CN103621029A - 用于减少共模误差的设备和方法 - Google Patents

Abstract

设备和方法减少了共模误差。一种集成电路包括多个信号通道(2a-2c)、第一代理通道(4)以及减法块(6a-6c)。信号通道被配置成接收多个输入信号以及产生多个输出信号，而且每个信号通道具有基本相似的电路拓扑结构。第一代理通道具有与多个信号通道基本相似的电路拓扑结构，而且包括与信号通道的共模误差相关地变化的输出。减法块被配置成通过利用第一代理通道的输出来产生多个变化的输出信号以减少多个输出信号通道的共模误差。

Description

用于减少共模误差的设备和方法

技术领域

本发明的实施例涉及电子系统，更具体地说涉及包括信号通道的电子系统。

背景技术

一些电子系统可包括用于处理信号的信号通道。例如，成像系统可包括具有用于对从图像传感器接收到的信号进行处理的信号通道的集成电路(IC)。信号通道可具有可由各种源产生的共模误差，例如与信号通道相关的共模噪声和/或系统偏差。

共模误差可降低利用信号通道处理的数据的完整性。例如，在成像系统实施方式中，信号通道的共模误差可产生在利用成像系统产生的图像中造成可视假象的逐行模式误差。在特定应用中，通过使用差分信号和/或通过增大电路面积或功耗来减少共模误差，可能不是合理的解决方案。

包括信号通道的电子系统中的信号处理需要改进。而且，需要减少用于处理信号的IC中的共模误差。

发明内容

在一个实施例中，一种设备包括集成电路。集成电路包括：多个信号通道，其被配置成接收多个输入信号并处理多个输入信号以产生多个输出信号。多个信号通道中的每一个具有彼此基本类似的电路拓扑结构。集成电路还包括第一代理通道，其具有与多个信号通道基本类似的电路拓扑结构。第一代理通道被配置成产生与多个信号通道的共模噪声相关的代理输出信号。集成电路还包括减法块，其被配置成从多个输出信号减去代理输出信号以产生多个变化的输出信号，从而使得多个变化的输出信号的共模误差减小。

在另一个实施例中，一种减少共模误差的方法，所述方法包括利用多个信号通道处理多个输入信号以产生多个输出信号。多个信号通道中的每一个包括彼此基本相似的电路系统。所述方法还包括利用具有与多个信号通道基本相似的电路系统的第一代理通道来产生代理输出信号。代理输出信号与多个信号通道的共模噪声相关。所述方法还包括通过利用来自第一代理通道的代理输出信号产生多个变化的输出信号以改变多个输出信号从而减小共模误差。

在另一个实施例中，一种设备包括集成电路。集成电路包括多个信号通道，其被配置成接收多个输入信号并处理多个输入信号以产生多个输出信号。多个信号通道中的每一个具有彼此基本类似的电路拓扑结构。集成电路还包括代理通道，其具有与多个信号通道基本类似的电路拓扑结构。代理通道被配置成产生与多个信号通道的共模噪声相关的代理输出信号。集成电路还包括装置，其用于从多个输出信号中减去代理输出信号以产生多个变化的输出信号，由此使得多个变化的输出信号的共模误差减小。

在另一个实施例中，一种设备包括集成电路。集成电路包括信号通道，其被配置成接收输入信号并处理输入信号以产生输出信号。集成电路还包括代理通道，其具有与信号通道基本类似的电路拓扑结构。代理通道被配置成产生与信号通道的共模噪声相关的代理输出信号。集成电路还包括减法块，其被配置成从输出信号减去代理输出信号以产生变化的输出信号，以使得变化的输出信号的共模误差减小。

附图说明

图1A是根据一个实施例的电子系统的示意框图。

图1B是根据另一实施例的电子系统的示意框图。

图2是根据一个实施例集成电路(IC)的示意框图。

图3是根据另一实施例的IC的示意框图。

图4A是根据另一实施例的IC的示意框图。

图4B是用于图4A的IC的定时示图的一个示例。

图5A是根据另一实施例的IC的示意框图。

图5B是用于图5A的IC的定时示图的一个示例。

图6是根据另一实施例的IC的示意框图。

图7是根据另一实施例的成像系统的示意框图。

具体实施方式

以下对具体实施例的详细描述代表了本发明特定实施例的各种说明。但是，本发明可按照权利要求所限定和覆盖的多种不同方式来实现。在说明书中，对附图标记了参考标号，其中类似的参考标号表示相同或者功能类似的元素。

包括一个或多个代理通道的电子系统的概览

在本文描述的具体实施方式中，电子系统包括多个信号通道和代理通道。每个信号通道可具有类似的电路拓扑结构，而且可被用于处理电子系统接收的信号。例如，电子系统可以是成像系统，其包括用于处理来自图像传感器的数据的多个图像处理电路通道。为了有助于减少信号通道的共模误差（例如，由于通道的共模噪声和/或系统偏差产生的共模误差），代理通道可包含在电子系统内。代理通道可基本上类似于每个信号通道，但是不需要接收输入信号。实际上，代理通道可具有与信号通道的共模误差相关地变化的输出。可从每个信号通道中减去代理通道的输出，从而减小共模误差。在具体实施例中，电子系统包括多个代理通道，而且代理通道的输出被求平均或被处理以有助于减小代理通道随机噪声。

