圖像傳感器的信號讀出電路、模塊及方法
2023-10-06 23:00:34 4
專利名稱：圖像傳感器的信號讀出電路、模塊及方法
技術領域：
本發明涉及電子電路，並且更具體地涉及圖像傳感器的信號讀出電路、模塊及方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發展，圖像傳感器已廣泛應用於各種需要進行數字成像的領域，例如數位照相機、數碼攝像機等電子產品中。根據光電轉換方式的不同，圖像傳感器通常可以分為兩類電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CM0Q圖像傳感器。其中，CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低、生產成本低等優點，因此，CMOS圖像傳感器易於集成在例如手機、筆記本電腦、平板電腦等便攜電子設備中，作為提供數字成像功能的攝像模組使用。CMOS圖像傳感器的像素單元通常採用3T結構和4T結構，用於響應於像素單元的感光而產生相應的電信號，也即用於圖像傳感器的信號讀出。以4T結構為例，如圖1所示， 4T結構的像素單元10中包含4個電晶體，分別是傳輸電晶體11、復位電晶體12、源跟隨電晶體13和選通電晶體14。在選通電晶體14開啟(即該像素所在的行被選通)的初始階段， 傳輸電晶體11關閉，經過一段時間的感光後，光生載流子存儲在光電二極體15中；然後，開啟復位電晶體12，對浮置擴散點102復位，源跟隨電晶體13的源端的電壓跟隨柵極電壓的變化，從而電路10在輸出端103輸出一個復位電平；接著，關閉復位電晶體12，開啟傳輸電晶體11，將光電二極體15中的光生電荷傳輸到浮置擴散點102上，從而浮置擴散點102的電平產生變化，源跟隨電晶體13的源端的電壓跟隨柵極電壓的變化，從而電路10在輸出端 103輸出一個信號電平；與該像素單元10電學連接的信號處理電路(未示出)對該復位電平和信號電平進行比較等操作，即得到光電轉化產生的信號。在此過程中，信號的幅度與浮置擴散點102得到的復位電平的高低有關，復位電平越高就越有利於獲得較大的信號幅度。然而，由於復位電晶體12固有的閾值損失等問題，在復位過程中，通常不能將電源電平無損失地傳輸到浮置擴散點102，因此將導致圖像傳感器的動態範圍不夠大。
發明內容
可見，需要提供一種圖像傳感器的信號讀出電路，該電路能夠對浮置擴散點復位到足夠高的電平。根據本發明的一個方面，提供了一種圖像傳感器的信號讀出模塊，包括復位電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於浮置擴散點，另一個端部耦接於復位電壓，以及復位信號調整模塊，耦接於所述柵極，所述復位信號調整模塊配置為在對所述浮置擴散點進行復位的預定時間內，給所述柵極提供較高的柵極電壓，使得所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於所述復位電壓。由於在對所述浮置擴散點進行復位的預定時間內，所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於所述復位電壓，因此克服了由於閾值損失而使得浮置擴散點的電平不能提高到復位電壓的缺陷。根據本發明的另一個方面，提供了一種圖像傳感器的信號讀出電路，包括復位電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個耦接於浮置擴散點，另一個耦接於選通信號，所述柵極耦接於復位信號，其中，所述選通信號用於選通所述復位電晶體所在的像素，所述復位信號用於對所述浮置擴散點復位；以及復位信號調整模塊，用於將所述復位電晶體耦接於所述復位信號，所述復位信號調整模塊包括調整電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於所述復位電晶體的所述柵極，所述調整電晶體的所述柵極耦接於電源；以及切換模塊，配置為響應於控制信號從而使得當所述復位電晶體所在的像素被選通時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於電源，以及當所述像素的信號電荷被朝向所述浮置擴散點轉移時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於所述復位信號。