图像传感器读出电路 图像传感器读出电路负责将光信号转换后的电荷信号逐像素传输并转换为电压信号，最终输出可处理的数字图像数据。其核心功能包括电荷转移、信号放大、噪声控制和模数转换。 第一步：电荷传输阶段 每个像素通过光电转换积累电荷后，读出电路首先通过控制金属-氧化物半导体场效应管的栅极电压，形成导电通道将电荷从感光区转移到读取节点。例如在CMOS传感器中，转移栅极的时序脉冲会精确控制电荷从光电二极管向浮动扩散区的转移，此过程需在微秒级完成以避免电荷残留。 第二步：信号转换与放大 电荷到达浮动扩散节点后，会调制读出放大器输入端的电势。具体表现为电荷量Q与节点电容C共同决定电压变化ΔV=Q/C。随后源极跟随器将电压缓冲放大，典型增益为0.8-0.9倍，此时模拟电压信号已具备抗干扰能力，可沿列总线传输。 第三步：降噪处理 在信号传输过程中，电路采用相关双采样技术消除固定模式噪声。具体操作是在电荷转移前后分别对复位电平和信号电平进行两次采样，通过差分运算消除晶体管阈值电压偏移和复位噪声。同时，带隙基准源为比较器提供稳定电压参考，将热噪声抑制在3-5个电子以内。 第四步：模数转换 经过处理的模拟信号进入列级ADC阵列，逐列进行数字化。例如单斜坡ADC通过生成斜坡电压与像素电压比较，用计数器记录比较器翻转时间，实现12-14位精度的数字转换。此时每个像素的亮度值已转化为二进制数据，可通过LVDS接口输出至图像处理器。 第五步：时序控制与优化 全局时序发生器产生精确的时钟信号协调各环节，现代传感器通过双输出寄存器实现像素并行读取，将数据传输速率提升至每秒数吉像素。动态功耗管理模块会根据输出帧率调节偏置电压，在保持10bit精度时使读出功耗降低40%。