[发明专利]高增益模拟信号处理电路

说明书

技术领域

本发明涉及模拟信号处理电路，尤其涉及一种高增益模拟信号处理电路。

背景技术

在微电子技术和图像处理技术迅速发展的今天，CMOS图像传感器以其低成本、低功耗、单电源、低工作电压(1.2V～5V)、成品率高、可对局部像元随机访问等优点成为研究、开发的热点，发展极其迅猛，目前已占据低、中分辨领域。

CMOS图像传感器采用感光元件作为影像捕获的基本手段，其感光元件的核心是一个光电二极管(photodiode)，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应，因此感光元件直接输出的电信号是模拟的。当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。每一个感光元件都可产生最终的数字输出，所得数字信号合并之后被直接送交DSP芯片处理。

为了使CMOS图像传感器拍出来的图像色调逼真，能正确反映景物的真实颜色，通常要在图像传感器的模拟信号领域进行色彩增益调节和整体增益调节。

CN1992788A公开了一种用于CMOS图像传感器的放大电路，该电路采用差分运放器将从图像传感器阵列中出来的单端信号转换成差分信号输入A/D转换器，并实现了色彩增益控制和整体增益控制的功能。

随着CMOS图像传感器的发展，对图像的精度要求越来越高，从而单个像素的尺寸越来越小，而且正在向更小发展。像素的尺寸变小使得像素的感光区域变小，从而导致像素中的感光二极管光转换成电的灵敏度降低，因此需要提高模拟信号处理电路的增益。

上文中提到的放大电路结构单一，增益不足，已经不能满足目前许多高精度CMOS图像传感器的需求，从而使得图像传感器拍摄效果不理想。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决CMOS图像传感器增益不足的问题，提供一种用于高精度CMOS图像传感器的高增益模拟信号处理电路。

本发明的发明人考虑可将多个放大电路级连，实现多级放大，总的放大倍数为每一级放大倍数的乘积，可以实现高增益。如果简单地将多个放大电路级连，每一个放大电路在进行模拟信号的放大之后都会有半个时钟周期处于共模电平状态，即不进行放大工作，因此本发明的发明人考虑可以对放大电路提供不同的时钟，即每一个放大电路采用上一个放大电路的反相时钟，因此在时钟每半个时钟周期都会有放大电路进行放大的工作，实现了流水线放大，这样达到高增益的速度很快。

本发明提供的高增益模拟信号处理电路包括放大电路，该放大电路包括差分运放器、正输入级电容阵列、负输入级电容阵列、正输出级电容阵列以及负输出级电容阵列，所述正输入级电容阵列、负输入级电容阵列、正输出级电容阵列以及负输出级电容阵列具有输入端和输出端，所述差分运放器具有输入正端、输入负端、输出正端和输出负端，所述正输入级电容阵列的输入端用于输入模拟图像信号，输出端连接至差分运放器的输入正端，所述负输入级电容阵列的输入端用于输入参考电平信号，输出端连接至差分运放器的输入负端，所述正输出级电容阵列的输入端与负输入级电容阵列的输出端和差分运放器的输入负端相连，输出端与差分运放器的输出正端相连，所述负输出级电容阵列的输入端与正输入级电容阵列的输出端和差分运放器的输入正端相连，输出端与差分运放器的输出负端相连，所述放大电路为多个，每一个放大电路的输出正端连接至下一个放大电路的负输入级电容阵列的输入端，输出负端连接至下一个放大电路的正输入级电容阵列的输入端，相邻两个放大电路采用的时钟信号相位相反。

采用本发明提供的高增益模拟信号处理电路可以将输入的模拟信号进行多倍放大。增益即是放大倍数，根据增益计算公式，多个级连后的放大电路中，从最后一个放大电路得到的总的放大倍数为每一级放大倍数的乘积，因此比现有技术中采用一个放大电路，放大倍数仅为一级要高出许多，从而可以实现高增益。并且每一个放大电路采用上一放大电路的反向时钟，即每个放大电路都在上一个放大电路处于共模电平状态的半个时钟周期进行放大工作，从而保证在放大过程中每一整个时钟周期有两个放大电路进行了放大工作，比现有技术中每一整个时钟周期只有一个放大电路进行放大工作更快达到高增益。因此，采用本发明提供的高增益模拟信号处理电路能够更好地满足高精度CMOS图像传感器的需求。

附图说明

图1为本发明提供的一种具体实施方式的电路框图。

具体实施方式