CN112217513A - 提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，包括：在图像传感器比较器电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，比较器对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出比较电路的输出信号；在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，提高比较电路工作稳定性。本发明的提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，改善图像传感器性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法。
背景技术
高像素图像传感器的广泛应用对其列并行模数转换器（ADC）提出了更高的要求，列并行ADC的失调误差（offset）是影响图像质量的主要因素之一。为了消除电路失调误差带来的影响，目前通常通过电容隔直采用自清零（Auto-Zero）技术来稳定电路的工作状态，再通过相关双采样（CDS）消除失调误差。
目前业界主流的做法如图1所示，其中，在图像传感器比较器电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号Vin，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号Vip，比较器对像素输入信号Vin和斜坡输入信号Vip进行比较后输出比较电路的输出信号Vout；通过隔直电容Caz隔直并存储失调误差，并通过自清零AZ操作进行失调误差消除，比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式。
然而，现有的单端输出模式下，每一级比较器电路的输出信号摆幅较小，比较器的翻转沿较缓，斜率较小，从而造成比较器的工作电流波动较大，影响比较器电路的工作稳定性，进而影响图像传感器性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，改善图像传感器性能。
基于以上考虑，本发明提供一种提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，包括：在图像传感器比较器电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，比较器对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出比较电路的输出信号；在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，提高比较电路工作稳定性。
优选的，所述全差分输出模式可增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性。
优选的，所述共模反馈网络为电容网络。
优选的，所述电容网络包括分别连接两个输出端的两个电容，所述两个电容的另一端连接电流镜负载偏置点。
优选的，所述全差分输出模式下，在输入端采用共源共栅的输入对管，以降低输出信号对输入信号的干扰。
优选的，所述输入对管包括与斜坡输入信号连接的正相输入管以及与像素输入信号连接的反相输入管，一对共栅对管串联于所述输入对管和电流镜负载偏置点之间。
本发明的提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，通过在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，改善图像传感器性能。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为现有技术的图像传感器比较器电路的结构示意图；
图2为本发明的图像传感器比较器电路的结构示意图。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。
具体实施方式
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，通过在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，改善图像传感器性能。
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
图2示出本发明的图像传感器比较器电路的结构示意图。其中，在图像传感器比较器电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号Vin，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号Vip，比较器对像素输入信号Vin和斜坡输入信号Vip进行比较后输出比较电路的输出信号Vop，Von；在比较器的输出端Vop，Von之间设置共模反馈网络1，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，所述全差分输出模式可增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，从而提高比较电路工作稳定性，改善图像传感器性能。
优选的，所述共模反馈网络1可以为电阻网络或电容网络，在此示出为电容网络作为示例，具体包括分别连接两个输出端Vop，Von的两个电容C1，C2，所述两个电容C1，C2的另一端连接电流镜负载偏置点Pbias，开关S1连接在输出端Vop和电流镜负载偏置点Pbias之间，用于实现这两点之间的导通或断开。比较器在通过自清零进行失调误差消除时，AZ1和S1均导通，此时比较器建立工作点，并且是单端输出模式；自清零结束后，S1断开，此时比较器工作在全差分输出模式下，全差分输出模式可增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，从而提高比较电路工作稳定性。
进一步优选的，在全差分输出模式下，在输入端采用共源共栅的输入对管，所述输入对管包括与斜坡输入信号连接Vip的正相输入管T2以及与像素输入信号Vin连接的反相输入管T1，一对共栅对管T3，T4串联于所述输入对管T1，T2和电流镜负载偏置点Pbias之间，以降低输出信号对输入信号的干扰。
本发明的提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，通过在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性，改善图像传感器性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (6)
1.一种提高图像传感器比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，包括：
在图像传感器比较器电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，比较器对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出比较电路的输出信号；
在比较器的输出端之间设置共模反馈网络，稳定输出共模点，从而实现比较器电路在失调误差消除时为单端输出模式，在稳定工作时为全差分输出模式，提高比较电路工作稳定性。
2.如权利要求1所述的提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，所述全差分输出模式可增大输出信号摆幅，提高工作电流稳定性。
3.如权利要求1所述的提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，所述共模反馈网络为电容网络。
4.如权利要求3所述的提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，所述电容网络包括分别连接两个输出端的两个电容，所述两个电容的另一端连接电流镜负载偏置点。
5.如权利要求1所述的提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，所述全差分输出模式下，在输入端采用共源共栅的输入对管，以降低输出信号对输入信号的干扰。
6.如权利要求5所述的提高图像传感器的比较器电路工作稳定性的实现方法，其特征在于，所述输入对管包括与斜坡输入信号连接的正相输入管以及与像素输入信号连接的反相输入管，一对共栅对管串联于所述输入对管和电流镜负载偏置点之间。
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