[发明专利]一种使用斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统

说明书

本发明公开的一种使用新型斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统，在传统的斜坡发生器中比较器的第二输入端并联了校正模块以及校正电容，在电路工作过程中首先读出暗像素的暗电流噪声平均数字值，并将此数字值反馈给校正模块，在读出有效像素时，由于校正模块记录了暗电流的噪声水平并叠加在斜坡信号中，所以有效像素的读出数据中并不包含暗电流噪声，此架构有效的消除了暗电流噪声，减小了由于暗电流造成的图像传感器动态范围的减小，有效的提高了图像传感器的图像质量。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种使用斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统。

背景技术

在CMOS图像传感器(CIS)中，暗电流严重的影响着图像传感器的图像质量，暗电流对图像传感器成像质量的影响主要体现在两个方面，一是，暗电流的非均匀性是CIS中固定模式噪声的一个重要来源，使得图像传感器的通透性变差；二是，暗电流会推高整幅图像的平均值，尤其是在高温下，暗电流值显著增大，使得图像的动态范围减小，尽管在制造工艺上可降低光电二极管固有的暗电流，并提高均匀性，但在后期图像处理时仍需消除或抑制暗电流噪声以提高图像质量。

斜坡发生器被广泛应用在模数转换等领域，已经成为图像传感器中不可或缺的一部分，传感器的噪声、固定模式噪声和线性度等诸多特性在很大程度上都依赖于斜坡发生器的设计。现有的斜坡发生器电路如图1所示，复位开关S7导通，对复位电容Cf进行复位，第八开关导通时，运算放大器的第一输入端、第二输入端以及输出端的电压信号相等，即Vramp＝Vinp3＝Vinm3＝Vref，当复位开关S7断开，Vramp输出斜坡信号。

图像传感器中进行暗电流校正的原理为：首先统计出DARK PIXELARRAY(暗像素阵列)的输出平均值，每个Active Pixel(有效像素)数字信号减去DarkPixel(暗像素)数字信号平均值，如附图2所示。当上述斜坡发生器被使用在图像传感器中时，其列读出电路如附图3所示，时序图如图5中虚线所示，其工作原理：当行选信号SEL为高时，选择输出某行的像素(pixel)信号值，信号RX为高，信号RX控制的MOS管导通，将Vfd节点的信号复位到PVDD电压信号，信号RX断开，由于沟道电荷注入效应及时钟馈通，且节点Vfd无任何到地通路，节点Vfd将保持约低于PVDD电压信号，输出像素(Pixel)的复位信号Vrst，信号RST_COUNT为高，将计数器复位，当第一开关S1为高时，比较器复位，Vinp1＝Vinm1＝Vcm电压(Vcm为比较器共模电压信号)，PIXEL输出复位信号Vrst被采样到采样电容Cs1上，信号TX打开，输出Pixel的感光信号Vsig，Vinp1的电压信号跳变为Vcm-(Vrst-Vsig)，当信号EN_COUNT为高时，计数器开始计数，并且斜坡信号Vramp信号开始变化，Vinp1信号跟随斜坡信号变化，当比较器发生翻转时，计数器停止计数，并输出数字信号D，输出的数字信号D为PIXEL的感光信号值。

由于在图像传感器系统统计暗像素阵列的信号平均值时，数字输出不为0，且随着温度的变化而变化，采用上述斜坡发生器进行暗电流校正会导致图像的动态范围减小，尤其是在高温条件下，暗电流值增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用斜坡发生器的消除暗电流的电路及其系统，进行暗电流校正，从而提高图像的动态范围。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种斜坡发生器，包括复位电容，校正电容、复位开关、校正开关、第八开关、第六开关、校正模块和运算放大器，其中，所述运算放大器的第一输入端与所述复位电容的一端、复位开关的一端共同连接至模拟电源；所述运算放大器的第二输入端与所述第八开关的一端、校正电容的一端同时连接；所述第八开关的另一端连接信号端(Vref)；所述校正电容的另一端同时与所述校正开关的一端、第六开关的一端同时连接，所述校正开关的另一端连接校正模块，所述第六开关的另一端连接信号端(Vref)；所述运算放大器的输出端同时连接所述复位电容的另一端和复位开关的另一端，并输出斜坡信号。