由於當所述復位電晶體所在的像素被選通時，選通信號通過復位電晶體端部與柵極之間的寄生電容饋通到柵極併疊加在選通之前復位電晶體的柵極電壓上，由此得到了增高的柵極電壓，並且由於所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於電源，因此該調整電晶體的導通電阻較大，進而該調整電晶體提供了較大的RC延遲，使得增高的柵極電壓能夠維持，從而浮置擴散點能夠被復位到與選通信號大致相同的電平。根據本發明的又一個實施例，提供了一種用於圖像傳感器像素的信號讀出的方法，包括在通過復位電晶體對所述圖像傳感器像素的浮置擴散點進行復位的預定時間內， 給所述復位電晶體的柵極提供較高的柵極電壓，使得所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓。
通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，能夠更容易地理解本發明的特徵、目的和優點。其中，相同或相似的附圖標記代表相同或相似的裝置圖1示出了一種現有的圖像傳感器的像素單元的基本結構，圖2示出了根據本發明的一個實施例的圖像傳感器的信號讀出模塊，圖3示出了圖2的信號讀出模塊的一個示例性的運行方式，圖4示出了圖2的信號讀出模塊的另一個示例性的運行方式，圖5示出了圖2的信號讀出模塊的一個示例性的實現方式，圖6示出了圖5的信號讀出模塊的一個示例性的運行方式，圖7示出了圖5的信號讀出模塊的一個示例性的具體構成，圖8示出了圖5的信號讀出模塊的另一個示例性的具體構成，圖9示出了根據本發明的另一個實施例的圖像傳感器的信號讀出模塊，圖10示出了圖9的信號讀出模塊的一個示例性的運行方式，圖11示出了圖9的信號讀出模塊的一個示例性的構成，圖12示出了圖11的信號讀出模塊的一個示例性的運行方式。
具體實施方式
在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例並不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發明的範圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述並非限制性的，且本發明的範圍由所附的權利要求所限定。CMOS圖像傳感器通常採用3T或4T的像素結構。3T像素結構是指在CMOS圖像傳感器像素陣列的每一個像素中，除了用於感光的光電二極體外，還包括3個電晶體，分別是復位電晶體、源跟隨電晶體以及行選擇電晶體。4T像素結構則在3T像素結構的基礎上進一步增加了一個傳輸電晶體。對於本發明的信號處理電路及處理方法，其既可以對3T像素結構圖像傳感器的信號進行處理，也可以對4T像素結構圖像傳感器的信號進行處理，在下面的實施例中，僅以4T像素結構為例進行說明，但應認識到，包括3T像素結構或其他像素結構在內的其他類型的圖像傳感器亦屬於本發明的範圍。根據本發明的一個實施例，提供了一種用於圖像傳感器像素的信號讀出的方法， 包括在通過復位電晶體對該圖像傳感器像素的浮置擴散點進行復位的預定時間內，給該復位電晶體的柵極提供較高的柵極電壓，使得該柵極電壓與該復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓。由於該柵極電壓與該復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓，復位電壓能夠經由該復位電晶體無損失地傳輸到該浮置擴散點。以下結合附圖描述可以用於實施該方法的圖像傳感器的信號讀出模塊。圖2示出了根據本發明的一個實施例的圖像傳感器的信號讀出模塊20。該示例的信號讀出模塊20包括傳輸電晶體21，復位電晶體22，源跟隨電晶體23，選通電晶體M，光電二極體25，復位信號調整模塊26。如圖所示，復位電晶體22的一端接收復位電壓201，例如VDD，另一端耦接於浮置擴散點202，柵極通過復位信號調整模塊沈耦接於復位信號204， 以下結合圖3、圖4描述圖2的信號讀出模塊20的工作過程。