图1A是根据一个实施例的电子系统10的示意框图。电子系统10包括多个信号通道2a-2c、代理通道4以及多个减法器6a-6c。

电子系统10可接收多个电输入信号X₁-X₃并可利用多个信号通道2a-2c处理输入信号以产生多个输出信号Y₁-Y₃。例如，所示的电子系统10包括用于接收第一输入信号X₁以及用于产生第一输出信号Y₁的第一通道2a。此外，电子系统包括用于接收第二输入信号X₂以及用于产生第二输出信号Y₂的第二信号通道2b。而且，电子系统10包括用于接收第三输入信号X₃以及用于产生第三输出信号Y₃的第三信号通道3b。虽然图1A图示了三个信号通道2a-2c，但是可包含更多或更少的信号通道以有助于处理期望数量的电信号。例如，电子系统10可包括一个信号通道，两个信号通道，三个信号通道，或者四个或更多信号通道。

电子系统10可以是任意适合的电子系统，包括例如成像系统。信号通道2a-2c可被配置成以基本相同的方式分别处理电输入信号X₁-X₃。例如，信号通道2a-2c可包括具有基本相同拓扑结构和布局的电路系统。

信号通道2a-2c可以是一个具有共模误差的单端通道。例如，信号通道2a-2c可以布置在集成电路上，而且共模电源噪声、基准电压噪声和/或偏置电路噪声可被注入信号通道2a-2c。共模噪声可降低利用电子系统10产生的信号的信号质量。例如，在成像系统中，共模误差可导致可能在得到的图像中产生假象的逐行模式误差。诸如与信号通道2a-2c的布局设计相关的偏差之类的系统偏差也可能增大信号通道2a-2c的共模误差。

电输入信号X₁-X₃可以是任何适当的电信号，包括例如电压信号和/或电流信号。在具体实施方式中，电输入信号X₁-X₃是光电探测器的阵列产生的电流信号。信号通道2a-2c可被用于处理电输入信号X₁-X₃以分别产生输出信号Y₁-Y₃。例如，在具体实施方式中，信号通道2a-2c可被用于分别对输入信号X₁-X₃积分，以产生输出信号Y₁-Y₃。在相同的实施方式中，信号通道2a-2c可被配置成将输入信号X₁-X₃放大至适合于处理的水平。输出信号Y₁-Y₃可以是电压信号、电流信号和/或任意其它适合的电信号。在具体实施方式中，输入信号X₁-X₃可以是与输出信号Y₁-Y₃类型不同的电信号。比如，输入信号X₁-X₃中的每一个都可以是电流信号，输出信号Y₁-Y₃中的每一个都可以是电压信号，反之亦然。

输出信号Y₁-Y₃可包括信号分量和误差分量。例如，共模噪声源和/或系统偏差可能在输出信号Y₁-Y₃中导致误差。为了有助于减小输出信号Y₁-Y₃的共模误差，可包括代理通道4。代理通道4可基本类似于每个信号通道2a-2c，而且可能承受类似的共模噪声并可具有类似的系统偏差。在一个实施例中，代理通道4等同于信号通道2a-2c。然而，不同于信号通道2a-2c，代理通道4不需要接收输入信号。实际上，代理通道4可具有与信号通道2a-2c的共模误差相关地变化的代理通道输出Y_PROXY。在一个实施例中，代理通道4包括被偏置成与信号通道2a-2c大致相同的DC电压电平的输入，但是代理通道4未被配置成接收输入信号。

电子系统10包括减法器6a-6c，其操作作为一个从每个输出信号Y₁-Y₃减去代理通道输出的减法块。例如，第一减法器6a包括用于接收第一输出信号Y₁的第一输入，用于接收代理输出信号Y_PROXY的第二输入，以及用于产生第一共模噪声降低的输出信号Z₁的输出，其中第一共模噪声降低的输出信号Z₁大致等于第一输出信号Y₁与代理输出信号Y_PROXY之差。类似地，第二减法器6b包括用于接收第二输出信号Y₂的第一输入，用于接收代理输出信号Y_PROXY的第二输入，以及用于产生第二共模噪声降低的输出信号Z₂的输出，其中第二共模噪声降低的输出信号Z₂大致等于第二输出信号Y₂与代理输出信号Y_PROXY之差。类似地，第三减法器6c包括用于接收第三输出信号Y₃的第一输入，用于接收代理输出信号Y_PROXY的第二输入，以及用于产生第三共模噪声降低的输出信号Z₃的输出，其中第三共模噪声降低的输出信号Z₃大致等于第三输出信号Y₃与代理输出信号Y_PROXY之差。减法器6a-6c可按照任何适当方式来实现，包括例如利用模拟和/或数字电路系统。共模噪声降低的输出信号Z₁-Z₃可以是模拟或数字格式。

图1B是根据另一实施例的电子系统20的示意框图。电子系统20包括第一、第二和第三信号通道2a-2c，第一、第二和第三减法器6a-6c，多个代理通道4a-4c以及随机噪声降低块12。

图1B的电子系统20类似于图1A的电子系统10。然而，不同于图1A的包括代理通道4的电子系统10，图1B的电子系统20包括代理通道4a-4c和随机噪声降低块12。例如，电子系统20包括配置成产生第一代理输出信号Y_{PROXY_1}的第一代理通道4a、配置成产生第二代理输出信号Y_{PROXY_2}的第二代理通道4b以及配置成产生第三代理输出信号Y_{PROXY_3}的第三代理通道4c，它们每一个都被提供至随机噪声降低块12作为输入。随机噪声降低块12可被配置成处理第一、第二和第三代理输出信号Y_{PROXY_1}-Y_{PROXY_3}以产生随机噪声降低的代理输出信号Y_{PROXY_NR}。

