[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

说明书

本发明公开的一种提高增益的ADC，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。本发明提供的一种使用提高增益ADC的图像传感器读出电路及读出方法，使得最终图像噪声水平较低，动态范围和信噪比得以提高，从而提高图像传感器在低照度下的图像质量。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体涉及一种使用提高增益ADC的图像传感器读出电路及读出方法。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。CIS主流读出电路结构是以列级单斜模数转换器(SS-ADC)为主的读出电路，SS-ADC的功能是将待量化信号与一个斜波基准信号进行比较，比较的结果通过计数器进行最终量化，得到一个N位的二进制数字量。一般传统的读出电路中，像素单元的输出与一个基准斜波(RAMP)信号输入至比较器进行比较，比较器输出判断的结果作为ADC计数器停止计数的指示，以确保正确的进行量化。该结构下，模拟增益是通过RAMP斜率的改变来实现的，斜率越小，模拟增益越大。但是斜率低到一定程度会低于内部电路噪声水平，所以一般传统结构下模拟增益最大约在16倍。而CIS在低照度应用下，16倍增益是不够的，需要通过数字增益放大，数字增益会将像素的噪声、ADC的噪声等比放大，图像噪声水平将大大提高。

传统的CIS读出电路结构，如附图1所示，包括像素阵列、ADC(比较器、计数器)、斜波发生器、时序控制、行选译码驱动、信号处理单元。像素阵列由若干个图1所述的像素单元“P”组成。像素阵列按逐行的方式读出，具体顺序为ROW[0]、ROW[1]、……ROW[n-1]、ROW[n]，像素阵列的每一列有一个输出总线，分别为PIX_OUT[0]、PIX_OUT[1]、…PIX_OUT[N-1]、PIX_OUT[N]。PIX_OUT输出接到ADC。ADC由比较器、计数器组成，比较器将像素输出与斜波信号RAMP进行比较，比较结果决定了计数器计数值的大小。ADC将上述V1、V2电位分别进行判断，并将V2-V1差值转换为数字量输出到系统。