圖3示出了圖2的信號讀出模塊20的一個示例性的運行方式。如圖所示，在時刻 t31，選通信號206有效，與信號讀出模塊20相關聯的像素被選通，同時復位信號調整模塊 26給復位電晶體22的柵極提供調整的復位信號205並且在時間T31內保持復位信號205 在提高的電平水平，源跟隨電晶體23的源端的電壓跟隨柵極電壓的變化，從而電路20在輸出端203輸出一個復位電平，在時刻t32，該調整的復位信號205變為低電平，即結束對浮置擴散點202的復位操作；在從時刻t33至時刻t34的時段T32內，傳輸信號207有效，光電二極體25中的信號電荷被朝向浮置擴散點202傳輸，從而浮置擴散點202的電平產生變化，源跟隨電晶體23的源端的電壓跟隨柵極電壓的變化，從而電路20在輸出端203輸出一個信號電平；與該電路20電學連接的信號處理電路(未示出)對該復位電平和信號電平進行比較等操作，即得到光電轉化產生的信號。在時刻t35選通信號206變為低電平，與信號讀出模塊20相關聯的像素被關斷。如圖所示，由於在時間T31內經過調整的復位信號205相對於初始的復位信號204 是提高的，復位電壓201能夠經由復位電晶體22無損失地傳輸到浮置擴散點202。具體地， 信號205被提供給復位電晶體22的柵極，並且在對浮置擴散點202進行復位的時間內，給該柵極提供較高的柵極電壓，該柵極電壓與復位電晶體22的閾值電壓的差值高於或者等於該復位電晶體22的漏端所接收的復位電壓201，因此，直到浮置擴散點202的電平被拉高
6到復位電壓201時，復位電晶體22不會截止。圖4示出了圖2的信號讀出模塊20的另一個示例性的運行方式。如圖所示，復位信號204和調整的復位信號205是位於選通信號206的有效期間的脈衝信號，在從時刻t41 到時刻t42的時間T41內對浮置擴散點202進行復位，在此時間內調整的復位信號205相對於初始的復位信號204是提高的，調整的復位信號205的電平與復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓201。例如，復位電壓201為3. 5V，復位電晶體22的閾值電壓為0. 7V，調整的復位信號205的電平高於或者等於4. 2V (例如5V)，從而在對浮置擴散點 202進行復位的期間，復位電壓201可以無損失的傳輸到浮置擴散點202。需要說明的是，圖4示出的復位信號204和調整的復位信號205的脈衝寬度是相同的。本領域的技術人員理解，調整的復位信號205的脈衝寬度可以不同於復位信號204 的脈衝寬度，調整的復位信號205可以相對於復位信號204有適度的偏移，只要滿足以下條件即可在對浮置擴散點202進行復位的預定時間內，調整的復位信號205的電平與復位電晶體22的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓201。此處，「預定時間」可以是對浮置擴散點202進行復位的時間，例如T31 (圖3)、T41 (圖4)，或者是對浮置擴散點202進行復位的時間的一部分，該「預定時間」足夠長從而使得復位電壓201能夠傳輸到浮置擴散點202。圖5示出了圖2的信號讀出模塊的一個示例性的實現方式。如圖所示，復位電晶體22的漏端接收的復位電壓501是復位電壓脈衝，復位信號調整模塊沈包括調整電晶體 51和切換模塊52，其中，調整電晶體51包括端部511、端部512以及柵極513，端部511耦接於復位電晶體22的柵極，調整電晶體51的柵極513耦接於電源VDD，另一個端部512通過切換模塊52耦接至電源Vdd或者復位信號204。由於調整電晶體51的柵極513耦接於電源VDD，且調整電晶體51為NM0S，調整電晶體51 —直處於開啟狀態。圖6示出了圖5的信號讀出模塊50的一個示例性的運行方式。在運行中，切換模塊52響應於控制信號502從而使得在控制信號502為低電平時調整電晶體51的端部512 耦接於電源VDD，在控制信號502為高電平時調整電晶體51的端部512耦接於復位信號204 ； 即在圖中示出的時間內，在時刻t63之前和時刻t64之後，調整電晶體51的端部512耦接於電源VDD，在時刻t63和時刻t64之間，調整電晶體51的端部512耦接於復位信號204。圖(b)示出了調整電晶體51的端部512耦接於電源Vdd的情形，假設Vdd為3. 