CN107078728A - 控制器、控制方法、ad转换器以及ad转换方法 - Google Patents

控制器、控制方法、ad转换器以及ad转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于改善稳定建立的控制装置、控制方法、AD转换器以及AD转换方法。控制装置包括：第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及控制部，其控制从第二电流源提供到预定电容的电流，其中，第一电流源和第二电流源均由晶体管形成。控制装置还包括供应部，供应部用于提供流向第一电流源和第二电流源的电流，其中，流向第一电流源和第二电流源的电流与在供应部中流动的电流成比例。本发明可应用至被包括在摄像装置中的AD转换装置。

Description

控制器、控制方法、AD转换器以及AD转换方法
技术领域
本发明涉及控制器、控制方法、AD转换器以及AD转换方法。特别地，本发明涉及能够减小稳定建立时间(settling time)的控制器、控制方法、AD转换器以及AD转换方法。
背景技术
成像设备使用模拟/数字转换器(AD转换器)来进行用于将从像素读取的模拟像素信号转换为数字数据的处理。在成像设备中使用各种AD转换器的情况下，在许多情况下使用所谓的单斜率积分型(或斜坡信号比较型)AD转换器。
通过比较参考信号来进行AD转换的单斜率积分型AD转换器包括：参考信号生成部，其生成被称为斜坡波的参考信号，该斜坡波以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；比较器，其比较参考信号与像素信号；以及计数器，其用于对从参考信号生成部开始输出参考信号(或输出预定初始值)到参考信号和像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数。
为了使这种AD转换器在完成先前的AD转换之后开始新的AD转换，转换器需要一定时间(所谓的稳定建立时间)以将参考信号恢复到初始值。虽然为了加快AD转换处理而优选地减小稳定建立时间，但是在未仔细考虑在参考信号完全恢复到初始值之前就开始新的AD转换的情况下减小稳定建立时间可能无法适当地进行AD转换。
专利文献1提出了一种用于减小稳定建立时间的电流驱动器。根据专利文献1的电流驱动器包括用于提供对应于数据信号的数据电流的电流源、用于生成数据线的微分电压值的微分电路以及将对应于微分值的提升电流提供至数据线的提升电流源。
针对电流驱动器，提出使用微分电路和提升电流源来改善稳定建立建立。其中β是保存数据的电容器，且Cp是寄生电容，来自电流源的数据电流被部分地消耗以对寄生电容Cp充电，从而减慢数据保存电容器β的充电时间。
因此，提出了通过在微分电路中计算数据线的电压V的微分值dV/dt并从提升电流源提供对应于计算结果的电流来改善充电时间(即稳定建立建立)。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开号2009-128756
发明内容
技术问题
在专利文献1中，微分电路和提升电流源均使用放大器。通常，放大器具有高的电流消耗，并因此可能阻碍功耗的降低。此外，可以增加放大器的增益来提高提升电流的精度，在这种情况下，增益的增加可进一步增加电流消耗，从而从这个角度来看，放大器很可能阻碍功耗的降低。
此外，在专利文献1中，微分器包括电阻器和电容器。电阻器和电容器通常面积较大，并因此不适于对面积要求严格的电路，例如，在图像传感器等中广泛采用的列ADC电路。不仅难以将电阻器和电容器应用至图像传感器，也难以将二者应用于对面积要求严格的电路，其中，人们期望从对面积要求严格的电路中获益。
AD转换器不仅广泛用于成像设备中。稳定建立时间的减小使AD转换器中的处理时间减小，从而期望进一步减小稳定建立时间。
此外，通常期望在各种装置中实现低功耗，因而也希望在AD转换器中实现低功耗。在一些装置中还期望进一步减小尺寸。
针对这些情况提出本发明，本发明可以减小稳定建立时间并且有助于降低功耗和尺寸。
技术方案
根据本发明的方面的控制器包括：第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及控制部，其控制从第二电流源提供到预定电容的电流，其中，第一电流源和第二电流源均由晶体管形成。
控制器其还包括：供应部，其提供流向第一电流源和第二电流源的电流，其中，流向第一电流源和第二电流源的电流与在供应部中流动的电流成比例。
控制部可以是开关，开关在要减小稳定建立时间时被闭合。
供应部可以包括用于输出固定电流的电流源。
供应部可以包括用于输出可变电流的电流源。
供应部可以包括用于向第一电流源提供电流的第一电流供应部和用于向第二电流源提供电流的第二电流供应部。
