微型摄像头的CDS读出电路原理

分读出是微型摄像头最常用的CDS 电路结构形式之一，如图5. 3 所示。图中的像素是一个最基本的3T- APS 光电传感器，如前面几篇所述，它与同一列像素共享一个列输出总线。这一列像素的所有信号输出源极跟随器通过总线共享一个共同负载电流源Tsfld，电流源的电流值由模拟偏置电压Vb 控制，

并共享一个列通道CDS模拟信号处理电路。在微型摄像头的这个CDS 电路中，有两个模拟开关TS1 和TS2 分别作为第一次取样和第二次取样的开关；两次取样的模拟信号电压被分别保持在电容CS1 和CS2 上，实现两次相关模拟电压的双取样测量。模拟开关TSC1 和TSC2 的栅极连接在一起，由SCDS 信号控制开启，把保持在电容上的两次取样保持电压VO2 和VO1 同时输入模拟运算放大器的正负输入端，在模拟运算放大器上实现VCDS ＝VO2- VO1 的模拟运算，输出相关双取样测量结果电压VCDS。

这个差分相关双取样（CDS）电路的工作过程和控制时序如图5. 4 所示，当像素被重置后曝光过程开始，然后S1 信号控制开关TS1 第一次取样。第一次取样时间略微延后于重置时间，如果这个延后时间太短暂，可能不足以消除固定图案噪声（FPN）的影响，但延后时间过长，显然输出光电信号的动态范围将被压缩。经过曝光时间之后，S2 信号控制开关TS2 第二次取样。两次取样的模拟电压分别被存储在保持电容CS1 和CS2 上，形成模拟电压VO2 和VO1。在第二次取样之后，信号SCDS 控制两个模拟开关TSC1 和TSC2 同时开启，把电压VO2 和VO1 同时分别输入到运放的正负两个输入端实现模拟运算：

VCDS ＝VO2- VO1

最后运放输出结果值VCDS。在这个3T- APS 像素阵列中由于采用了相关双取样（CDS）电路，阵列的曝光时间实际上是两次取样所间隔的时间。

微型摄像头的CDS读出电路原理

图5. 4 　微型摄像头的差分相关双取样（CDS）电路工作时序示意图