虽然图1B示出了三个代理通道4a-4c，但是可以包括更多或更少的代理通道。例如，在其他实施方式中，电子系统20可包括一个代理通道、两个代理通道或四个或更多代理通道。此外，虽然图1B示出了三个信号通道2a-2c，但是可以包括更多或更少的信号通道。而且，信号通道的数量没必要匹配代理通道的数量。比如，可以四个信号通道和两个代理通道，可以提供八个信号通道和三个代理通道，和/或可以提供信号通道和代理通道的任意适当组合。

相对于使用单个代理通道的设计，包括代理通道4a-4c和随机噪声降低块12可有助于减小电子系统20中的随机噪声。例如，虽然图1A的电子系统10的代理通道4可被用于从信号通道2a-2c的输出减去共模噪声和系统偏差，代理通道4可在每个共模噪声降低的输出信号Z₁-Z₃中引起随机噪声分量。例如，如果图1A的每个信号通道2a-2c和代理通道4包括不相关的具有高斯分布的随机噪声，则使用代理通道4来降低信号通道的共模噪声和系统偏差可使得每个信号通道2a-2c的输出处的均方根(RMS)随机噪声以大约等于√2的系数增大。

为了有助于减小与所包含的代理通道相关的随机噪声，可提供多个代理通道4a-4c，而且代理通道的输出可被随机噪声降低块12处理以产生随机噪声降低的代理输出信号Y_{PROXY_NR}，它的RMS随机噪声可小于单个代理通道的RMS随机噪声。在具体实施方式中，随机噪声降低块12可被配置成对多个代理通道4a-4c的输出求平均以产生随机噪声降低的代理输出信号Y_{PROXY_NR}。在其中随机噪声降低块12对暴露至不相关的高斯噪声的n个代理通道的输出求平均的配置中，随机噪声降低的代理输出信号Y_{PROXY_NR}可具有RMS随机噪声，其相对于单个代理通道的RMS随机噪声以系数√n减小。由此，通过增大代理通道的数量，可以实现期望程度的代理通道随机噪声的减小

图2是根据一个实施例的IC30的示意框图。IC30包括信号通道2a-2c、代理通道4、减法器6a-6c、偏置电路37和基准电路38。信号通道2a-2c接收输入信号X₁-X₃并分别产生输出信号Y₁-Y₃。信号通道2a-2c和代理通道4每个都电连接至电源电压V₁，每个都从基准电路38接收基准信号，而且每个都从偏置电路37接收偏置信号。减法器6a-6c被配置成分别从输出信号Y₁-Y₃中减去代理输出信号Y_PROXY以产生共模噪声降低的输出信号Z₁-Z₃。虽然图2中图示了三个信号通道2a-2c，但是可以包括更多或更少的信号通道。

如图2所示，在具体实施方式中，信号通道2a-2c被布置在IC上，例如IC30。信号通道2a-2c可暴露至各种噪声条件，例如电路噪声条件。例如，电源电压V₁中的、偏置电路37中的和/或基准电路38中的噪声可注入信号通道2a-2c。而且，信号通道2a-2c可以是具有系统偏差（例如，与其中信号通道包括开关电容器电路的配置中的电路布局和/或电荷注入有关的偏差）的单端通道。

为了有助于减小共模电路噪声并减小信号通道2a-2c的输出的偏差，可提供代理通道4，而且可从输出信号Y₁-Y₃中分别减去代理通道4的输出以产生共模噪声降低的输出信号Z₁-Z₃。由于代理通道4可具有类似的电路拓扑结构和布局，并且可暴露至与信号通道2a-2c类似的噪声条件，代理通道4可被用于基本上消除与信号通道2a-2c相关的共模噪声和系统偏差。信号通道2a-2c和代理通道4的其它细节可类似于之前参考图1A-1B描述的那些细节。虽然图2图示了一个代理通道4，但是IC30可被修改成包括多个代理通道以有助于减小代理通道随机噪声，这在上文已经予以描述。

图3是根据另一实施例的IC40的示意框图。IC40包括第一、第二和第三信号通道2a-2c，代理通道4、偏置电压电路47、电压基准电路48、减法块42以及第一和第二多路复用器53a、53b。

第一信号通道2a包括配置成接收第一输入电压V_{IN_1}的输入以及配置成产生第一输出电压V_{OUT_1}的输出。此外，第二信号通道2b包括配置成接收第二输入电压V_{IN_2}的输入以及配置成产生第二输出电压V_{OUT_2}的输出。而且，第三信号通道2c包括配置成接收第三输入电压V_{IN_3}的输入以及配置成产生第三输出电压V_{OUT_3}的输出。虽然所示的IC40包括三个信号通道2a-2c，但是在其它实施例中，IC40可包括更多或更少的信号通道。

代理通道4可具有与每个信号通道2a-2c基本上相同的电路拓扑结构，而且可具有配置成产生代理输出电压V_PROXY的输出。按照与之前描述的方式类似的方式，代理输出电压V_PROXY可具有与信号通道2a-2c的共模误差相对应的电压电平，并且可利用减法块42将其从每个信号通道2a-2c的输出中减去，从而减小利用IC40产生的信号的共模误差。

信号通道2a-2c和代理通道4的每一个都包括利用电源电压V₁供电的并且利用偏置电压电路47偏置的电路系统。在具体实施方式中，信号通道2a-2c和代理通道4的每一个都包括利用电源电压V₁供电的并且利用偏置电压电路47产生的偏置电压偏置的放大器。信号通道2a-2c和代理通道4的每一个还被配置成接收利用电压基准电路48产生的基准电压。信号通道2a-2c可使用电压基准电路48以有助于分别处理(例如，放大)输入信号V_{IN_1}-V_{IN_3}。虽然图示了偏置和基准电路的一种配置，但是其它实施方式也是可行的。

