CN204595666U - 电流源及其阵列、读出电路及放大电路 - Google Patents

Abstract

一种电流源及其阵列、读出电路及放大电路，所述镜像电流源包括：I-V转换单元、V-I转换单元、开关、电容；所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，所述I-V转换单元第二输入端接第一电压；所述电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，所述V-I转换单元电流输出端接所述镜像电流源输出端。所述镜像电流源避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。

Description

电流源及其阵列、读出电路及放大电路

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种电流源及其阵列、读出电路及放大电路。

背景技术

镜像电流源是一种常见的偏置电路，将输入支路的电流复制到输出支路，为其他子系统提供电流偏置。将输入支路的电流复制到输出支路的过程，是通过电流与控制端电压一一对应的器件来完成的，也就是通过I-V转换单元和V-I转换单元将参考电流源的电流复制到输出支路。图1是一种现有的镜像电流源，由参考电流源11、第一MOS管121和第二MOS管122构成，其中第一MOS管121完成I-V转换单元的功能，第二MOS管122完成V-I转换单元的功能，镜像电流通过第一输出端p1输出。

镜像电流源应用广泛，但简单的利用如图1所示的镜像电流源进行偏置，会引入参考电流源及晶体管的噪声。

实用新型内容

本实用新型实施例解决的问题是如何减少参考电流源的噪声干扰。

为解决上述问题，本实用新型提供一种镜像电流源，所述镜像电流源包括：I-V转换单元、V-I转换单元、开关、电容；

所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，所述I-V转换单元第二输入端接第一电压；

所述电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，所述V-I转换单元电流输出端为所述镜像电流源输出端。

可选的，所述参考电流源包括带隙基准源。

可选的，所述镜像电流源还包括：

控制单元，连接在所述V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间；

所述控制单元输入端连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述控制单元控制端选择性连接至第二电压或第三电压；

所述控制单元输出端连接至所述镜像电流源输出端。

可选的，所述镜像电流源还包括：第二控制单元；

所述第二控制单元输入端连接至所述参考电流源输出端；

所述第二控制单元输出端连接至所述I-V转换单元输入端；

所述第二控制单元的控制电压输出端连接至所述第二电压。

可选的，所述I-V转换单元包括：

第一NMOS管；所述V-I单元包括：第二NMOS管；

所述第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；

所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；

所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；

所述第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；

所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端。

可选的，所述控制单元包括：第三NMOS管；

第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；

所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；

所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；

第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；

所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端；

所述第三NMOS管的源极连接至所述控制单元输入端；

所述第三NMOS管的栅极连接至所述控制单元控制端；

所述第三NMOS管的漏极为所述控制单元输出端。

可选的，所述第一电压包括：地。

可选的，所述第二电压高于所述第三电压。

可选的，用PMOS管替代NMOS管。

可选的，所述第一电压由所述PMOS管决定。

可选的，所述第二电压低于所述第三电压。

本实用新型实施例还提供一种镜像电流源阵列，所述镜像电流源阵列还包括：参考电流源、I-V转换单元、N个V-I转换单元、N个开关、N个电容，N为大于等于2的自然数；

所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过第n开关接至第n个V-I转换单元第一输入端，1≤n≤N，所述I-V转换单元第二输入端连接至第一电压；

所述第n电容跨接于第n个V-I转换单元第一输入端和所述接第一电压之间，所述每个V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，所述第n个V-I转换单元电流输出端接所述镜像电流源阵列第n输出端。

可选的，所述镜像电流源阵列还包括分别对应于N列像素单元的N个控制单元，所述N个控制单元分别连接在所述N个V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间；

