[发明专利]具有恒定电压偏置的光电二极管的像素电路和相关的成像方法

权利要求书

1.一种具有像素阵列的成像系统，所述成像系统包括多个像素电 路，每个像素电路包括：

光电二极管，被配置成响应于光或辐射来生成电荷；

偏置电路，被配置成提供所述光电二极管两端的恒定偏置电压， 以便排出由所述光电二极管生成的电荷；以及

第一电荷-电压转换器，被配置成累积由所述偏置电路排出的所 述电荷并且将所累积的电荷转换成对应的输出电压。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述每个像素电路还 包括：

增益切换电路，被配置成检测所述输出电压并且提供第二电荷- 电压转换器，以响应于超过阈值电压的所述输出电压来累积由所述 光电二极管生成的所述电荷。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，

所述增益切换电路包括：

电压比较器，被配置成根据所述输出电压和所述阈值电压之 间的差来生成选择信号；以及

选择电路，被配置成生成与所述选择信号的逻辑电平相关联 的锁存信号；以及

所述第二电荷-电压转换器基于所述锁存信号选择性地与所述第 一电荷-电压转换器平行地耦合。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，

所述第一电荷-电压转换器包括：

第一端，其耦合至所述光电二极管的阴极；和

第二端，其用于输出所述输出电压；和

所述偏置电路包括：

运算放大器，其包括：

非反相输入端；

反相输入端，其耦合至所述光电二极管的所述阴极；输出 端，其耦合至所述第一电荷-电压转换器的所述第二端；和

电压源，其耦合在所述光电二极管的阳极和所述运算放大器 的所述非反相输入端之间以提供所述恒定偏置电压。

5.根据权利要求1所述的成像系统，其中，

所述第一电荷-电压转换器包括：

第一端，其耦合至所述光电二极管的阳极；和

第二端，其用于输出所述输出电压；和

所述偏置电路包括：

第一晶体管，其包括：

第一端，其耦合至所述光电二极管的阴极；

第二端；和

控制端；

第二晶体管，其包括：

第一端；

第二端，其耦合至所述第一晶体管的所述控制端；和

控制端，其耦合至所述第一晶体管的所述控制端；

第三个晶体管，其包括：

第一端；

第二端，其耦合至所述第一晶体管的所述第二端；和

控制端，其耦合至所述第一晶体管的所述第二端；

第四晶体管，其包括：

第一端，其耦合至所述第三晶体管的第一端；

第二端，其耦合至所述第一晶体管的所述控制端；和

控制端，其耦合至所述第一晶体管的所述第二端；

第五晶体管，其包括：

第一端，其耦合至所述第三晶体管的所述第一端；

第二端，其耦合至所述第一电荷-电压转换器的所述第 二端；和

控制端，其耦合至所述第一晶体管的所述第二端；和

电压源，其耦合在所述光电二极管的所述阳极和所述第二 晶体管的所述第一端之间以提供所述恒定偏置电压。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述每个像素电路还 包括：

第一开关，其选择性地将所述第一电荷-电压转换器的所述第二 端耦合至数据线；和

第二开关，其重置所述第一电荷-电压转换器。