所示的减法块42被配置成接收来自信号通道2a-2c的输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}以及来自代理通道4的代理输出电压V_PROXY。减法块42电耦接至分别包括第一输出V_P和第二输出V_N的第一和第二多路复用器53a、53b。如下面将要描述的那样，减法块42可从每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}中减去代理输出电压V_PROXY以产生多个共模噪声降低的输出电压。此外，可利用第一和第二多路复用器53a、53b在第一和第二输出V_P，V_N之间差分地提供与特定信号通道相关的共模噪声降低的输出电压。

所示的减法块42包括第一、第二和第三电容器51a-51c和第一至第十二开关41a-41l。第一开关41a包括电连接至第一输出电压V_{OUT_1}的第一端以及电连接至第一电容器51a的和第七开关41g的第一端的第二端。第二开关41b包括电连接至代理输出电压V_PROXY的第一端以及电连接至第一电容器51a的第二端和第八开关41h的第一端的第二端。第三开关41c包括电连接至第二输出电压V_{OUT_2}的第一端以及电连接至第二电容器51b的第一端和第九开关41i的第一端的第二端。第四开关41d包括电连接至代理输出电压V_PROXY的第一端以及电连接至第二电容器51b的第二端和第十开关41j的第一端的第二端。第五开关41e包括电连接至第三输出电压V_{OUT_3}的第一端以及电连接至第三电容器51c的第一端和第十一开关41k的第一端的第二端。第六开关41f包括电连接至代理输出电压V_PROXY的第一端以及电连接至第三电容器51c的第二端和第十二开关41l的第一端的第二端。第七开关41g、第九开关41i和第十一开关41k的每一个都包括电连接至第一多路复用器53a的第二端。第八开关41h、第十开关41j和第十二开关41l的每一个都包括电连接至第二多路复用器53b的第二端。

所示的减法块42是开关电容器电路，其可被配置成从每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}中减去代理输出电压V_PROXY。例如，在减法块42的第一阶段期间，第一至第六开关41a-41f可闭合，而第七至第十二开关41g-41l可打开。通过按照这样的方式配置开关，可以将第一电容器51a两端充电至大致等于V_{OUT_1}减去V_PROXY的电压，可以将第二电容器51b两端充电至大致等于V_{OUT_2}减去V_PROXY的电压，而且可以将第三电容器51c两端充电至大致等于V_{OUT_3}减去V_PROXY的电压。由此，图示的减法块42可被用于从每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}中减去输出电压V_PROXY，以便分别在第一、第二和第三电容器51a-51c两端产生第一、第二和第三共模噪声降低的输出电压。

减法块42以及第一和第二多路复用器53a、53b可被用于选择与特定信号通道相关的特定共模噪声降低的输出电压。例如，在减法块42的第二阶段期间，第一至第六开关41a-41f可打开，而第七至第十二开关41g-41l可闭合，而且可利用多路复用器53a、53b选择第一、第二或第三电容器51a-51c两端的电压。比如，通过利用第一和第二多路复用器53a、53b分别选择与第七开关41g和第八开关41h相关的路径，可以产生大约等于V_{OUT_1}减去V_PROXY的介于V_P和V_N之间的输出电压。类似地，通过分别选择与第九开关41i和第十开关41j相关的路径，第一和第二多路复用器53a、53b可以产生大约等于V_{OUT_2}减去V_PROXY的介于V_P和V_N之间的输出电压。类似地，通过分别选择与第十一开关41k和第十二开关41l相关的路径，第一和第二多路复用器53a、53b可以产生介于V_P和V_N之间的大约等于V_{OUT_3}减去V_PROXY的输出电压。

包括第一和第二多路复用器53a、53b可有助于处理信号。例如，V_P和V_N信号可电连接至被配置成处理与信号通道2a-2c相关的信号的处理块，而且第一和第二多路复用器53a、53b可被用于产生用于处理块的串行数据流。然而，在具体实施方式中，例如在针对每个信号通道包括单独的处理块的配置中，第一和第二多路复用器53a、53b可省略。

虽然所示的IC40被示出为包括三个信号通道2a-2c和一个代理通道4，但是可以包括任何适当数量的信号通道和代理通道。例如，可包括更多的代理通道，而且可提供更多或更少的信号通道以有助于处理期望数量的信号通道。

图4A是根据另一实施例的另一实施例的示意框图。IC60包括第一、第二和第三信号通道2a-2c、代理通道4、偏置电压电路47和电压基准电路48，这类似与之前参考图3所描述的。IC60还包括多路复用器62、放大器64、模数(A/D)转换器66和处理器68。

多路复用器62包括被配置成接收来自代理通道4的代理输出电压V_PROXY以及信号通道2a-2c的输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的多个输入。多路复用器62还包括电连接至放大器64的输入的输出。放大器64可被用于放大多路复用器62的输出并将放大的多路复用器输出信号提供给A/D转换器66的的输入。A/D转换器66可被配置成将放大器64的输出转换成数字输入信号D_IN。A/D转换器66可具有任何适当的分辨率，例如介于大约12比特至大约18比特之间的分辨率。本领域普通技术人员可以容易地确定其它量的分辨率。处理器68可处理数字输入信号D_IN以产生数字输出信号D_OUT。虽然处理器68被图示为单独的块，但是在具体实施方式中，可以使用多个处理模块。