第n控制单元输入端连接至第n个V-I转换单元电流输出端，1≤n≤N；

所述第n控制单元控制端选分别择性连接至第二电压或第三电压；

所述第n控制单元输出端连接至所述镜像电流源阵列第n输出端。

本实用新型实施例还提供一种CMOS图像传感器读出电路，所述CMOS图像传感器读出电路包括：镜像电流源阵列、像素单元阵列、像素单元读出电路；

所述镜像电流源阵列第n输出端连接至第n像素单元；

所述像素单元读出电路与所述像素单元阵列相连接。

本实用新型实施例还提供一种适用于CMOS图像传感器的放大电路，适于配置于每列像素单元所述放大电路包括：运算放大器、第一电容、第二电容、放大器开关；

每一所述第一电容的两端中，其中一端连接所述放大器输入端，另一端用于连接CMOS图像传感器读出电路中每一列的所述像素单元读出电路输出端；

所述放大器第二电容两端分别与所述放大器输入端、输出端相连接；

所述放大器开关两端分别与所述放大器输入端、输出端相连接；

所述放大器电流偏置输入端与所述镜像电流源列输出端相连接。

可选的，所述放大器第一电容以及放大器第二电容用在P阱中制作的PMOS实现。

与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下优点：

将I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，将电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，使得I-V转换单元的输出电压可以保持在电容两端，断开开关可以避免参考电流源的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。

进一步，通过连接在所述V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间控制单元对镜像电流源的工作状态进行控制，使得镜像电流源在不需提供电流时不工作，从而减小功耗。

另外，本实用新型实施例中CMOS图像传感器读出电路的镜像电流源阵列在每个像素单元的偏置电流源栅端插入一个较小的开关和一个较小的电容，首先所有开关导通，对每列偏置电流源栅端电容进行充电，待电容上电压稳定后断开开关，电流源的偏置电压就分别保持在其栅端的小电容两端；在像素单元信号读出阶段，由于开关已断开，参考电流源及与之连接的晶体管产生的噪声对像素单元的偏置电压没有影响，从而避免了引入参考电流源和晶体管的噪声。同时，由于插入的小开关和小电容是局部的，当像素单元输出信号的幅度较大时，并不会通过电流源的栅源电容回踢到其它列电流源的栅端，也就不会影响到其它列像素单元的偏置电流，使得图像的高亮处所在行也不会异常，从而提升CMOS图像传感器的图像质量。

附图说明

图1是一种现有的镜像电流源；

图2是本实用新型实施例中一种镜像电流源；

图3是本实用新型实施例中另一种镜像电流源；

图4是本实用新型实施例中又一种镜像电流源；

图5是本实用新型实施例中再一种镜像电流源；

图6是本实用新型实施例中新一种镜像电流源；

图7是本实用新型实施例中一种镜像电流源阵列；

图8是本实用新型实施例中另一种镜像电流源阵列；

图9是本实用新型实施例中一种CMOS图像传感器读出电路；

图10是本实用新型实施例中一种CMOS图像传感器读出电路的控制方法的时序图；

图11是本实用新型实施例中一种放大电路；

图12是本实用新型实施例中一种PMOS in Nwell剖面示意图；

图13是本实用新型实施例中一种PMOS in Nwell电容的C-V曲线；

图14是本实用新型实施例中一种PMOS in Pwel剖面示意图；

图15是本实用新型实施例中一种PMOS in Pwell电容的C-V曲线。

具体实施方式

如前所述镜像电流源应用广泛，但简单的利用如图1所示的镜像电流源进行偏置，会引入参考电流源及晶体管的噪声。

本实用新型实施例将I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，将电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，使得I-V转换单元的输出电压可以保持在电容两端，断开开关可以避免参考电流源的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

图2是本实用新型实施例中一种镜像电流源，包括：I-V转换单元22、V-I转换单元25、开关23、电容24。I-V转换单元22第一输入端连接至所述参考电流源21输出端，I-V转换单元22电压输出端通过开关23接V-I转换单元25第一输入端，I-V转换单元22第二输入端P22接第一电压；电容24跨接于所述V-I转换单元25第一输入端和所述第一电压之间，V-I转换单元第二输入端p22连接至第一电压，V-I转换单元25电流输出端P21接所述镜像电流源输出端。I-V转换单元22根据参考电流源的不同大小的电流产生不同大小的输出电压，V-I转换单元25根据上述电压的控制通过端口P21输出不同大小的电流。将I-V转换单元22电压输出端通过开关23接V-I转换单元25第一输入端，将电容24跨接于所述V-I转换单元25第一输入端和所述第一电压之间，使得I-V转换单元22的控制电压可以保持在电容24两端，断开开关23可以避免参考电流源21及I-V转换单元22的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。

