CN217693280U - 一种分阶驱动电路及比较器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分阶驱动电路及比较器，分阶驱动电路包括P沟道型MOS管MP1、MP2、MP3，N沟道型MOS管MN1，电阻R1、R2；其中，MP1的源极接电源VDD，MP1的漏极接所述MP3的源极，MP1的漏极和MP3的源极的公共端接所述MP2的漏极，MP2的源极接电源VDD；MP3的漏极与电阻R1、电阻R2依次连接，电阻R2的另一端接地，MN1的漏极接电阻R1与电阻R2的公共端，MN1的源极接地。该分阶驱动电路能够分阶段输出电压，使得比较器的输入信号的噪声得以改善，输出信号噪声功率比提高。

Description

一种分阶驱动电路及比较器

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种分阶驱动电路及比较器。

背景技术

沟道电荷注入效应和馈通效应是导致图像传感器成像噪声的主要原因。由于这两个效应的存在使得图像传感器中的比较器的输入电压产生波动，其结果是每列像素所对应的比较器的输出噪声不一样。就目前百万像素级的CIS处理芯片而言，需要配置上千个比较器，这样就使得输出的噪声信号占比较高，对图像传感器的画质产生严重的影响。此外，随着精度的不断提高，有效信号被放大的同时噪声信号也随之被放大。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是在沟道电荷注入效应和馈通效应的影响下，比较器的输出信号的信噪比不高，影响成像质量。

为解决上述问题，本实用新型的第一方面在于，提供一种分阶驱动电路包括：P沟道型MOS管MP1、MP2、MP3，N沟道型MOS管MN1，电阻R1、R2。其中，MP1的源极接电源VDD，MP1的漏极接MP3的源极，所述MP1的漏极和MP3的源极的公共端接MP2的漏极，MP2的源极接电源VDD；所述MP3的漏极与电阻R1、电阻R2依次连接，电阻R2的另一端接地，MN1的漏极接电阻R1与电阻R2的公共端，MN1的源极接地。所述MP1的栅极、所述MP2的栅极、所述MP3的栅极、所述MN1的栅极分别接控制信号线Current、Input2、Input1、SW；所述MP3的漏极和所述电路R1的公共端接输出信号Control1。

另一方面，本实用新型还提供一种比较器，包括运算放大器、等值电容C1、C2，还包括所述分阶驱动电路，其输出信号Control1输入运算放大器中。本实用新型的有益效果为：通过分阶驱动电路控制Control1电压的大小，在Control1电压解除的瞬间，电压变化幅度减小，进而对比较器的输入电压的影响较小，比较器的输出信号的噪声得到改善，SNR提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1本实用新型一实施例的分阶驱动电路的结构示意图；

图2本实用新型一实施例的比较器结构示意图。

具体实施方式

以下结合各个附图对实用新型提出的内容进行详细的实施说明。

沟道电荷注入效应是指MOS管在关闭瞬间，沟道内的载流子会注入到MOS管的源极和漏级从而影响这两端的电压。而馈通效应是指MOS管的栅极电压变化时也会影响MOS管的源极和漏极的电压。由于这两种效应的影响，使得比较器的输出信号信噪比不高，严重影响成像质量。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种分阶驱动电路能够分阶输出电压，使得电压的变化幅度变小。此外，包含该分阶驱动电路的比较器，能够尽可能地减小比较器输入信号的波动，使得噪声信号得到改善，信噪比提高。

以下对照图1对本实用新型的分阶驱动电路的具体电路结构进行详细说明：

本实用新型的分阶驱动电路包括：P沟道型MOS管MP1、MP2、MP3，N沟道型MOS管MN1，电阻R1、R2。其中，MP1的源极接电源VDD，MP1的漏极接MP3的源极，所述MP1的漏极和MP3的源极的公共端接MP2的漏极，MP2的源极接电源VDD；所述MP3的漏极与电阻R1、电阻R2依次连接，电阻R2的另一端接地，MN1的漏极接电阻R1与电阻R2的公共端，MN1的源极接地。控制信号线Current、Input2、Input1、SW分别接MP1的栅极、MP2的栅极、MP3的栅极、MN1的栅极；所述MP3的漏极和电阻R1的公共端接输出信号Control1。