处理器68可被用于分别从信号通道2a-2c的输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}中减去代理通道4产生的代理输出电压V_PROXY。例如，多路复用器62、放大器64和A/D转换器66可被用于产生数字输入信号D_IN，其可包括输出电压V_PROXY的数字表示以及每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的数字表示。处理器68可处理数字输入信号D_IN以便从每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的数字值中减去输出电压V_PROXY的数字值。此外，处理器68可产生数字输出信号D_OUT，其可包括表示处理结果的串行数据流。虽然处理器68被示出为接收串行数字输入数据流并产生串行数字输出数据流，在具体实施方式中，处理器68可被修改为处理并行格式的数据。此外，在具体实施方式中，处理器68可处理串行数据以产生并行数据，或处理并行数据以产生串行数据。

图4B是图4A的IC60的定时示图70的一个示例。定时示图70包括图示出数字输入信号D_IN的定时的第一制图71以及图示出数字输出信号D_OUT的定时的第二制图72。如第一制图71所示，处理器68可分别接收与代理输出电压V_PROXY的数字表示相对应的数字代理数据D_PROXY以及与第一、第二和第三输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的数字表示相对应的数字输入数据D₁、D₂和D₃。虽然第一制图71被示出为包括仅仅用于三个通道的数字数据，但是可以在包括多于三个信号通道的实施方式中发送附加数据。虽然数字代理数据D_PROXY被示出为在数字输入数据D₁-D₃之前发送，但是其它实施方式也是可行的。

处理器68可被配置成分别从数字输入数据D₁、D₂和D₃中减去数字代理数据D_PROXY以产生数字输出数据D’₁、D’₂和D’₃。数字输出数据D’₁-D’₃可具有相对于数字输入数据D₁、D₂和D₃降低的共模误差水平。第二制图72图示了处理器68c输出数字输出数据D’₁-D’₃的一种可能顺序。然而，其它实施方式也是可行的。

图5A是根据另一实施例的IC80的示意框图。IC80包括第一、第二和第三信号通道2a-2c，第一和第二代理通道4a、4b，偏置电压电路47，电压基准电路48，多路复用器62，放大器64，A/D转换器66，以及处理器68。虽然图5A图示了两个代理通道4a、4b以及三个信号通道2a-2c，但是可包括更多或更少的代理通道和/或信号通道。

图5A的IC80类似于图4A的IC60，但是包括第一和第二代理通道4a、4b，用于分别产生第一和第二代理输出电压V_{PROXY_1}和V_{PROXY_2}。多路复用器62、放大器64和A/D转换器66可被用于将第一和第二代理输出电压V_{PROXY_1}和V_{PROXY_2}的数字表示提供给处理器68，处理器68可处理代理输出电压以产生随机噪声降低的代理输出电压。例如，处理器68可被配置成对代理输出电压V_{PROXY_1}和V_{PROXY_2}的数字表示求平均以确定可分别从信号通道2a-2c的输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的数字表示中减去的随机噪声降低的代理输出电压电平。如之前参考图1B描述的那样，包括多个代理通道可相对于使用单个代理通道的方案降低输出信号的均方根(RMS)随机噪声。

图5B是图5A的IC80的定时示图90的一个示例。定时示图90包括图示出针对数字输入信号D_IN的定时的第一制图91以及图示出针对数字输出信号D_OUT的定时的第二制图92。如第一制图91所示，处理器68可接收与代理输出电压V_{PROXY_1}的数字表示相对应的第一数字代理数据D_{PROXY_1}、与代理输出电压V_{PROXY_2}的数字表示相对应的第二数字代理数据D_{PROXY_2}以及分别与第一、第二和第三输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的数字表示相对应的数字输入数据D₁、D₂和D₃。虽然第一制图91被示出为仅仅包括三个信号通道和两个代理通道的的数字数据，但是在包括不同数量的信号和/或代理通道的实施方式中可以发送附加的数据。虽然第一和第二数字代理数据D_{PROXY_1}、D_{PROXY_2}被图示为在数字输入数据D₁-D₃之前发送，但是其它实施方式也是可行的。

处理器68可被配置成处理第一和第二数字代理数据D_{PROXY_1}、D_{PROXY_2}以产生具有降低的随机噪声的代理数据信号。比如，处理器68可以对第一和第二数字代理数据D_{PROXY_1}、D_{PROXY_2}求平均。处理器68随后可以分别从数字输入数据D₁、D₂和D₃中减去随机噪声降低的代理数据以产生数字输出数据D’₁、D’₂和D’₃。数字输出数据D’₁-D’₃可具有相对于数字输入数据D₁-D₃降低的共模误差水平。第二制图92图示了处理器68c输出数字输出数据D’₁-D’₃的一种可能实施方式。然而，其它实施方式也是可行的。

图6是根据另一实施例的IC100的示意框图。IC100包括多个信号通道2a-2f，第一和第二代理通道4a、4b，偏置电压电路47和电压基准电路48，第一和第二多路复用器62a、62b，第一和第二放大器64a、64b，第一和第二A/D转换器66a、66b以及处理器68。

第一、第二和第三信号通道2a-2c被配置成分别接收输入电压V_{A_1}、V_{A_2}和V_{A_3}。第一、第二和第三信号通道2a-2c可分别处理输入电压V_{A_1}、V_{A_2}和V_{A_3}以产生输出电压V_{M_1}、V_{M_2}和V_{M_3}。此外，第四、第五和第六信号通道2d-2f被配置成分别接收输入电压V_{B_1}、V_{B_2}和V_{B_3}。第四、第五和第六信号通道2d-2f可分别处理输入电压V_{B_1}、V_{B_2}和V_{B_3}以产生输出电压V_{N_1}、V_{N_2}和V_{N_3}。信号通道2a-2f和第一和第二代理通道4a、4b电连接至源电压V₁，被配置成从偏置电压电路47接收偏置电压，并且被配置成从电压基准电路48接收基准电压。第一和第二代理通道4a、4b可分别产生第一代理输出电压V_{PROXY_1}和第二代理输出电压V_{PROXY_2}，第一代理输出电压V_{PROXY_1}和第二代理输出电压V_{PROXY_2}中的每一个可具有信号通道2a-2f的共模误差水平相对应的信号水平。