在具体实施中，参考电流源可以是带隙基准源。

在具体实施中，镜像电流源还包括：连接在所述V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间的控制单元；所述控制单元输入端连接至所述V-I转换单元电流输出端；所述控制单元控制端选择性连接至第二电压或第三电压；所述控制单元输出端连接至所述镜像电流源输出端。

图3是本实用新型实施例中另一种镜像电流源，可以看出，如图3所示的电流源中参考电流源31、I-V转换单元32、开关33、电容34以及V-I转换单元35与如图2所示的电流源中一致，在此不再赘述。如图3所示的电流源中还包括控制单元36，控制单元36的输入端连接至V-I转换单元35电流输出端；所述控制单元控制端P33选择性连接至第二电压或第三电压；控制单元输出端P31连接至所述镜像电流源输出端。控制单元36通过控制端P33连接至第二电压或第三电压控制镜像电流源的工作状态，在不需要提供镜像电流输出时，通过控制单元使得镜像电流源不工作，从而降低镜像电流源的功耗。

在具体实施中，镜像电流源还包括：第二控制单元；所述第二控制单元输入端连接至所述参考电流源输出端；所述第二控制单元输出端连接至所述I-V转换单元输入端；所述第二控制单元的控制电压输出端连接至所述第二电压。

图4是本实用新型实施例中又一种镜像电流源，如图4所示的电流源中参考电流源41、I-V转换单元43、开关44、电容45、V-I转换单元46以及控制单元47与如图3所示的电流源中一致，在此不再赘述。如图4所示的电流源中还包括第二控制单元42，第二控制单元42输入端连接至参考电流源41输出端；第二控制单元42输出端连接至I-V转换单元43输入端；第二控制单元42的控制电压输出端在电流源输出镜像电流时，为控制单元47提供第二电压。

在具体实施中，I-V转换单元包括：第一NMOS管；所述V-I单元包括：第二NMOS管；所述第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；所述第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端。

图5是本实用新型实施例中再一种镜像电流源，包括：参考电流源51、第一NMOS管52、开关53、电容54、第二NMOS管55。第一NMOS管52的漏极与栅极共同连接至参考电流源51的输出端；第一NMOS管52的栅极连接至开关53的一端；第一NMOS管52的源极通过端口P52接第一电压；第二NMOS管55的漏极通过端口P51作为镜像电流源输出端；第二NMOS管55的栅极连接至开关53的另一端，第二NMOS管55的源极通过端口P52接第一电压，电容54跨接于第二NMOS管55的栅极和端口P52之间。第一NMOS管52根据参考电流源51的不同大小的电流产生不同大小的输出电压，第二NMOS管55根据上述电压的控制通过端口P21输出不同大小的电流。将第一NMOS管52电压输出端通过开关23接第二NMOS管55第一输入端，将电容54跨接于所述第二NMOS管55第一输入端和所述第一电压之间，使得第一NMOS管52的控制电压可以保持在电容54两端，断开开关可以避免参考电流源51的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管52的噪声，提升镜像电流源的性能。

在本实用新型另一实施例中，所述I-V转换单元包括：所述第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；所述第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端；所述第三NMOS管的源极连接至所述控制单元输入端；所述第三NMOS管的栅极连接至所述控制单元控制端；所述第三NMOS管的漏极连接至所述控制单元输出端。

图6是本实用新型实施例中新一种镜像电流源，其中，参考电流源61、第一NMOS管62、开关63、电容64以及第二NMOS管65与如图5所示的镜像电流源一致，在此不再赘述。如图6所示的镜像电流源还包括第三NMOS管66，第三NMOS管66的源极连接至第二NMOS管65的漏极，第三NMOS管66的栅极通过控制端P63连接第二电压或第三电压，来控制镜像电流源的工作状态，第三NMOS管66的漏极作为镜像电流源的输出端。第三NMOS管66通过控制端P63连接至第二电压或第三电压控制镜像电流源的工作状态，在不需要提供镜像电流输出时，通过第三NMOS管66使得镜像电流源不工作，从而降低镜像电流源的功耗。