5V， 調整電晶體51的閾值電壓為0. 7V，那麼端部511的電壓約為2. 8V,也即加載在復位電晶體 22的柵極的初始電壓約為2. 8V。由於此時調整電晶體51的端部512的電壓與柵極513的電壓相同，調整電晶體51的導通電阻非常大，調整電晶體51的端部511可以看作是浮置的，當復位電晶體22的端部接收復位電壓脈衝501時，該脈衝501通過復位電晶體22的柵漏電容饋通到復位電晶體22的柵極併疊加在柵極的初始電壓2. 8V上，其結果是，復位電晶體22的柵極的電壓被提高至大約5V左右，該值與復位電晶體22的閾值電壓的差值高於復位脈衝501的高電平3. 5V，並且，由於調整電晶體51此時的導通電阻非常大，該提高的柵極電壓能夠被保持，從而使得3. 5V能夠無損失地傳輸到浮置擴散點202。圖(c)示出了調整電晶體51的端部512耦接於復位信號204的情形。在時刻t63 至時刻t64內，復位信號604處於低電平，因此，調整電晶體51的柵源電壓較大，由於電晶體的導通電阻和柵源電壓成反比，此時調整電晶體51的導通電阻較小，因此調整電晶體51 的端部511的電壓能夠在較短時間內拉至低電平，可以近似認為復位電晶體22在時刻t63被關閉。接著，在傳輸信號607的控制下傳輸電晶體21被開啟，浮置擴散點202的電平從復位電平變為信號電平。圖6的示例性的運行方式的實質是在進行復位的預定時間內，在復位電晶體的柵極與復位信號之間提供大於第一預定值的第一 RC延遲，並且在復位電晶體的一個端部提供復位電壓脈衝，從而在復位電晶體的柵極得到提高的柵極電壓並且該提高的柵極電壓可以被保持；在結束對復位電晶體的復位操作後，在復位電晶體的柵極和復位信號之間提供低於第二預定值的第二 RC延遲，從而復位電晶體的柵極電壓可以較快第被拉到低電平以實現復位電晶體的關斷。本領域的技術人員理解，第一預定值越大，復位電晶體的柵極與復位信號之間的第一 RC延遲越長，從而復位電晶體的柵極電壓可以被保持的時間越長；第二預定值越小， 復位電晶體的柵極與復位信號之間的第二 RC延遲越短，從而復位電晶體的柵極電壓可以被更快速地拉至低電平。該第一預定值和第二預定值可以根據需要來確定。圖7示出了圖5的信號讀出模塊50的一個示例性的具體構成。為簡明目的，圖7 僅示出了復位信號調整模塊和復位電晶體。如圖所示，切換模塊52包括PMOS電晶體71和第二 NMOS電晶體72，PM0S電晶體71的端部711和NMOS電晶體72的端部721分別耦接調整電晶體51的端部512，PMOS電晶體71的端部712耦接電源VDD，NMOS電晶體72的端部 722耦接復位信號204，PMOS電晶體71的柵極713和NMOS電晶體72的柵極723分別耦接控制信號502。仍參考圖6，當控制信號502位於低電平時，PMOS電晶體71開啟，NMOS電晶體72 關閉，因此調整電晶體51的端部512耦接於電源Vdd ；當控制信號502位於高電平時，NMOS 電晶體72開啟，PMOS電晶體71關閉，因此調整電晶體52的端部耦接於復位信號204。需要說明的是，圖5的切換模塊52可以具有不同的構成。圖8示出了圖5的切換模塊52的另一個示例性的構成。為簡明目的，圖8僅示出了復位信號調整模塊和復位電晶體。如圖所示，切換模塊52包括PMOS電晶體71，第二 NMOS電晶體72，以及第二 PMOS電晶體81，第二 PMOS電晶體81和第二 NMOS電晶體72並聯，該第二 PMOS電晶體81的柵極813 耦接於與控制信號502反相的信號801，該信號801可以通過，例如，切換模塊52內的一個反相器(未示出)得到。仍參考圖6，當控制信號502位於低電平時，PMOS電晶體71開啟，NMOS電晶體72 以及PMOS電晶體81關閉，因此調整電晶體51的端部512耦接於電源Vdd ；當控制信號502 位於高電平時，NMOS電晶體72以及PMOS電晶體81開啟，PMOS電晶體71關閉，因此調整電晶體52的端部耦接於復位信號204。作為圖2的一個替換例，圖9根據本發明的另一個實施例的圖像傳感器的信號讀出模塊90，如圖所示，復位電晶體92的端部接收的復位電壓901即為選通信號，並且，如圖 9所示，該示例性的信號讀出模塊90可以不包括圖2中的選通電晶體M，在該例子中復位電晶體92即起到復位的作用又起到選通的作用。