第一多路复用器62a包括配置成接收第一代理输出电压V_{PROXY_1}和输出电压V_{M_1}-V_{M_3}的多个输入。类似地，第二多路复用器62b包括配置成接收第二代理输出电压V_{PROXY_2}和输出电压V_{N_1}-V_{N_3}的多个输入c。第一和第二多路复用器62a、62b的输出分别电连接至第一和第二放大器64a、64b的输入。第一和第二放大器64a，64b的输出分别电连接至第一和第二A/D转换器66a、66b的输入。处理器68电连接至每个A/D转换器66a、66b的输出，并且可处理从A/D转换器66a、66b接收到的信号以产生数字输出数据D_OUT。

处理器68可被用于补偿信号通道2a-2f的共模误差。例如，处理器68可使用第一和第二多路复用器62a、62b以及第一和第二A/D转换器66a，66b以获取输出电压V_{M_1}-V_{M_3}和V_{N_1}-V_{N_3}以及第一和第二代理输出电压V_{PROXY_1}、V_{PROXY_2}的数字表示，而且可使用与代理电压相对应的数据产生共模噪声降低的输出信号。在具体实施方式中，处理器68被配置成对第一和第二代理输出电压V_{PROXY_1}、V_{PROXY_2}相对应的数字数据的值求平均，并减去代理输出电压的均值以产生变化的输出信号。然而，在其他实施方式中，处理器68被配置成通过从与输出电压V_{M_1}-V_{M_3}相对应的数字数据中减去与第一代理输出电压V_{PROXY_1}相对应的数字数据，产生与信号通道2a-2c相对应的共模噪声降低的输出信号，并且通过从与输出电压V_{N_1}-V_{N_3}相对应的数字数据中减去与第二代理输出电压V_{PROXY_2}相对应的数字数据，产生与信号通道2d-2f相对应的共模噪声降低的输出信号。

如图6所示，可提供信号通道和代理通道的组，而且信号通道和代理通道的输出可电连接至多路复用器62a/62b。多路复用器62a/62b的输出可被提供至A/D转换器66a/66b，而且A/D转换器66a/66b的输出可电连接至处理器68。通过按照这样的方式布置信号通道，可以减少IC100中A/D转换器66a/66b和/或处理器68的数量。在一种实施方式中，为每八个信号通道提供A/D转换器和代理通道。例如，在具有256个信号通道的实施方式中，IC100可包括8个代理通道和8个A/D转换器。然而，在其它实施方式中可使用不同数量的代理通道和/或A/D转换器。

IC100的其它细节可类似于之前参考图1A-5B描述的那样。

图7是根据一个实施例的成像系统110的示意框图。图示的成像系统110包括IC120以及多个光电二极管传感器112a-112c。

IC120包括第一焊盘121a、第二焊盘121b、第三焊盘121c、第一信号通道122a、第二信号通道122b、第三信号通道122c、第一代理通道125a、第二代理通道125b和电压基准电路48。第一、第二和第三信号通道122a-122c分别通过第一、第二和第三焊盘121a-121c电耦接至第一、第二和第三光电二极管传感器112a-112c。光电二极管传感器可产生信号电流I_{IN_1}-I_{IN_3}，该信号电流可分别流入第一、第二和第三焊盘121a-121c。

第一信号通道122a包括第一放大器126a、第一寄生电源电容器123a、第一反馈电容器124a和第一采样电路128a。第二信号通道122b包括第二放大器126b、第二寄生电源电容器123b、第二反馈电容器124b和第二采样电路128b。第三信号通道122c包括第三放大器126c、第三寄生电源电容器123c、第三反馈电容器124c和第三采样电路128c。第一放大器126a包括电连接至第一焊盘121a、第一寄生电源电容器123a的第一端、以及第一反馈电容器124a的第一端的反向输入。第一放大器126a还包括电连接至电压基准电路48的非反向输入以及电连接至第一反馈电容器124a的第二端和第一采样电路128a的输入的输出。第二放大器126b包括电连接至第二焊盘121b、第二寄生电源电容器123b的第一端以及第二反馈电容器124b的第一端的反向输入。第二放大器126b还包括电连接至电压基准电路48的非反向输入以及电连接至第二反馈电容器124b的第二端和第二采样电路128b的输入的输出。第三放大器126c包括电连接至第三焊盘121c、第三寄生电源电容器123c的第一端、以及第三反馈电容器124c的第一端的反向输入。第三放大器126c还包括电连接至电压基准电路48的非反向输入以及电连接至第三反馈电容器124c的第二端和第三采样电路128c的输入的输出。第一、第二和第三寄生电源电容器123a-123c的每一个还包括电连接至电源电压V₁的第二端。

不同于信号通道122a-122c，图示的第一和第二代理通道125a、125b不从焊盘接收输入信号。然而，第一和第二代理通道125a、125b具有与信号通道122a-122c基本类似的电路拓扑结构。例如，第一代理通道125a包括第四放大器126d、第四寄生电源电容器123d、第四反馈电容器124d和第四采样电路128d，而且第二代理通道125b包括第五放大器126e、第五寄生电源电容器123e、第五反馈电容器124e、和第五采样电路128e。第四放大器126d包括电连接至第四寄生电源电容器123d的第一端和第四反馈电容器124d的第一端的反向输入。第四放大器126d还包括电连接至电压基准电路48的非反向输入和电连接至第四反馈电容器124d的第二端和第四采样电路128d的输入的输出。第五放大器126e包括电连接至第五寄生电源电容器123e的第一端和第五反馈电容器124e的第一端的反向输入。第五放大器126e还包括电连接至电压基准电路48的非反向输入和电连接至第五反馈电容器124e的第二端和第五采样电路128e的输入的输出。