在具体实施中，连接至第一电压可以是接地。

在具体实施中，所述第二电压可以高于所述第三电压。

在具体实施中，可以用PMOS管替代NMOS管。所述第一电压由所述PMOS管决定。，所述第二电压低于所述第三电压。

在具体实施中，I-V转换单元、V-I转换单元、控制单元、第二控制单元共同组成的电流镜不仅包括简单的电流镜，例如图1中所示，也包括cascode结构、Wilson结构、high swing结构或其它结构的电流镜。

本实用新型实施例还提供一种镜像电流源阵列，包括：参考电流源、I-V转换单元、N个V-I转换单元、N个开关、N个电容，N为大于等于2的自然数；所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过第n开关接至第n个V-I转换单元第一输入端，1≤n≤N，所述I-V转换单元第二输入端连接至第一电压；所述第n电容跨接于第n个V-I转换单元第一输入端和所述接第一电压之间，所述每个V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，所述第n个V-I转换单元电流输出端接所述镜像电流源阵列第n输出端。

图7是本实用新型实施例中一种镜像电流源阵列，其中，N值为2，I-V转换单元为图中第一NMOS管72，第一V-I转换单元为NMOS管75，第二V-I转换单元为NMOS管78。对镜像电流源第一输出P71来说，将NMOS管72电压输出端也就是其栅极通过开关73接NMOS管75第一输入端，将电容跨接于所述NMOS管75第一输入端和所述第一电压之间，使得NMOS管72提供的控制电压可以保持在电容两端，断开开关可以避免参考电流源的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。同样的原理适于镜像电流源第二输出P72。另外，由于镜像电流源的每路输出均有各自不同的开关和电容，使得不同输出支路之间无相互影响，进一步提高了镜像电流源的性能。

在具体实施中，镜像电流源阵列还包括分别对应于N列像素单元的N个控制单元，所述N个控制单元分别连接在所述N个V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间；第n控制单元输入端连接至第n个V-I转换单元电流输出端，1≤n≤N；所述第n控制单元控制端分别选择性连接至第二电压或第三电压；所述第n控制单元输出端连接至所述镜像电流源阵列第n输出端。

图8是本实用新型实施例中一种镜像电流源阵列，其中，其中，N值为2，I-V转换单元为图中第一NMOS管84，第一个V-I转换单元为NMOS管86，第二个V-I转换单元MOS管88，第一个控制单元为NMOS管82，第二个控制单元为NMOS管83，两个控制单元均通过端口P83接入控制电压，对镜像电流源阵列的两路输出进行控制，使得镜像电流源阵列在不需提供电流时不工作，从而减小功耗。图中其余电路原理与前述镜像电流源阵列一致，在此不再赘述。

本实用新型实施例还提供一种CMOS图像传感器读出电路，包括：镜像电流源阵列、像素单元阵列、像素单元读出电路；所述镜像电流源阵列第n输出端连接至第n像素单元；所述像素单元读出电路与所述像素单元阵列相连接。

图9是本实用新型实施例中一种CMOS图像传感器读出电路，包含两列像素单元和有两路输出的镜像电流源阵列。从图中可以看出，第一像素单元91连接至镜像电流源阵列的第一输出端，第二像素单元92连接至镜像电流源阵列的第二输出端，像素单元读出电路93分别与第一像素单元和第二像素单元相连，用于读出像素单元数据。

为使本领域技术人员更好地理解和实现本实用新型，以下通过具体的控制方法介绍上述CMOS图像传感器读出电路的工作原理：如图9所示第n开关断开，所述控制单元控制端连接至所述第三电压；第n开关断开，所述控制单元控制端连接至所述第二电压；第n开关闭合；第n开关断开，对所述像素单元进行读操作。