圖10示出了圖9所示的信號讀出模塊90的運行過程的另一個例子，下面結合圖 10描述信號讀出模塊90的運行。在該例子中，復位電壓901包括選通信號，在運行中，切換模塊962響應於控制信號963從而使得在控制信號963為低電平時調整電晶體961的端部972耦接於電源VDD，在控制信號963為高電平時調整電晶體961的端部972耦接於復位信號904 ；即在圖中示出的時間段內，在時刻1102之前和時刻1103之後，調整電晶體961 的端部972耦接於電源VDD，在時刻tl02和時刻tl03之間，調整電晶體961的端部972耦接於復位信號604。圖(b)示出了調整電晶體961的端部972耦接於電源Vdd的情形，假設Vdd為3.5V， 調整電晶體961的閾值電壓為0. 7V，那麼端部971的電壓約為2. 8V，也即加載在復位電晶體92的柵極的初始電壓約為2. 8V。由於此時調整電晶體961的端部972的電壓與柵極973 的電壓相同，調整電晶體961的導通電阻非常大，調整電晶體961的端部971可以看作是浮置的，當復位電晶體92的端部接收復位電壓脈衝901時，該脈衝901通過復位電晶體92的柵漏電容饋通到復位電晶體92的柵極併疊加在柵極的初始電壓2. 8V上，其結果是，復位電晶體92的柵極的電壓被提高至大約5V左右，該值與復位電晶體92的閾值電壓的差值高於復位脈衝901的高電平3. 5V，並且，由於調整電晶體961此時的導通電阻非常大，該提高的柵極電壓能夠被保持，從而使得3. 5V能夠無損失地傳輸到浮置擴散點902。圖(c)示出了調整電晶體961的端部972耦接於復位信號904的情形。在時刻 tl02至時刻tl03內，復位信號904處於低電平，因此，調整電晶體961的柵源電壓較大，由於電晶體的導通電阻和柵源電壓成反比，此時調整電晶體961的導通電阻較小，因此調整電晶體961的端部971的電壓能夠在較短時間內拉至低電平，可以近似認為復位電晶體92 在時刻tl02被關閉。接著，在傳輸信號907的控制下傳輸電晶體91被開啟，浮置擴散點 902的電平從復位電平變為信號電平。從以上描述可以看出，圖9所示的信號讀出模塊90可以使得復位電晶體92 —端接收的復位電壓901能夠無損失的傳輸到浮置擴散點902，從而相對於圖1的信號讀出模塊 10提高了圖像傳感器的動態範圍。除了上述優點，圖9所示的信號讀出模塊90可以不包括選通電晶體，由復位電晶體92實現復位和選通的功能，因此相對於圖1的信號讀出模塊10減少了像素電路面積。本領域的技術人員理解，圖9的切換模塊962可以具有多種構成，圖7和圖8所示出的切換模塊52的電路構成也適用於圖9的切換模塊962。圖11示出了圖9的信號讀出模塊90的一個示例性的構成。如圖11所示，信號讀出電路110包括復位信號調整模塊和復位電晶體111。其中，復位信號調整模塊包括調整電晶體111，以及由PMOS電晶體112、第二 PMOS電晶體113、第二 NMOS電晶體114構成的切換模塊，其中，該切換模塊的控制信號與復位電晶體92的復位電壓分別包括選通信號1101。 選通信號1101由復位電晶體92的一個端部接收，並且為了控制切換模塊，選通信號1101 被施加在電晶體112、114的柵極，選通信號1101的反相信號1102被施加在電晶體113的柵極。以下結合圖12說明圖11的信號讀出電路110的一個示例性運行方式。如圖12所示，在時刻tl21之前，控制信號1101位於低電平，電晶體112開啟，電晶體113、114關閉，切換模塊將調整電晶體111的端部耦接至電源VDD，如圖12(b)所示，假設Vdd為3. 5V，調整電晶體111的閾值電壓為0. 7V，此時調整電晶體111耦接至復位電晶體的端部的電壓約為2. 8V，此時調整電晶體111的耦接至電源Vdd的端部電壓與柵極電壓相等，此時調整電晶體111的導通電阻非常大，調整電晶體111的耦接至復位電晶體22的端部看作是浮置的；在時刻tl21和tl22之間，控制信號1101位於高電平，電晶體112關閉， 電晶體113、114開啟，切換模塊將調整電晶體111的端部耦接至復位信號1104，如圖12(c)