第一和第二代理通道125a、125b可具有与信号通道122a-122c类似的共模误差。例如，第一和第二代理通道125a、125b可具有类似的电路拓扑结构和电路布局，而且可接收相同的基准信号作为信号通道122a-122c。由此，第一和第二代理通道125a、125b可具有类似的系统偏差，例如与电路布局相关的或与采样电路128a-128e的电荷注入相关的系统偏差。此外，第一和第二代理通道125a、125b的共模噪声可类似于信号通道122a-122c。例如，电源噪声（例如，通过寄生电源电容器123a-123e耦接至信号通道的电源电压V₁的噪声）、电压基准电路48的共模噪声和/或被用来偏置放大器126a-126e的偏置电路的共模噪声在代理通道125a、125b和信号通道122a-122c之间可基本一样。

虽然未在该图中示出，但是减法块可被提供来利用输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}以及代理输出电压V_{PROXY_1}和V_{PROXY_2}产生共模噪声降低的输出信号。例如，可求代理输出电压V_{PROXY_1}和V_{PROXY_2}的平均，而且可从每个输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}中减去求平均后的代理输出电压以产生多个共模噪声降低的输出电压。减法块可被实现为例如图3的减法块42之类的模拟块，或者诸如图4A-6的处理器68之类的数字块。此外，虽然图7图示了两个代理通道125a、125b和三个信号通道122a-122c，但是可以包括更多或更少的代理通道和/或信号通道。

所示的信号通道122a-122c是分别配置成产生与来自光电二极管传感器112a-112c的信号电流I_{IN_1}-I_{IN_3}的时间积分成正比的输出电压V_{OUT_1}-V_{OUT_3}的集成电路。虽然图7中未示出，但是开关电路可包含以控制放大器126a-126e的非反向输入的电势以有助于控制进行积分的时间段。放大器126a-126e可以是任何适当的放大器，包括例如具有相对高的增益的互补金属氧化物半导体(CMOS)放大器。采样电路128a-128e可被用于对放大器126a-126e的输出进行采样。在一个实施例中，采样电路128a-128e是相关双采样电路，其被配置成每周期采样两次以有助于降低放大器128a-128e的偏差误差。虽然图7图示了信号通道的一个示例，但是在此描述的共模误差减小方案可与其它类型的信号通道组合使用。

前述说明以及权利要求可表示被“连接”或“耦接”在一起的元素或特征。就此处的使用而言，除非相反地明确说明，否则“连接”指的是一个元素/特征直接或间接连接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。类似地，除非相反地明确说明，否则“耦接”指的是一个元素/特征直接或间接耦接至另一元素/特征，并且并非必须是机械的。因此，虽然附图所示的各种方案描绘了元素和组件的示例配置，但是其它的插入元素、装置、特征或组件可出现在实际实施例中（假设所示电路的功能不会受到不利的影响）。

应用

采用上述保护方案的装置可实施在各种电子装置中。电子装置的示例可包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的部分、电子测试设备、及医疗电子产品等。电子装置的示例还可包括存储芯片、存储模块、光网或其它通信网络的电路以及硬盘驱动电路。消费电子产品可包括但不限于移动电话、电话、电视机、计算机监视器、计算机、手持计算机、个人数字助理（PDA）、微波炉、冰箱、汽车、音箱系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、MP3播放器、无线电装置、摄像录像机、相机、数码相机、便携存储芯片、清洗器、干燥器、清洗器/干燥器、复印机、传真机、扫描器、多功能外围设备等。医疗电子产品可包括但不限于数字X射线检测器、计算机断层扫描仪、超声波系统、MRI（磁共振成像）系统等。而且，电子装置可包括未完工的产品。

虽然已经针对具体实施例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员而言显而易见的其它实施例，包括不提供前述所有特征和优势的实施例，也包含在本发明的范围内。而且，上述各种实施例可组合以提供进一步的实施例。而且，一个实施例中示出的具体特征也可并入其它实施例。从而，本发明的范围仅仅由所附权利要求所限定。

Claims (26)

1.一种设备，包括：

集成电路(IC)，包括：

多个信号通道，其被配置成接收多个输入信号并处理所述多个输入信号以产生多个输出信号，其中所述多个信号通道中的每一个具有彼此基本类似的电路拓扑结构；

第一代理通道，其具有与所述多个信号通道基本类似的电路拓扑结构，其中第一代理通道被配置成产生与所述多个信号通道的共模噪声相关联的代理输出信号；以及

减法块，其被配置成从所述多个输出信号减去代理输出信号以产生多个变化的输出信号，从而使得所述多个变化的输出信号的共模误差减小。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一代理通道以及所述多个信号通道中的每一个进一步包括电连接至电源电压的放大器，其中所述代理输出信号进一步包括与电源的共模噪声相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从所述多个输出信号中的每一个中减去电源的共模噪声以产生多个变化的输出信号。

3.根据权利要求2所述的设备，进一步包括偏置电路，用于对所述放大器中的每一个进行偏置的基准电压，和基准电路，用于产生用于所述放大器的基准电压；其中所述代理输出信号进一步包括与所述基准电路和所述偏置电路的共模噪声相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从所述多个输出信号的每一个中减去偏置电路和基准电路的共模噪声以产生所述多个变化的输出信号。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一代理通道以及所述多个信号通道中的每一个具有基本相同的电路布局，其中所述代理输出信号进一步包括与电路布局的系统偏差相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从所述多个输出信号的每一个中减去系统偏差以产生所述多个变化的输出信号。