第一电流供应部可以由第一晶体管和第一电流生成源构成，而第二电流供应部可以由第二晶体管和第二电流生成源构成。
第一电流生成源和第二电流生成源可以独立地设置。
第一电流生成源和第二电流生成源均可以是用于输出可变电流的电流源。
第一电流生成源和第二电流生成源均可以是用于输出固定电流的电流源。
在根据本发明的方面的控制器的控制方法中，控制器包括：第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及控制部，其控制从第二电流源提供到预定电容的电流，其中，第一电流源和第二电流源均由晶体管形成，并且方法包括如下步骤：控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向预定电容除了提供来自第一电流源的电流之外，还提供来自第二电流源的电流。
根据本发明的方面的AD转换器包括：比较器，其比较参考信号与像素信号，参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；计数器，其对从开始参考信号的输入到参考信号与像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；第一电流源，其将参考信号用作输入信号，并生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供除来自第一电流源的电流之外的电流，直到参考信号等于预定值；以及控制部，其控制来自第二电流源的电流的流动，其中，第一电流源和第二电流源均由晶体管形成。
在根据本发明的方面的AD转换器的AD转换方法中，AD转换器包括：比较器，其比较参考信号与像素信号，参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；计数器，其对从开始参考信号的输入到参考信号与像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；第一电流源，其将参考信号用作输入信号，并生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供除来自第一电流源的电流之外的电流，直到参考信号等于预定值；以及控制部，其控制来自第二电流源的电流的流动，其中，第一电流源和第二电流源均由晶体管形成，并且方法包括如下步骤：控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向预定电容除了提供来自第一电流源的电流之外，还提供来自第二电流源的电流。
根据本发明的方面的控制器和控制方法包括：第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及控制部，其控制从第二电流源提供到预定电容的电流。第一电流源和第二电流源均由晶体管形成，从而减小尺寸并降低功耗。此外，控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向预定电容除了提供来自第一电流源的电流之外，还提供来自第二电流源的电流。
有益效果
根据本发明的方面，能够减小稳定建立时间，降低功耗，并且实现尺寸减小。
应当注意，本发明的效果不限于本文所述的效果，并且可以包括本发明中说明的任何效果。
附图说明
图1是示出了应用有本发明的控制器的实施例的构造的示图。
图2是示出了第一控制器的具体构造的示图。
图3是为示出稳定建立时间的减小而提供的曲线图。
图4是示出了第二控制器的具体构造的示图。
图5是为示出在第一控制器中生成的噪声而提供的示图。
图6是为示出在第二控制器中生成的噪声而提供的示图。
图7是示出了成像设备的构造的示图。
图8是示出了ADC的构造的示图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于执行本发明的方式(以下称为实施例)。请注意，将按以下顺序进行说明。
1.控制器的构造
2.第一实施例中的控制器的构造
3.第二实施例中的控制器的构造
4.噪声降低
5.应用于成像设备的示例
控制器的构造
本发明可用于减小稳定建立时间。这里，将用于主要控制辅助电流以减小稳定建立时间的控制器作为示例进行说明。
如下文所述，也可以采用应用有本发明的控制器来针对来自成像设备的部件(具体地，比较器的比较参考信号生成部)的信号减小稳定建立时间。成像设备例如包括使用模拟/数字转换器(AD转换器)将从像素读取的模拟像素信号转换为数字数据的部件。这种AD转换器例如可以是所谓的单斜率积分型或斜坡信号比较型AD转换器。
通过比较参考信号来进行AD转换的单斜率积分型AD包括：参考信号生成部，其生成被称为斜坡波的参考信号，该斜坡波以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；比较器，其比较参考信号与像素信号；以及计数器，其用于对从参考信号生成部开始输出参考信号(或开始输出预定初始值)到参考信号和像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间。
