电容的另一端接收第一调节电压；所述第四电容的一端与所述第二NMOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端接收所述第一调节电压。

可选的，在初始化所述比较器电路时，控制所述第一开关和所述第二开关闭合，将所述斜坡电压信号的失调电压存储于所述第一电容和第三电容中。

可选的，在初始化所述比较器电路之后，降低所述第一调节电压，所述第一调节电压的降低量以ΔV_cm表示，所述比较器电路的初始化共模电压的降低量采用以下公式表示：其中，ΔV为所述比较器电路的初始化共模电压的变化量，C₁为所述第一电容的容值，C₃为所述第三电容的容值。