图10是本实用新型实施例中一种CMOS图像传感器读出电路的控制方法的时序图，是一种针对如图9所示的CMOS图像传感器读出电路的控制方法，是以图9中第一列像素单元和镜像电流源阵列的第一列为例的时序图。图中S1处于低电平代表图9中开关S1断开，处于高电平代表开关S1闭合。假设初始状态各节点电压为0，在phi1阶段，开关S1断开，VN2为低，M1和M2工作在截止区，第一像素单元偏置电流为0；在phi2阶段，VN2为高，由于节点N1电压仍为0，M2工作在深线性区，节点N3电压会升高，电容分压使得节点N1的电压也升高；在phi3阶段，开关S1导通，参考电流源对节点N1进行充电，M1与M2均工作在饱和状态，第一像素单元偏置电流由M1决定；在phi4阶段，开关S1断开，M1的偏置电压通过电容C1保持，来自参考电流源及镜像管的噪声被断开，第一像素单元信号在这一阶段被读出；在phi5阶段，开关S1断开，VN2为低，节点N1电压会因S1断开时电荷注入稍微下降，M1工作在线性区，M2工作在截止区，第一像素单元偏置电流为0。对于整个CMOS图像传感器读出电路，工作时序也是周期性的经过phi2～phi5阶段，从工作时序可以看出，像素单元的信号在phi4阶段读出，不会受到来自参考电流源和镜像管噪声的影响；像素阵列仅在读出阶段被电流源偏置，读出阶段完毕后，偏置电流源电流为0，减小了功耗；而且，phi4阶段的充电是在phi3基础上进行的，充电时间会大大减少。

本实用新型实施例中CMOS图像传感器读出电路的镜像电流源阵列在每个像素单元的偏置电流源栅端插入一个较小的开关和一个较小的电容，首先所有开关导通，对每列偏置电流源栅端电容进行充电，待电容上电压稳定后断开开关，电流源的偏置电压就分别保持在其栅端的小电容两端；在像素单元信号读出阶段，由于开关已断开，参考电流源及与之连接的晶体管产生的噪声对像素单元的偏置电压没有影响，从而避免了引入参考电流源和晶体管的噪声。同时，由于插入的小开关和小电容是局部的，当像素单元输出信号的幅度较大时，并不会通过电流源的栅源电容回踢到其它列电流源的栅端，也就不会影响到其它列像素单元的偏置电流，使得图像的高亮处所在行也不会异常，从而提升CMOS图像传感器的图像质量。

本实用新型实施例还提供一种适用于CMOS图像传感器的放大电路，适于配置于每列像素单元，如图11所示，包括：运算放大器OP、第一电容C1、第二电容C2、放大器开关S1；在所述第一电容C1的两端中，其中一端连接所述运算放大器OP输入端，另一端适于连接至CMOS图像传感器像素单元信号输出端；运算放大器OP第二电容C2两端分别与所述运算放大器OP输入端、输出端相连接；放大器开关S11两端分别与所述运算放大器OP输入端、输出端相连接；运算放大器OP电流偏置输入端与所述镜像电流源列输出端相连接。

所述像素单元读出电路包括：镜像电流源阵列、像素单元阵列、像素单元读出电路；所述镜像电流源阵列第n输出端连接至第n像素单元；所述像素单元读出电路与所述像素单元阵列相连接。所述镜像电流源阵列，包括：参考电流源、I-V转换单元、N个V-I转换单元、N个开关、N个电容，N为大于等于2的自然数；所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过第n开关接至第n个V-I转换单元第一输入端，1≤n≤N，所述I-V转换单元第二输入端连接至第一电压；所述第n电容跨接于第n个V-I转换单元第一输入端和所述接第一电压之间，所述每个V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，所述第n个V-I转换单元电流输出端接所述镜像电流源阵列第n输出端。像素单元读出电路的具体结构及工作原理参见如图8中所示的镜像电流源阵列和图9中所示的CMOS图像传感器读出电路，在此不再赘述。

为了获得更好的图像质量及更高的速度，CMOS图像传感器读出电路中像素单元的信号往往先经过上述放大电路进行放大，再送至下一级。适用于CMOS图像传感器的放大电路的工作过程如下：首先开关S1闭合，C2上保存的电荷进行泄放；然后开关S1断开，运算放大器OP反馈重新建立后，像素单元的信号会被运算放大器OP反相放大输出至下一级，增益为C1与C2的比值。

