[发明专利]一种CMOS图像传感器读出电路

摘要

一种CMOS图像传感器读出电路，属于模拟集成电路技术领域。CMOS图像传感器包括多个像素单元，像素单元包括源随器，源随器的衬底接地；读出电路包括运算放大器、电流源和MOS管M1，运算放大器的正向输入端连接像素单元的输出端，其输出端连接MOS管M1的栅极并输出CMOS图像传感器的输出信号，MOS管M1的衬底接地，其源极连接运算放大器的负向输入端并通过电流源后接地，其漏极连接电源电压；MOS管M1和源随器类型相同。本发明提出的读出电路适用于低面积高精度的CMOS图像传感器，在像素单元外找回像素单元内源随器电平位移损失的电压分量，校正后的结果不但消除了传统源随器因电平位移带来的直流偏移，而且小信号增益也比传统高精度型源随器更稳定。

主权项

1.一种CMOS图像传感器读出电路，所述CMOS图像传感器包括多个像素单元，所述像素单元包括源随器，所述源随器的衬底接地；其特征在于，所述读出电路包括运算放大器、电流源和MOS管(M1)，所述运算放大器的正向输入端连接所述像素单元的输出端，其输出端连接所述MOS管(M1)的栅极并输出所述CMOS图像传感器的输出信号，所述MOS管(M1)的衬底接地，其源极连接所述运算放大器的负向输入端并通过电流源后接地，其漏极连接电源电压；所述MOS管(M1)和所述源随器类型相同；设定所述像素单元内源随器输入端电压为V_IN，输出端电压为V_O，源随器中MOS管阈值电压为V_TH1，栅宽为W₁，栅长为L₁，连接所述像素单元的电流源静态电流大小为I₁，记忽略MOS管的沟道调制效应，那么有：在所述运算放大器增益足够大、带宽足够高的情况下，所述运算放大器两端电压均为V_O，设定所述运算放大器输出端连接的MOS管(M1)的阈值电压为V_TH2，栅宽为W₂，栅长为L₂，所述读出电路中的电流源静态电流大小为I₂，记忽略MOS管的沟道调制效应，那么有：V_OUT为CMOS图像传感器的输出信号，由式(1)和式(2)可得所述像素单元内源随器和所述读出电路中MOS管(M1)的尺寸相同或呈一定比例，则又由于源随器输出电压相同，均为V_O，因此源随器中MOS管衬底偏置的程度相同，即有V_TH1＝V_TH2，可得V_OUT＝V_IN  (4)所述读出电路用于在不增加像素单元面积的情况下，产生精确跟随输入电压V_IN的CMOS图像传感器的输出信号V_OUT，不受衬底偏置效应的影响，且V_OUT＝V_IN，不存在直流偏移。