9所示，由於此時復位信號1104位於高電平，調整電晶體111仍然保持高的導通電阻。當復位電壓1101在時刻tl21從低電平變為高電平時，該信號通過復位電晶體92 的柵漏電容饋通到柵極並且疊加在柵極的初始電壓2. 8V上，由此得到提高的柵極電壓(大約為5V)，由於柵極電壓與復位電晶體92的閾值電壓的差值大於復位電壓1101的值3. 5V, 並且由於調整電晶體111此時的導通電阻非常大，該提高的柵極電壓能夠被保持，因此復位電壓1101可以無損失的傳輸到浮置擴散點902。當復位信號1104在時刻tl22從高電平變為低電平時，調整電晶體111的柵源電壓較大，由於電晶體的導通電阻和柵源電壓成反比，此時調整電晶體111的導通電阻較小， 因此調整電晶體111的耦接至復位電晶體92的端部的電壓(即復位電晶體92的柵極電壓)能夠在較短時間內拉至低電平，可以近似認為復位電晶體92在時刻tl22被關閉。接著，在傳輸信號207的控制下傳輸電晶體91被開啟，浮置擴散點902的電平從復位電平變為信號電平。以上結合圖2至圖12描述了根據本發明的復位信號調整模塊的示例性實施方式， 需要說明的是，根據本發明的復位信號調整模塊實施方式不限於此，根據本發明的復位信號調整模塊可以採用任何適合的方式實現，例如，可以採用例如電荷泵的升壓轉換器在對浮置擴散點進行復位期間將復位電晶體的柵極電壓升壓轉換到適合的水平，該水平使得復位電晶體柵極的電壓與閾值電壓的差值大於或者等於復位電壓。根據本發明的一個實施例，提供了一種圖像傳感器，包括以上描述的任意一種信號讀出模塊或電路。在一個例子中，該圖像傳感器的位於同一行的各個像素共用以上描述的任意一種復位信號調整模塊，在復位信號調整模塊包括調整電晶體的情況下，該調整電晶體的一個端部分別耦接於該同一行的各個像素的復位電晶體的柵極，從而提供經過調整的復位信號。在本公開中，為示範目的，電路實施例的運作參照方法實施例描述。然而，應該理解本公開中電路的運作和方法的實現互相獨立。也就是說，所公開的電路實施例可以依照其他方法運作，所公開的方法實施例可以通過其他電路實現。儘管在附圖和前述的描述中詳細闡明和描述了本發明，應認為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本發明不限於所上述實施方式。那些本技術領域的一般技術人員可以通過研究說明書、公開的內容及附圖和所附的權利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權利要求中，措詞「包括」不排除其他的元素和步驟，並且措辭「一個」不排除複數。在發明的實際應用中，一個零件可能執行權利要求中所引用的多個技術特徵的功能。權利要求中的任何附圖標記不應理解為對範圍的限制。
權利要求
1.一種圖像傳感器的信號讀出電路，包括復位電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個耦接於浮置擴散點，另一個耦接於選通信號，所述柵極耦接於復位信號，其中，所述選通信號用於選通所述復位電晶體所在的像素，所述復位信號用於對所述浮置擴散點復位，以及復位信號調整模塊，用於將所述復位電晶體耦接於所述復位信號，所述復位信號調整模塊包括調整電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於所述復位電晶體的所述柵極，所述調整電晶體的所述柵極耦接於電源，以及切換模塊，配置為響應於控制信號從而使得當所述復位電晶體所在的像素被選通時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於電源，以及當所述像素的信號電荷被朝向所述浮置擴散點轉移時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於所述復位信號。
2.根據權利要求1所述的信號讀出電路，其特徵在於，所述復位電晶體和所述調整電晶體包括NMOS。
3.根據權利要求2所述的信號讀出電路，其特徵在於，所述切換模塊包括PMOS以及第二NM0S，其中，所述PMOS和第二NMOS的一個端部分別耦接於所述調整電晶體的所述另一個端部，所述PMOS和第二 NMOS的另一個端部分別耦接於電源和所述復位信號，述PMOS和第二 NMOS的柵極分別耦接於所述控制信號。
