高速监控是图像传感器的重要应用领域,它要求传感器具有高速全并行曝光的性能。传统的四管像素虽然可以通过相关双采样降低噪声,但是无法实现高速全并行曝光,不适用于高速监控。本文研究了可实现高速全并行曝光的五管像素结构,此结构可根据工作环境选择高速和低噪声的工作模式下,分别满足低噪声和高速的应用要求。CMOS图像传感器系统是一个多时钟域的系统,需要不同频率的时钟信号驱动电路工作。本文采用自顶向下的设计方法,设计了用于实现时钟倍频,具有较宽输出频率范围、低噪声、可集成的标准CMOS工艺锁相环系统。为CMOS图像传感器系统提供多频率时钟信号,满足系统的工作要求。随着工艺尺寸的缩小,电源电压的降低,像素复位过程中电压损失越来越显著。暗光条件下复位时间过长,非完全复位会产生图像拖影问题,使图像信息产生失真。本文针对上述问题设计了一种用于改善CMOS图像传感器像素复位特性的电荷泵电路。采用开关电容电荷泵结构提高像素复位电压;在较高栅压下复位管处于线性区工作,加速复位,消除非完全复位带来的图像拖影问题;同时可扩展信号摆幅,提高动态范围,满足低电源电压应用要求。