本实用新型实施例还提供一种放大电路的控制方法，以如图11中放大电路为例：首先开关S1闭合，C2上保存的电荷进行泄放；然后开关S1断开，放大器反馈重新建立后，像素单元的信号会被放大器反相放大输出至下一级，增益为C1与C2的比值。

在具体实施中，放大器第一电容以及放大器第二电容用在P阱中制作的PMOS实现。一般的放大电路所采用的电容为PIP电容、MOM电容、MIM电容等，这些电容的方容值(单位面积的电容值)较小，实现一定容值的电容所耗费的面积较大；另外，采用PIP电容和MIM电容需要额外增加掩膜版，这些都增加了芯片的成本。基于此，提出了一种独特的电容用法，这种电容是通过PMOS in Pwell来实现的，即PMOS管制作在Pwell内。一般地，PMOS管制作在Nwell内，即PMOS in Nwell，其剖面示意图如图12所示。PMOS inNwell电容的C-V曲线如图13所示，横坐标为栅源电压，纵坐标为栅源电容，对电容容值要求不高时，可以用作偏置电压的的滤波电容等。当栅源电压从0向负变化时，PMOS in Nwell依次处于耗尽、弱反型、强反型状态，电容值在这三阶段剧烈变化，因此并不适合用作放大器的增益电容。如果把图13的C-V曲线向左平移，使曲线的平坦区开始于栅源电压为0的附近，则这种电容是可以用于放大器的。通过工艺仿真、测试，如图14所示的PMOS in Pwell电容的C-V曲线如图15所示，其平坦区开始于栅源电压为0的附近，在栅源电压为较负时C-V曲线很平坦，故PMOS in Pwell电容可以用作列放大电路的增益电容。更重要的是，当输入信号较小时，输入电容的栅源电压较负，处于C-V曲线的平坦区，而反馈电容的栅源电压在0附近，其容值小于平坦区时的值，故输入信号小时的增益略大于输入信号较大时的增益。因此，采用PMOS in Pwell电容天然具有反γ的优点，在暗场景时，增益略大，亮场景时，增益略小，更利于实现高动态图像。

本实用新型实施例将I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，将电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，使得I-V转换单元的控制电压可以保持在电容两端，断开开关可以避免参考电流源的噪声对镜像电流源的输出产生干扰，从而避免引入参考电流源及晶体管的噪声，提升镜像电流源的性能。通过连接在所述V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间控制单元对镜像电流源的工作状态进行控制，使得镜像电流源在不需提供电流时不工作，从而减小功耗。

另外，本实用新型实施例中CMOS图像传感器读出电路的镜像电流源阵列在每个像素单元的偏置电流源栅端插入一个较小的开关和一个较小的电容，首先所有开关导通，对每列偏置电流源栅端电容进行充电，待电容上电压稳定后断开开关，电流源的偏置电压就分别保持在其栅端的小电容两端；在像素单元信号读出阶段，由于开关已断开，参考电流源及与之连接的晶体管产生的噪声对像素单元的偏置电压没有影响，从而避免了引入参考电流源和晶体管的噪声。同时，由于插入的小开关和小电容是局部的，当像素单元输出信号的幅度较大时，并不会通过电流源的栅源电容回踢到其它列电流源的栅端，也就不会影响到其它列像素单元的偏置电流，使得图像的高亮处所在行也不会异常，从而提升CMOS图像传感器的图像质量。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种镜像电流源，其特征在于，包括：I-V转换单元、V-I转换单元、开关、电容；

所述I-V转换单元第一输入端连接至参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过开关接V-I转换单元第一输入端，所述I-V转换单元第二输入端接第一电压；

所述电容跨接于所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，所述V-I转换单元第二输入端连接至所述第一电压，所述V-I转换单元电流输出端为所述镜像电流源输出端。

2.根据权利要求1所述的镜像电流源，其特征在于，所述参考电流源包括带隙基准源。

3.根据权利要求1所述的镜像电流源，其特征在于，所述镜像电流源还包括：

控制单元，连接在所述V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间；

所述控制单元输入端连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述控制单元控制端选择性连接至第二电压或第三电压；