可以将下面的控制器用作用于减小参考信号生成部件的稳定建立时间的装置。
图1是示出了应用有本发明的控制器的实施例的构造的示图。图1示出的控制器100包括电流源部111。电流源部111包括偏置电流源121、提升电流源122和开关123。
图1示出的控制器100包括偏置电流源121和提升电流源122，以实施稳定建立改善操作。虽然将参照图2说明了具体构造，但是也可以采用如下构造来减小功耗和面积，该结构具有不利用放大器或电阻器的电流源来代替利用放大器和电阻器的电流源。
在控制器100中，偏置电流源121和提升电流源122连接，使得来自它们的电流被提供到缓冲部112的输出电压。当开关123闭合时，来自提升电流源122的电流被提供，其中，通过开关控制部114来控制开关的开闭。
注意，尽管在该构造中包括开关控制部114，但是可替代地，可以采用没有设置开关控制部114的构造、将开关123和开关控制部114集成在一起的构造或者将开关控制部114包括在电流源部111中的构造。
除了取决于电路的寄生电容之外，电容113可以为后级电路(未示出)的负载电容，下面将在假定电容113包括这种负载电容的情况下给出说明。
当负载电容或寄生电容为高(当电容C为高时)，来自偏置电流源121的偏置电流Ibias对电容C充电所花费的时间增加，以使缓冲部112的输出电压OUT的稳定建立变慢。
为了减小稳定建立时间，当希望响应于来自开关控制部114的控制信号来改善稳定建立时，将开关123闭合，从而从提升电流源122提供提升电流Iboost。被提供至电容C的提升电流Iboost允许通过提升电流Iboost对电容C进行充电，由此可改善稳定建立。
如上所述，控制器100包括根据输入信号生成输出信号的偏置电流源121和提供电流以对预定电容C进行充电的提升电流源122。控制器100还包括用于控制来自提升电流源122的电流的开关123以及用于控制开关123的开闭的开关控制部114。
此外，被包括在控制部100中的元件由晶体管形成。如上所述，借助这种结构，能够实现尺寸减小，能够改善稳定建立并且能够降低功耗。
根据第一实施例的控制器的构造
图2是示出了图1所示的控制器100的具体电路构造的示图。将类似的附图标记指定给图2所示的控制器200和图1所示的控制器100中的类似的部件，并且将省略这些部件的说明。
如同图1所示的电流源部111，电流源部211包括偏置电流源221、提升电流源222和开关223。偏置电流源221、提升电流源222和开关223均由PMOS晶体管形成。
提升电流源222设置在电流源部211中，以能够提供用于对电容C充电的电流。此外，还设置有开关223以能够控制电容C的充电时间。
这里，在以下说明中的由PMOS晶体管形成的偏置电流源221、提升电流源222和开关223也可以均由NMOS晶体管形成。此外，以下示例中的由PMOS晶体管形成的缓冲部112也可由NMOS晶体管形成。
通过开关控制部224来控制开关223的开闭(PMOS晶体管的导通和截止)。来自开关控制部224的控制信号被输入至开关223的栅极。
注意，控制器200也可被构造成执行控制，以用于检测开关控制部224的输入信号的输入并根据该输入来调节控制信号。
根据图2所示的控制器200，通过供应部231来控制电流源部211中的电流。也就是说，通过供应部231的电流供应源241和电流源242来生成电流源部211中的偏置。
根据这种构造，可以从一个端子来提取在与流过另一个端子的电流成比例的电流。也就是说，在这种情况下，可以在电流源部211中提取与流过供应部231的电流成比例的电流。注意，虽然在本说明书中电流供应源241由PMOS晶体管形成，但是其也可以由NMOS晶体管形成。
通过供应部231的电流供应源241(用于构成电流供应源241的PMOS晶体管)与偏置电流源221(用于构成偏置电流源221的PMOS晶体管)之间的比例来确定流过偏置电流源221的偏置电流Ibias。此外，也通过供应部231的电流供应源241(用于构成电流供应源241的PMOS晶体管)与提升电流源222(用于构成提升电流源222的PMOS晶体管)之间的比例来确定流过提升电流源222的提升电流Iboost。
根据控制器200，与流过供应部231的电流成比例的电流作为偏置电流Ibias流动。提升电流Iboost也与流过供应部231的电流成比例。
电流源部211和供应部231(它们是控制器200的部件)均者不包括放大器。放大器通常具有高的电流消耗，并因而可能阻碍功耗的降低。然而，不包括放大器的控制器200能够缩减功耗，并实现功耗的降低。