5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括布置在所述IC的表面上并被配置成接收所述多个输入信号的多个焊盘。

6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括电耦接至所述多个焊盘的多个光电探测器，其中所述多个光电探测器被配置成产生所述多个输入信号。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一代理通道以及所述多个信号通道中的每一个包括被配置成对来自光电探测器的多个输入信号进行积分以产生所述多个输出信号的电路。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一代理通道和所述多个信号通道中的每一个包括电容器和放大器，所述放大器具有非反向输入、反向输入和输出，所述电容器电连接在该反向输入和该输出之间。

9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少一个附加代理通道和随机噪声降低块，其中所述至少一个附加代理通道中的每一个包括代理输出信号，而且其中所述随机噪声降低块被配置成利用所述第一代理通道的代理输出信号以及所述至少一个附加代理通道中的每一个的代理输出信号产生随机噪声降低的代理输出信号，而且其中所述减法块被配置成通过从所述多个输出信号的每一个中减去所述随机噪声降低的代理输出信号来产生所述多个变化的输出信号。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述随机噪声降低块被配置成对来自第一代理通道的代理输出信号以及所述至少一个附加代理通道中的每一个的代理输出信号求平均以产生所述随机噪声降低的代理信号。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述减法块包括开关电容器电路，所述开关电容器电路包括多个开关和多个电容器，所述开关电容器电路被配置成对所述多个电容器中的每一个进行充电以产生大约等于所述多个输出信号与所述第一代理通道的代理输出信号之差的多个电压。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述减法块包括模数转换器和处理器，所述减法块被配置成使用模数转换器来将第一代理通道的代理输出信号和所述多个输出信号转换成数字数据，而且其中所述处理器被配置成处理所述数字数据以产生所述多个变化的输出信号。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述减法块进一步包括至少一个多路复用器，用于对第一代理通道的代理输出信号以及所述多个输出信号进行多路复用以产生至少一个串行数据流。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个信号通道被配置成从一个或多个图像传感器接收所述多个输入信号。

15.一种减少共模误差的方法，所述方法包括：

利用多个信号通道处理多个输入信号以产生多个输出信号，其中所述多个信号通道中的每一个包括彼此基本相似的电路系统；

利用具有与所述多个信号通道基本相似的电路系统的第一代理通道来产生代理输出信号，其中所述代理输出信号与所述多个信号通道的共模噪声相关联；以及

通过利用来自所述第一代理通道的代理输出信号来改变多个输出信号从而减小共模误差，产生多个变化的输出信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述代理输出信号进一步包括与基本类似的电路系统的系统偏差相关联的分量，其中产生多个变化的输出信号进一步包括从所述多个输出信号的每一个中减去所述系统偏差。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括利用包括与所述多个信号通道基本类似的电路系统的至少一个附加代理通道来产生至少一个附加代理输出信号。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括通过对从所述第一代理通道输出的代理信号以及来自所述至少一个附加代理通道的至少一个附加代理输出信号中的每一个求平均来产生随机噪声降低的代理信号，其中产生多个变化的输出信号进一步包括从所述多个输出信号的每一个减去所述随机噪声降低的代理信号。

19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括从一个或多个图像传感器接收所述多个信号通道。

20.一种设备，包括：

集成电路(IC)，其包括：

多个信号通道，其被配置成接收多个输入信号并处理所述多个输入信号以产生多个输出信号，其中所述多个信号通道中的每一个具有彼此基本类似的电路拓扑结构；

代理通道，其具有与所述多个信号通道基本类似的电路拓扑结构，其中所述代理通道被配置成产生与所述多个信号通道的共模噪声相关联的代理输出信号；以及

用于从所述多个输出信号中减去所述代理输出信号以产生多个变化的输出信号从而使得所述多个变化的输出信号的共模误差减小的装置。

21.一种设备，包括：

集成电路(IC)，其包括：

信号通道，其被配置成接收输入信号并处理所述输入信号以产生输出信号；

代理通道，其具有与所述信号通道基本类似的电路拓扑结构，其中所述代理通道被配置成产生与所述信号通道的共模噪声相关联的代理输出信号；以及

减法块，其被配置成从所述输出信号减去所述代理输出信号以产生变化的输出信号，以使得所述变化的输出信号的共模误差减小。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述代理通道以及所述信号通道每一都进一步包括电连接至电源电压的放大器，其中所述代理输出信号进一步包括与电源的共模噪声相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从所述输出信号中减去电源的共模噪声以产生所述变化的输出信号。

23.根据权利要求22所述的设备，进一步包括用于对所述放大器中的每一个进行偏置的偏置电路和用于产生用于所述放大器的基准电压的基准电路；其中所述代理输出信号进一步包括与所述偏置电路和基准电路的共模噪声相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从所述输出信号中减去所述偏置电路和基准电路的共模噪声以产生所述变化的输出信号。

24.根据权利要求21所述的设备，其中所述代理通道和所述信号通道具有基本相同的电路布局，其中所述代理输出信号进一步包括与电路布局的系统偏差相关联的分量，而且其中所述减法块被配置成从输出信号减去所述系统偏差以产生所述变化的输出信号。

25.根据权利要求21所述的设备，进一步包括布置在所述IC的表面上并被配置成接收所述输入信号的焊盘。

26.根据权利要求21所述的设备，进一步包括电耦接至所述焊盘的光电探测器，其中所述光电探测器被配置成产生所述输入信号。

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