一种消除CMOS图像传感器行噪声的时序.pdf

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1、第24卷第10期传感技术学报Vo1．24No．10CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0et．20112011年10月ALowRowNoiseTimingControlCircuitforCMOSImageSensorWANGran，binqiao，XUJiangtao(SchoolofElectronicand蜘rmationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inordertoremovetemporalrowno

2、iseinCOMSimagesensor，anewreadouttimingbasedonconventionalcorrelateddoublesamplingisproposed．ThenewreadouttimingisrOWcorelateddoublesampling，operatingtworowsatthesametime．TemporalrOWnoiseissampledtothecapacitoratthesametimewhensamplingtheimagesignal，andremovedbytheswitc

3、hcapacitoramplifier．Accordingtothesimulationresult，thisreadouttimingcanreducetemporalrOWnoiseby86％，usingthisreadouttiming，therownoiseisstilllessthantheLSBofADCaftertheamplifieramplifiesthesignalbygainof32，SOthisreadouttimingcanremovethetemporalstripesinimages，improveth

4、equalityofimage，andexpandtheuseofCMOSimagesensorunderlowillumination．Keywords：CMOSimagesensor；temporalrownoise；CorrelatedDoubleSampling；DifferentialEEACC：7230G：1205doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2011．10．016一种消除CMOS图像传感器行噪声的时序水王艳，李斌桥，徐江涛(天津大学电子信息工程学院，天津300072)摘要：为了消除CMOS图

5、像传感器中随机变化的行噪声，在传统相关双采样的基础上，提出了一种新的读出时序。该时序采用行相关双采样方法，同时对相邻的两行像素进行操作，在采集图像信号的同时，把行随机噪声也采样到电容上，进行全差分操作，将行噪声消除。仿真结果表明：这种读出方法可以将行随机噪声大幅减小，经放大器放大32倍后噪声仍小于ADC的LSB，从而消除图像中随机的横纹，改善图像质量，扩展传感器在暗光下的应用。关键词：CMOS图像传感器；行随机噪声；相关双采样；全差分中图分类号：TN492文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)10—1450—04CM

6、OS图像传感器由于具有高集成度、图像信以有效的消除复位管引入的随机热噪声，但是无法息随机读取、低功耗、和低成本等一系列优势。在许消除随机的行噪声。本文改进了4T像素的时序，在多应用领域正逐渐取代CCD图像传感器⋯。但是读取图像信号时增加了行随机噪声的读取以及存由于CMOS图像传感器的读出电路中采用大量的有储，从而消除行随机噪声。源器件，使得CMOS的噪声水平高于CCD图像传感14T像素分析器l2．10_。CMOS图像传感器普遍采用的像素读出方法是逐行读出，由于像素阵列和电源、地以及读出电1．14T像素结构路的共模参考电平存在随机的噪

7、声。这种读出方法CMOS图像传感器4T像素的结构如图1(a)所会引入瞬态噪声。同一时刻读出的一行像素会带有示。像素由Pinned光电二极管PD、传输门(M)、大小相等的噪声，而行与行之间由于读出时刻不同，复位管(M)、放大管(M。)和选通管(M)组成。使得这个噪声大小不同，称之为行随机噪声L3]。行后面的电路是读出电路的采样保持SH1和SH2分随机噪声在图像中表现为水平条纹，严重影响图像别对Reset(RST)信号和Signal采样保持，两次采集质量。传统的四管有源像素滚筒曝光读出时序，可的信号的差就是光信号[4]。项目来源：国家自

8、然科学基金项目(61036004，60976030)收稿日期：2011—05—13修改日期：2011—07—24第l0期王艳，李斌桥等：一种消除CMOS图像传感器行噪声的时序1451△=Qi／C朋(2)其中Q出代表FD处收集的光生电荷