[发明专利]一种低噪声全局曝光像素结构及其工作方法

权利要求书

1.一种低噪声全局曝光像素结构，其特征在于：包括n×n个像素单元，n×n个所述像素单元组成像素阵列；所述像素阵列还包括输入信号、输出信号；所述输入信号包括输入信号TX、输入信号RST、输入信号S1、输入信号S2、输入信号SEL、输入信号PDSW，所述输出信号包括n个输出信号Vout，n个输出信号Vout互相平行设置；所述输入信号TX，输入信号RST均为全局信号，所述输入信号TX、输入信号RST均为n个，n个输入信号TX、输入信号RST互相平行设置，每个输入信号TX、输入信号RST均连接n个像素单元，第n行像素单元共用同一组输入信号S1、输入信号S2、输入信号SEL、输入信号PDSW；相邻行像素单元之间的输入信号S1、输入信号S2、输入信号SEL、输入信号PDSW波形相同，但全局信号转移阶段18-2和信号读出阶段18-3之间的延迟时间不同；每一列像素单元的输出信号Vout共用一条总线；

所述像素单元包括光电二极管(1)、传输晶体管(3)、复位晶体管(5)、一号源跟随管(6)、一号开关管(8)、一号电容(10)、下拉开关管(11)、二号开关管(12)、二号电容(14)、二号源跟随管(15)和输出晶体管(17)；所述光电二极管(1)阳极接地，所述光电二极管(1)阴极连接到一号节点(2)；所述传输晶体管(3)源极连接到一号节点(2)，所述传输晶体管(3)漏极连接到二号节点(4)，所述传输晶体管(3)栅极连接输入信号TX；所述复位晶体管(5)源极连接到二号节点(4)，所述复位晶体管(5)漏极连接到电源VDD，所述复位晶体管(5)栅极连接到输入信号RST；所述一号源跟随管(6)源极连接到三号节点(7)，所述一号源跟随管(6)漏极连接到电源VDD，所述一号源跟随管(6)栅极连接到二号节点(4)；所述一号开关管(8)源极连接到四号节点(9)，所述一号开关管(8)漏极连接到三号节点(7)，所述一号开关管(8)栅极连接到输入信号S1；所述一号电容(10)的一端连接到地端，所述一号电容(10)的另一端连接到四号节点(9)；所述下拉开关管(11)源极连接到地端，所述下拉开关管(11)漏极连接到四号节点(9)，所述下拉开关管(11)栅极连接到输入信号PDSW；所述二号开关管(12)源极连接到五号节点(13)，所述二号开关管(12)漏极连接到四号节点(9)，所述二号开关管(12)栅极连接到输入信号S2；所述二号电容(14)的一端连接到地端，所述二号电容(14)的另一端连接到五号节点(13)；所述二号源跟随管(15)源极连接到六号节点(16)，所述二号源跟随管(15)漏极连接到电源VDD，所述二号源跟随管(15)栅极连接到五号节点(13)；所述输出晶体管(17)源极连接到输出节点Vout，所述输出晶体管(17)漏极连接到六号节点(16)，所述输出晶体管(17)栅极连接到输入信号SEL。

2.应用于权利要求1所述的一种低噪声全局曝光像素结构的工作方法，其特征在于：包括像素单元的工作时序和像素阵列的工作时序；

像素单元的工作时序包括以下步骤：

S1、将像素单元工作的一个周期18分为三个阶段，分别为全局信号复位阶段18-1、全局信号转移阶段18-2、信号读出阶段18-3；

S2、执行全局信号复位阶段18-1；

S3、执行全局信号转移阶段18-2；

S4、执行信号读出阶段18-3；

像素阵列的工作时序包括以下步骤：

A1、将像素阵列工作的一个帧周期分为三个阶段，分别为全局信号复位阶段、全局信号转移阶段和全局信号读出阶段；

A2、同步执行前一帧周期的全局信号读出阶段和本帧周期的全局信号复位阶段；

A3、全局信号复位阶段的全局信号复位完成后，等效曝光开始；

A4、进入全局信号转移阶段，像素阵列内的n×n个像素单元同时进行信号转移，等效曝光结束，每个像素单元将其光强信号转换为电压信号存储起来；

A5、进入全局信号读出阶段，像素阵列进行列扫描，信号按行逐次读出；在信号按行读出的同时，下一帧的全局信号复位也同时进行；

A6、随着步骤A5的第n行信号读出，全局信号读出阶段结束。