此外，电流源部211和供应部231(它们是控制器200的部件)均由晶体管形成，并且不包括电阻器或电容器。电阻器和电容器的面积通常较大，因而不包括这种电阻器或电容器的控制器200不具有大的面积。也就是说，可以减小控制器200的尺寸。
此外，包括开关223的控制器200可进行控制以使提升电流Iboost非惯常地流动而是按照需要流动，由此可以减少稳定电流消耗量。也就是说，通过设置的开关223，控制器可进行控制以使提升电流Iboost仅在开关223被闭合时流动，由此与使提升电流Iboost连续地流动的装置相比，显然可以减少电流消耗量。
为了减小稳定建立时间，在希望响应于来自开关控制部224的控制信号来改善稳定建立时，控制器200闭合开关223，并且允许从提升电流源222提供提升电流Iboost。被提供至电容C的提升电流Iboost允许通过提升电流Iboost对电容C充电，由此可改善稳定建立。
将对可由控制器200实现的稳定建立时间的减小进行说明。图3A和图3B示出了在控制器200进行稳定建立改善操作时的波形的示例。图3的A是被输入至控制器200的电压的曲线图，其中，水平轴表示时间，且垂直轴表示输入电压(IN电压)。图3的B是在如图3的A所示的电压被输入至控制器200时从控制器输出的电压的曲线图，该曲线图包括表示时间的水平轴和表示输出电压(OUT电压)的垂直轴。
在图3的B所示的曲线图中，实线表示在提升的情况下的输出电压的波形，而虚线表示在未提升的情况下的输出电压的波形。此外，在图3的B的顶部处示出了被从开关控制部224输出至开关223的控制信号(被提供至用于构成开关223的PMOS晶体管的栅极的信号)的波形，其中，TON表示开关223闭合的时间。
响应于去往控制器200的输入电压IN的变化，偏置电流首先流动以对负载电容或寄生电容(电容113)充电，从而电容113的容量越大，输出电压OUT的稳定建立时间越长。
图3的B中的虚线表示在没有提供提升电流的情况下稳定建立缓慢时的特性。假定后级电路(未示出)例如在时刻t1处开始操作。在未提升的情况下时，输出电压OUT在时刻t1处不处于期望电压电平，使得后级电路不可能正常操作。因此，为了避免这种情况，需要增大电流并加快稳定建立。
因此，通过如图2所示的可提供提升电流的构造，输出电压OUT具有由图3的B中的实线所表示的波形，并且在时刻t1处达到期望电压电平，使得后级电路能够正常操作。
提升电流Iboost仅在开关223闭合(用于构成开关223的PMOS晶体管导通)的时间TON期间流动。通过根据电容C的大小的控制信号来调节时间TON，以使偏置电流Ibias和提升电流Iboost流向输出电压OUT，从而加快充电时间，并且改善稳定建立时间。
再次参照图3的B，如实线所表示，当提供提升电流时，在时刻t1之前完成稳定建立，在这种情况下，后级电路能够正常工作。也就是说，根据本发明能够减小稳定建立时间。
此外，在时间TON期间，开关223闭合以使提升电流Iboost流动，而在时间TON之外的时刻提升电流Iboost不流动，使得即使在该构造中添加了提升电流源222时也不增加时间TON之外的稳定电流。于是，能够减小功耗。
虽然在图2示出的控制器200中，供应部231中的电流源242是固定电流源，但是可替换地，该电流源可以为可变电流源，以实现精细电流控制。此外，如上所述，缓冲部112、电流源部211中的晶体管和供应部231中的晶体管可由PMOS晶体管、NMOS晶体管或PMOS晶体管和NMOS晶体管的混合形成。
根据第二实施例的控制器的构造
下面，将对根据第二实施例的控制器进行说明。图4是示出了根据第二实施例的控制器300的构造的示图。
与图2所示的控制器200相比，图4所示的控制器300的不同之处在于，在供应部331添加了第二电流供应部343和第二电流源344。
如同图2所示的电流源部211，电流源部311包括偏置电流源321、提升电流源322和开关323。偏置电流源321、提升电流源322和开关323均由PMOS晶体管形成。
提升电流源322设置在电流源部311中，以能够提供用于对电容C充电的电流。此外，还设置有开关323以能够控制电容C的充电时间。
通过开关控制部324来控制开关323的开闭(PMOS晶体管的导通和截止)。来自开关控制部324的控制信号被输入至开关323的栅极。
根据图4所示的控制器300，通过供应部331来控制电流源部311中的电流。通过供应部331中的第一电流供应部341和第一电流源342来生成电流源部311中的偏置电流源321的偏置电流Ibias。通过供应部331中的第二电流供应部343和第二电流源344来生成电流源部311中的提升电流源322的提升电流Iboost。
根据这种构造，可以从一个端子提取与流过另一个端子的电流成比例的电流。也就是说，在这种情况下，可以在电流源部311中提取与流过供应部331的电流成比例的电流。
