[发明专利]为像素阵列提供参考电压的均值电压产生电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及基于PWM原理的像素阵列架构，具体讲，涉及为PWM像素阵列提供动态参考电压的均值电压产生电路。

技术背景

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器的光探测可通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的方式实现，参考图1，基于PWM的像素结构和工作过程如下：一个典型的PWM像素由一个PD(Photo Diode，光电二极管)、复位管M_RST、像素级、列级比较器和像素级、列级或阵列级存储器组成(图1以像素级比较器和像素级存储器为例)。像素级比较器的输入端分别为PD节点电压和设定的参考电压V_ref。像素级存储器的输入数据由像素阵列外部的全局计数器输入。PD先复位至复位电压V_rst，在像素积分的过程中，PD节点电容因外界光强作用产生的光生电流而放电，节点电压下降，像素级比较器比较PD节点电压与V_ref之间的关系，当它降低至V_ref时，该比较器的输出V_out发生跳变，这一跳变信号控制像素级存储器进行一次“写”操作，保存当前全局计数器的数值。此时存储器中的数据即为该像素的积分时间t_int量化值，等价于像素从积分开始到其比较器输出翻转之间的时间间隔所形成的脉冲宽度，其值为：

tint=(Vrst-Vref)·CPDIph---(1)]]>

其中，I_ph为光生电流，C_PD为PD节点电容。参考图2所示，t_int大小可表示像素光生电流值，且t_int与I_ph成反比，例如在图2所示的例子中，两种光强下PD的光生电流分别为I_ph1和I_ph2，则根据(1)式对应的脉冲宽度分别为t₁和t₂，则

t1t2=Iph2Iph1---(2)]]>

设PWM像素可探测的最大、最小信号分别为I_ph，max和I_ph，min，那么它的DR(Dynamic Range，动态范围)为：