CN112738359A - Ctia像素单元 - Google Patents

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transistor
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noise
ctia
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王欣洋
刘洋
李扬
姜涛
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Changchun Changguangchenxin Optoelectronics Technology Co ltd
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Changchun Changguangchenxin Optoelectronics Technology Co ltd
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    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
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Abstract

本发明提供一种CTIA像素单元，包括：差分放大器、两用电容和切换开关，通过开关将两用电容置于两种配置之一：(1)串联在差分放大器的输出与反向输入之间，用于实现高增益模式和CDS功能；(2)与差分放大器的反馈环路上的反馈电容器并联，以实现低增益、高容量模式。与传统的像素电路相比，本发明提供的像素结构可以在低噪音和高噪音之间进行切换，在切换过程中，可以切换满阱容量值，通过开关控制积分电容值，实现强弱光模式之间的切换。在弱光成像的情况下，使用高增益放大器，高信噪比确保低输入信号不会被噪声淹没，使用高增益放大器可获得较好的灵敏度，如果还使用CDS操作，将进一步提高效率。

Description

CTIA像素单元
技术领域
本发明涉及像素技术领域，特别涉及一种CTIA像素单元。
于毅
背景技术
在微电子学高速发展的今天，光电探测技术在军事、民用等经济领域发挥着重要的作用。作为光电探测的重要组成部分，像素电路扮演着非常重要的角色。
CTIA像素的电源抑制比(PSRR)非常差。在红外图像传感器读出电路的应用中，像素电源的噪声非常高。因此，经过积分与源极跟随器后，导致像素输出的噪声也非常高。
发明内容
本发明旨在提供一种CTIA像素单元，通过晶体管调节差分放大器的工作电压，以增加像素的PSRR，抑制像素电源的噪声，使耦合到读出电路的电源噪声可以得到明显抑制。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供的CTIA像素单元，包括：差分放大器和用于调节电压的晶体管，该晶体管接收偏置电压和电源电压，并根据偏置电压调节电源电压生成新的电源电压，对差分放大器进行控制。
优选地，晶体管的栅极接入偏置电压，晶体管的漏级接入电源电压，晶体管的源极接入差分放大器。
优选地，晶体管的漏极接入偏置电压，晶体管的源极接入电源电压，晶体管的源极接入差分放大器。
优选地，在差分放大器的两端之间分别跨接有复位开关和积分电容。
优选地，差分放大器包括八个晶体管。
优选地，差分放大器中的一个晶体管接入光电探测器。
优选地，探测器为红外光电探测器。
本发明能够取得以下技术效果：
1、本发明通过在电源带电压和差分放大器之间增加一个起电压调节作用的晶体管，调节差分放大器的电源电压，使耦合到CTIA像素输出端的电源噪声可以是得到明显抑制。
2、采用差分放大器可以实现光电探测器电压的稳定，使光电探测器能够更好地反偏。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的CTIA像素单元的电路图。
其中的附图标记包括：差分放大器1、晶体管2、光电探测器3、复位开关4、积分电容5、次要积分电容6、源极跟随器7、电源电压8、偏置电压9、工作电压10。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
下面将对本发明实施例提供的CTIA像素单元进行详细说明。
图1示出了根据本发明一个实施例的CTIA像素单元的电路。
如图1所示，本发明提供的CTIA像素单元，包括：差分放大器1和晶体管2，差分放大器1用于接收光电探测器3的信号并进行放大处理，晶体管2增加在差分放大器1与工作电源之间，能够调节工作电源的电源电压，输出至差分放大器1。
为了实现高增益差分运放，差分放大器1由八个晶体管构成，其中的一个晶体管用于接入光电探测器3，光电探测器3可以为红外光电探测器等光电探测元件。
本发明采用差分放大器1代替单端运算放大器，可以实现光电探测器3电压的稳定，使光电探测器3能够更好地反偏。
晶体管2可以为PMOS管或NMOS管。晶体管2的栅极接入偏置电压9，晶体管2的漏级可以接入电源电压8，晶体管2的源极可以接入差分放大器1，或者，晶体管2的源极接入电源电压8，晶体管2的漏级接入差分放大器1。
通过偏置电压将晶体管2偏置，这样可以防止电压波动，不会将波动信号传递到像素输出。该偏置电压是在像素阵列外部生成，由于在像素阵列区域之外，因此像素可以保持较小的尺寸。
通过控制晶体管2栅极的偏置电压9，调节电源电压8，进而产生一个新的电源电压，新的电源电压作为差分放大器1的工作电压10，输出至差分放大器1，为差分放大器1的工作提供稳定电压。
本发明通过在差分放大器1与工作电源之间增加一个晶体管2，该晶体管2作为电压调节器，对输入差分放大器1的电源电压进行调节，以增加像素的PSRR，抑制像素电源的噪声，使耦合到读出电路的电源噪声可以得到明显抑制。
在本发明的一个在差分放大器1的两端之间分别跨接有复位开关4、积分电容5和次要积分电容6，复位开关4用于对积分电容5进行控制，积分电容5用于实现对光电探测器3接收到的光信号的累积，次要积分电容6可以更好地存储信号电荷，还可以扩展源极跟随器7的寄生电容，增加满阱容量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种CTIA像素单元，其特征在于，包括：差分放大器和用于调节电压的晶体管，该晶体管接收偏置电压和电源电压，并根据所述偏置电压调节所述电源电压生成新的电源电压，对所述差分放大器进行控制。
2.根据权利要求1所述的CTIA像素单元，其特征在于，所述晶体管的栅极接入所述偏置电压，所述晶体管的漏级接入所述电源电压，所述晶体管的源极接入所述差分放大器。
3.根据权利要求1所述的CTIA像素单元，其特征在于，所述晶体管的漏极接入偏置电压，所述晶体管的源极接入所述电源电压，所述晶体管的源极接入所述差分放大器。
4.根据权利要求1所述的CTIA像素单元，其特征在于，在所述差分放大器的两端之间分别跨接有复位开关和积分电容。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的CTIA像素单元，其特征在于，所述差分放大器包括八个晶体管。
6.所述根据权利要求5所述的CTIA像素单元，其特征在于，所述差分放大器中的一个晶体管接入光电探测器。
7.所述根据权利要求5所述的CTIA像素单元，其特征在于，所述探测器为红外光电探测器。
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