dummy像元

cmos圖像傳感器中dummy像元的概念

圖3 通過dummy 像元產(chǎn)生的自適應(yīng)斜坡產(chǎn)生電路參考電壓示意圖
Fig. 3 Diagram of reference voltage of adaptive ramp generator circuit generated by dummy pixel
圖3 中，中間部分（黃色區(qū)域）的電路表示有效像元陣列，有效像元陣列四周的電路表示dummy 像元。一般，CMOS 圖像傳感器為了保證有效像元電路的性能，會(huì)在有效像元陣列四周放置dummy 像元，dummy 像元在電路結(jié)構(gòu)、功能和性能等方面與有效像元是相同的，只起匹配作用。圖3 中頂部和底部的dummy 像元分別用來產(chǎn)生斜坡參考電壓Vref_H 和Vref_L。由于Vref_H 和Vref_L 均是利用dummy像元產(chǎn)生，因此沒有額外增加芯片版圖面積。

圖4 是通過采集dummy 像元輸出信號(hào)獲得Vref_H 和Vref_L 的原理圖。其中，VDD 表示電源電壓，TX 表示TG 管柵極控制信號(hào)，RST 表示復(fù)位管柵極控制信號(hào)，RS 表示行選開關(guān)控制信號(hào)，COUNTER 表示12 bit 數(shù)字計(jì)數(shù)器，CLK 表示時(shí)鐘信號(hào)。圖4 中左側(cè)電路為dummy 像元電路（dummy pixel unit），中間部分為12 bit 單斜式ADC（singleslope ADC，SS-ADC）電路，右側(cè)為6 bit DAC電路。

如圖4 所示，斜坡參考電壓產(chǎn)生電路工作過程如下：采用最大強(qiáng)度光照射像元陣列，當(dāng)開關(guān)Sa 閉合Sb打開時(shí)，首先由12 bit 單斜式ADC 采集有效像元陣列頂部的dummy 像元輸出電壓，然后通過時(shí)鐘信號(hào)掃描的方式驅(qū)動(dòng)右側(cè)6 bit DAC 電路輸出對(duì)應(yīng)的參
考電壓，當(dāng)參考電壓與dummy 像元輸出電壓相等時(shí)，將12 bit SS-ADC 輸出的數(shù)字碼存儲(chǔ)在寄存器LATCH_H 中，再通過12 bit DAC 將寄存器LATCH_H 中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，最后得到斜坡參考電壓Vref_L；在無光照情況下，當(dāng)開關(guān)Sb 閉合Sa打開時(shí)，同樣的原理，通過SS-ADC 采集有效像元陣列底部的dummy 像元輸出電壓可以得到斜坡參考電壓Vref_H。由于12 bit DAC 輸出的參考電壓Vref_H 及Vref_L 驅(qū)動(dòng)能力較弱，因此需要在Vref_H 和Vref_L 后面增加一級(jí)模擬緩沖器驅(qū)動(dòng)電路（非電路主要部分，故未在圖4 中給出），以提高斜坡參考電壓的驅(qū)動(dòng)能力。

參考文獻(xiàn)：
[1]李闖澤,韓本光,何杰,吳龍勝.一種用于CMOS圖像傳感器的高精度抗輻射自適應(yīng)斜坡產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)[J/OL].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2020(03):304-314[2020-05-26].https://doi.org/10.14188/j.1671-8836.2019.0055.

總結(jié)

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