dummy像元

在做cmos图像传感器过程中碰到一个dummy像元的概念，现摘抄如下

图3 通过dummy 像元产生的自适应斜坡产生电路参考电压示意图
Fig. 3 Diagram of reference voltage of adaptive ramp generator circuit generated by dummy pixel

图3 中，中间部分（黄色区域）的电路表示有效像元阵列，有效像元阵列四周的电路表示dummy 像元。一般，CMOS 图像传感器为了保证有效像元电路的性能，会在有效像元阵列四周放置dummy 像元，dummy 像元在电路结构、功能和性能等方面与有效像元是相同的，只起匹配作用。图3 中顶部和底部的dummy 像元分别用来产生斜坡参考电压Vref_H 和Vref_L。由于Vref_H 和Vref_L 均是利用dummy像元产生，因此没有额外增加芯片版图面积。

图4 是通过采集dummy 像元输出信号获得Vref_H 和Vref_L 的原理图。其中，VDD 表示电源电压，TX 表示TG 管栅极控制信号，RST 表示复位管栅极控制信号，RS 表示行选开关控制信号，COUNTER 表示12 bit 数字计数器，CLK 表示时钟信号。图4 中左侧电路为dummy 像元电路（dummy pixel unit），中间部分为12 bit 单斜式ADC（singleslope ADC，SS-ADC）电路，右侧为6 bit DAC电路。

如图4 所示，斜坡参考电压产生电路工作过程如下：采用最大强度光照射像元阵列，当开关Sa 闭合Sb打开时，首先由12 bit 单斜式ADC 采集有效像元阵列顶部的dummy 像元输出电压，然后通过时钟信号扫描的方式驱动右侧6 bit DAC 电路输出对应的参
考电压，当参考电压与dummy 像元输出电压相等时，将12 bit SS-ADC 输出的数字码存储在寄存器LATCH_H 中，再通过12 bit DAC 将寄存器LATCH_H 中的数字量转换为模拟量，最后得到斜坡参考电压Vref_L；在无光照情况下，当开关Sb 闭合Sa打开时，同样的原理，通过SS-ADC 采集有效像元阵列底部的dummy 像元输出电压可以得到斜坡参考电压Vref_H。由于12 bit DAC 输出的参考电压Vref_H 及Vref_L 驱动能力较弱，因此需要在Vref_H 和Vref_L 后面增加一级模拟缓冲器驱动电路（非电路主要部分，故未在图4 中给出），以提高斜坡参考电压的驱动能力。

参考文献：

[1]李闯泽,韩本光,何杰,吴龙胜.一种用于CMOS图像传感器的高精度抗辐射自适应斜坡产生电路设计[J/OL].武汉大学学报(理学版),2020(03):304-314[2020-05-26].https://doi.org/10.14188/j.1671-8836.2019.0055.