4.根據權利要求3所述的信號讀出電路，其特徵在於，所述切換模塊還包括第二PM0S， 所述第二 PMOS與所述第二 NMOS並聯，所述第二 PMOS的柵極耦接於與所述控制信號反相的信號。
5.根據權利要求1所述的信號讀出電路，其特徵在於，所述控制信號包括所述選通信號，並且當所述選通信號位於有效電平時所述復位信號位於有效電平。
6.一種圖像傳感器，包括權利要求1-5任意一項所述的信號讀出電路。
7.根據權利要求5述的圖像傳感器，其特徵在於，所述圖像傳感器的位於同一行的各個像素共用所述復位信號調整模塊，並且所述調整電晶體的所述兩個端部中的一個端部分別耦接於所述同一行的各個像素的復位電晶體的柵極。
8.一種圖像傳感器的信號讀出模塊，包括復位電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於浮置擴散點，另一個端部耦接於復位電壓，以及復位信號調整模塊，耦接於所述柵極，所述復位信號調整模塊配置為在對所述浮置擴散點進行復位的預定時間內，給所述柵極提供較高的柵極電壓，使得所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於所述復位電壓。
9.根據權利要求8述的信號讀出模塊，其特徵在於，所述復位電壓包括復位電壓脈衝，以及所述復位信號調整模塊包括調整電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於所述復位電晶體的所述柵極，所述調整電晶體的所述柵極耦接於電源，以及切換模塊，配置為響應於控制信號從而使得當所述復位電壓脈衝起始時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於電源，以及當所述復位電晶體所在的像素的信號電荷被朝向所述浮置擴散點轉移時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於所述復位信號。
10.根據權利要求8述的信號讀出模塊，其特徵在於，所述復位電壓包括選通信號，其中，所述選通信號用於選通所述復位電晶體所在的像素，以及所述復位信號調整模塊包括調整電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於所述復位電晶體的所述柵極，所述調整電晶體的所述柵極耦接於電源，以及切換模塊，配置為響應於控制信號從而使得當所述復位電晶體所在的像素被選通時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於電源，以及當所述像素的信號電荷被朝向所述浮置擴散點轉移時，所述調整電晶體的另一個端部已經耦接於所述復位信號。
11.根據權利要求10述的信號讀出模塊，其特徵在於，所述控制信號包括所述選通信號。
12.一種用於圖像傳感器像素的信號讀出的方法，包括在通過復位電晶體對所述圖像傳感器像素的浮置擴散點進行復位的預定時間內，給所述復位電晶體的柵極提供較高的柵極電壓，使得所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於復位電壓。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於包括在所述進行復位的預定時間內，在所述復位電晶體的所述柵極與所述復位信號之間提供大於第一預定值的第一 RC延遲，並且在所述復位電晶體的一個端部提供復位電壓脈衝， 以及在所述復位信號位於無效電平時，在所述復位電晶體的所述柵極與所述復位信號之間提供低於第二預定值的第二 RC延遲。
全文摘要
本發明涉及一種圖像傳感器的信號讀出模塊，包括復位電晶體，包括兩個端部和一個柵極，所述兩個端部中的一個端部耦接於浮置擴散點，另一個端部耦接於復位電壓，以及復位信號調整模塊，耦接於所述柵極，所述復位信號調整模塊配置為在對所述浮置擴散點進行復位的預定時間內，給所述柵極提供較高的柵極電壓，使得所述柵極電壓與所述復位電晶體的閾值電壓的差值高於或者等於所述復位電壓。
文檔編號H04N5/378GK102196201SQ201110172468
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者喬勁軒, 李 傑, 趙立新 申請人:格科微電子(上海)有限公司