[发明专利]一种使用提高增益ADC的图像传感器读出电路及读出方法

权利要求书

1.一种提高增益的ADC，其特征在于，包括增益放大单元、比较器和计数器，其中，所述增益放大单元包括采样电路和开关电容放大电路，所述开关电容放大电路包括电容C1、电容C2、开关K_r和放大器，其中，放大器的第一输入端连接参考信号，所述放大器的第二输入端同时连接采样电容C1、采样电容C2和开关K_r的一端，所述采样电容C1的另一端连接采样电路，所述采样电容C2和开关K_r的另一端连接所述放大器的输出端，所述放大器的输出端连接比较器，所述比较器的输出端连接计数器；所述采样电路包括采样电容C_S和采样开关K_S，所述采样开关K_S的一端连接输入信号，另一端连接采样电容C_S的一端和电容C1的一端，所述采样电路用于降低像素输出噪声，所述开关电容放大电路仅放大像素信号；当开关K_r闭合时，对放大器进行复位；当采样开关K_S闭合，所述采样电路对输入信号进行采样。

2.根据权利要求1所述的一种提高增益的ADC，其特征在于，所述放大器的第一输入端为正相输入端，第二输入端为反相输入端，所述放大器对输入信号进行反相放大。

3.根据权利要求1所述的一种提高增益的ADC，其特征在于，所述放大器的第一输入端为反相输入端，第二输入端为正相输入端，所述放大器对输入信号进行正相放大。

4.根据权利要求1所述的一种提高增益的ADC，其特征在于，所述开关电容放大电路对输入信号的放大倍数Ax＝c1/c2，其中，c1为电容C1的电容值，c2为电容C2的电容值。

5.一种提高增益的图像传感器读出电路，其特征在于，包括权利要求1所述的ADC、像素阵列和信号处理单元，所述像素阵列输出的图像信号经过所述ADC进入至所述信号处理单元，所述像素阵列输出的图像信号连接至采样开关K_S，所述比较器的两端分别连接斜波发生器和放大器输出端。

6.根据权利要求5所述的一种提高增益的图像传感器读出电路，其特征在于，所述读出电路的增益＝Ax×Av；其中，Ax为所述开关电容放大电路对图像信号的放大倍数；Ax＝c1/c2，c1为电容C1的电容值，c2为电容C2的电容值；Av为斜波信号对图像信号的放大倍数。

7.一种采用权利要求5所述的读出电路进行像素单元感光信号读出的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：像素单元输出复位信号VRST；

S02：比较器进行复位，同时开关K_r导通，对放大器进行复位；此时，放大器输出端信号VOP_OUT等于斜波信号VRAMP；

S03：采样开关Ks先导通再断开，对复位信号VRST进行采样；

S04：所述斜波信号VRAMP开始产生第一个斜波VR，同时计数器进行计数，所述斜波信号VRAMP与所述放大器输出端信号VOP_OUT形成一个交点，交点处所述比较器发生翻转，比较器输出端信号VCMP_OUT由低跳高使得所述计数器停止计数，所述计数器将上述产生的第一个计数值D1进行存储；其中，所述读出电路的增益＝Ax×Av；Ax为开关电容放大电路对图像信号的放大倍数；Ax＝c1/c2，c1为电容C1的电容值，c2为电容C2的电容值；Av为斜波信号对图像信号的放大倍数；

S05：所述像素单元输出曝光信号VSIG，所述采样开关K_S先导通再断开，对曝光信号VSIG进行采样；

S06：所述斜波信号开始产生第二个斜波VS，同时所述计数器进行计数，所述斜波信号VRAMP与所述放大器输出端信号VOP_OUT形成一个交点，交点处所述比较器发生翻转，所述比较器输出端信号VCMP_OUT由低跳高使得所述计数器停止计数，所述计数器将上述产生的第二个计数值D2进行存储；其中，所述读出电路的增益＝Ax×Av；

S07：所述第二计数值D2与第一计数值D1的差值即为像素单元的感光信号值。