所述控制单元输出端连接至所述镜像电流源输出端。

4.根据权利要求3所述的镜像电流源，其特征在于，所述镜像电流源还包括：

第二控制单元；

所述第二控制单元输入端连接至所述参考电流源输出端；

所述第二控制单元输出端连接至所述I-V转换单元输入端；

所述第二控制单元的控制电压输出端连接至所述第二电压。

5.根据权利要求3所述的镜像电流源，其特征在于，所述I-V转换单元包括：

第一NMOS管；所述V-I单元包括：第二NMOS管；

所述第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；

所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；

所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；

所述第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；

所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端。

6.根据权利要求3所述的镜像电流源，其特征在于，所述控制单元包括：第三NMOS管；

第一NMOS管的漏极与栅极共同连接至所述I-V转换单元的第一输入端；

所述第一NMOS管的栅极连接至所述I-V转换单元的电压输出端；

所述第一NMOS管的源极连接至所述I-V转换单元的第二输入端；

第二NMOS管的漏极连接至所述V-I转换单元电流输出端；

所述第二NMOS管的栅极连接至所述V-I转换单元第一输入端；

所述第二NMOS管的源极连接至所述V-I转换单元第二输入端；

所述第三NMOS管的源极连接至所述控制单元输入端；

所述第三NMOS管的栅极连接至所述控制单元控制端；

所述第三NMOS管的漏极连接至所述控制单元输出端。

7.根据权利要求5或6所述的镜像电流源，其特征在于，所述第一电压包括：地。

8.根据权利要求6所述的镜像电流源，其特征在于，所述第二电压高于所述第三电压。

9.根据权利要求5或6所述的镜像电流源，其特征在于，用PMOS管替代NMOS管。

10.根据权利要求9所述的镜像电流源，其特征在于，所述第一电压由所述PMOS管决定。

11.根据权利要求9所述的镜像电流源，其特征在于，所述第二电压低于所述第三电压。

12.一种镜像电流源阵列，其特征在于，包括：参考电流源、I-V转换单元、N个V-I转换单元、N个开关、N个电容，N为大于等于2的自然数；

所述I-V转换单元第一输入端连接至所述参考电流源输出端，所述I-V转换单元电压输出端通过第n开关接至第n个V-I转换单元第一输入端，1≤n≤N，所述I-V转换单元第二输入端连接至第一电压；

第n所述电容跨接于第n个所述V-I转换单元第一输入端和所述第一电压之间，每个所述V-I转换单元第二输入端连接至第一电压，第n个所述V-I转换单元电流输出端接所述镜像电流源阵列第n输出端。

13.根据权利要求12所述的镜像电流源阵列，其特征在于，还包括分别对应于N列像素单元的N个控制单元，所述N个控制单元分别连接在所述N个V-I转换单元电流输出端与镜像电流源输出端之间；

第n控制单元输入端连接至第n个V-I转换单元电流输出端，1≤n≤N；

所述第n控制单元控制端分别选择性连接至第二电压或第三电压；

所述第n控制单元输出端连接至所述镜像电流源阵列第n输出端。

14.一种CMOS图像传感器读出电路，其特征在于，包括：如权利要求12或13所述的镜像电流源阵列、像素单元阵列、像素单元读出电路；

所述镜像电流源阵列第n输出端连接至第n像素单元；

所述像素单元读出电路与所述像素单元阵列相连接。

15.一种适用于CMOS图像传感器的放大电路，适于配置于每列像素单元，其特征在于，包括：运算放大器、第一电容、第二电容、放大器开关；

每一所述第一电容的两端中，其中一端连接所述放大器输入端，另一端用于连接权利要求14所述的CMOS图像传感器读出电路中每一列的所述像素单元读出电路输出端；

所述运算放大器第二电容两端分别与所述放大器输入端、输出端相连接；

所述运算放大器开关两端分别与所述放大器输入端、输出端相连接；

所述运算放大器电流偏置输入端与所述镜像电流源列输出端相连接。

16.根据权利要求15所述的放大电路，其特征在于，所述放大器第一电容以及放大器第二电容用在P阱中制作的PMOS实现。