该分阶驱动电路的工作原理是：第一阶段，控制信号Input1和Input2为高电平，MP2和MP3关闭，此时输出信号control1为低电平；第二阶段，Input1和Input2为低电平，由于MP2的内阻低于MP1的内阻，电流流向为：VDD→MP2→MP3→R1→R2→VSS，此时MP2和MP3基本不消耗电压，不论MN1是开或关，输出信号Control1的电压基本等于VDD。然后将Input2置为高电平，同时Input1为低电平，当MN1开启，电流流向为：VDD→MP1→MP3→R1→R2→VSS，此时Control1的电压取决于MP1和电阻R1+R2的电阻分压；当MN1关闭，电流流向为：VDD→MP1→MP3→R1→VSS，此时Control1的电压取决于MP1和电阻R1的电阻分压。由此通过控制MN1的开与关，达到调节Control1电压大小的目的。第三阶段，将Input1和Input2置为高电平，MP2和MP3关闭，此时Control1的输出为低。

图2示出具有分阶驱动电路的比较器结构，该比较器包括：运算放大器、等值电容C1、C2，分阶驱动电路，输入信号分别为IN1、IN2和Control1，输出信号为Output。

需要说明的是，所述运算放大器具有本领域公知的结构，由多级耦合放大电路组成，具有比较输入电压与参考电压的功能，在此不做赘述。通过以上改进，本发明能够提高比较器输出信号的信号噪声功率比，其原理是：

对沟道电荷注入效应而言，假设传统驱动电路Control1的电压变化范围为C，而通过本发明分阶驱动电路所产生的Control1的电压先是A，保持一段时间后再变化为电压B，其中A+B=C，这样使得控制信号Control1解除瞬间电压的变化只有B，且B＜C，最终使得能够向MOS管的源极、漏极注入的电荷相对地减少，使得进入比较器的输入信号的噪声得到一定程度上的改善。

其次，对于馈通效应而言，由于MOS管栅极的电压变化会影响到MOS管源极和漏极的电压。假设传统驱动电路Control1的电压变化范围为C，而改进后的分阶驱动电路所产生的Control1的电压先是A，再是B，且A+B=C，这就使得分阶驱动的电压变化量较传统驱动电路的电压变化量要小，进入比较器输入端的信号的噪声能够相应地减小。

综上，沟道电荷注入效应和馈通效应所产生的噪声都受驱动电路Control1的电压绝对值影响。当Control1的电压降低以后，由这两种效应所引起的噪声能够得到降低，最终使得比较器的输出的信号噪声功率比SNR得到提高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种分阶驱动电路，其特征在于，该电路包括：P沟道型MOS管MP1、MP2、MP3，N沟道型MOS管MN1，电阻R1、R2；

其中，所述MP1的源极接电源VDD，所述MP1的漏极接所述MP3的源极，所述MP1的漏极和所述MP3的源极的公共端接所述MP2的漏极，所述MP2的源极接电源VDD；所述MP3的漏极与所述电阻R1、所述电阻R2依次连接，所述电阻R2的另一端接地，所述MN1的漏极接所述电阻R1与所述电阻R2的公共端，所述MN1的源极接地；

所述MP1的栅极、所述MP2的栅极、所述MP3的栅极、所述MN1的栅极分别接控制信号线Current、Input2、Input1、SW；所述MP3的漏极和所述电路R1的公共端接输出信号Control1。

2.一种比较器结构，包括运算放大器、等值电容C1、C2，其特征在于，该比较器还包括如权利要求1所述的分阶驱动电路，其输出信号Control1输入所述运算放大器中。

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