本发明提供了一种图像信号放大电路及相关方法。图像信号放大电路包括放大器以及增益控制电路，放大器被配置为放大由图像传感器的像素阵列产生的第一图像信号及第二图像信号，其中像素阵列的每一像素电路包括第一电容以及第二电容，第一电容的电荷储存容量小于第二电容的电荷储存容量；增益控制电路耦合到放大器，被配置为选择性地设置第一模拟增益为第一增益值和第二增益值之一，或者选择性地设置第二模拟增益为第三增益值和第四增益之一；其中，每一像素电路具有对应于第一电容的第一转换增益以及对应于第二电容的第二转换增益；其中，第一转换增益和第二转换增益为固定值。本发明的图像信号放大电路及相关方法可以根据不同需求调整传感器的增益。