通过供应部331的第一电流供应部341(用于构成第一电流供应部341的PMOS晶体管)与偏置电流源321(用于构成偏置电流源321的PMOS晶体管)之间的比例来确定流过偏置电流源321的偏置电流Ibias。此外，通过供应部331的第二电流供应部343(用于构成第二电流供应部343的PMOS晶体管)和提升电流源322(用于构成提升电流源322的PMOS晶体管)之间的比例来确定流过提升电流源322的提升电流Iboost。
电流源部311和供应部331(它们是控制器300的部件)均不包括放大器。放大器通常具有高的电流消耗，并因而可能阻碍功耗的降低。然而，不包括放大器的控制器300能够缩减功耗，并实现功耗的降低。
此外，的电流源部311和供应部331(它们是控制器300的部件)均由晶体管形成，并且不包括电阻器或电容器。电阻器和电容器的面积通常较大，因而不包括这种电阻器或电容器的控制器300不具有大的面积。也就是说，可以减小控制器300的尺寸。
此外，包括开关323的控制器300可进行控制以使提升电流Iboost非惯常地流动而是按照需要流动，由此可以减少稳定电流消耗量。也就是说，通过设置的开关323，控制器可进行控制以使提升电流Iboost仅在开关323被闭合时流动，由此与使提升电流Iboost连续地流动的装置相比，显然可以减少电流消耗量。
为了减小稳定建立时间，在希望响应于来自开关控制部324的控制信号来改善稳定建立时，控制器300闭合开关323，并且允许从提升电流源322提供提升电流Iboost。被提供至电容C的提升电流Iboost可以使提升电流Iboost对电容C充电，由此可改善稳定建立。
如上述示例所示，在图4所示的控制器300中，缓冲部112、电流源部311中的晶体管和供应部331中的晶体管可由PMOS晶体管形成，或者可由NMOS晶体管或者PMOS晶体管和NMOS晶体管的混合形成。
在图4所示的控制器300中，供应部331中的第一电流源342和第二电流源344均是可变电流源。可变电流源能够实现精细电流控制。此外，控制器331中的第一电流源342和第二电流源344是独立地设置的。这种构造能够实现更精细的电流控制。下面将对控制器300的操作进行说明。
在减小稳定建立时间时，控制器300进行控制以增加来自提升电流源322的提升电流，而不改变来自偏置电流源321的偏置电流。在这种情况下，控制器通过将来自供应部331的第一电流源342的电流控制成恒定来控制偏置电流源321以输出稳定电流。
然后，在要减小稳定建立时间时，开关323在开关控制部324的控制下闭合，以允许提升电流Iboost从提升电流源322流出，并因此稳定电流Ibias和提升电流Iboost的和流向电容C。
也可以仅在开关323闭合时允许电流从供应部331的第二电流源344流出。第二电流源344以相对于第一电流源342独立的方式设置，使得当电流从第一电流源342流出时，控制器可进行控制以停止来自第二电流源344的电流。此外，作为可变电流源的第二电流源344可根据需要输出所需电流量。
此外，当电容C是可变的时，如果电容C较大，则控制器可以进行控制以通过增加来自第二电流源344的电流来增加来自提升电流源322的提升电流Iboost，或者如果电容C较小，则控制器进行控制以通过降低来自第二电流源344的电流来降低来自提升电流源322的提升电流Iboost。
另外，当提升电流Iboost被提供至电容C时，控制器可以控制供应部331中的第一电流源342，使得与未向电容C提供提升电流Iboost的情况相比，来自偏置电流源321的偏置电流Ibias增加。
通过在供应部331中独立地设置均是可变电流源的第一电流源342和第二电流源344，能够实现此类各种控制。
注意，虽然在这种情况下供应部331中的第一电流源342和第二电流源344是可变电流源，但是当一个电流源是可变电流源且另一个电流源是固定电流源时，也可实现上述控制。此外，当控制器不需要进行精细控制时，供应部331中的第一电流源342和第二电流源344均可以是固定电流源。
另外，虽然在上述示例中，供应部331中的第一电流源342和第二电流源344独立地设置，但是可替换地，这些电流源可作为一个电流源设置。当第一电流源342和第二电流源344作为一个电流源设置时，也可以通过开关323的开闭来控制提升电流Iboost的流动，使得在要减小稳定建立时间时，可以将偏置电流Ibias和提升电流Iboost提供至电容C。
因此，可以通过设置开关323来增加在调节提升电流Iboost时的灵活度。也就是说，通过在开关323闭合的时间TON期间组合地使用作为提升电流源322的电流源的第二电流供应部343和可变电流源，控制器300能够增加在调节提升电流Iboost时的灵活性。
注意，控制器300还可以进行控制以检测关控制部324的输入信号的输入，并根据该输入来调节控制信号。
如上所述，控制器300也可实现功耗的降低、尺寸的减小和稳定建立时间的减小。
噪声降低
现在，图2所示的控制器200和图4所示的控制器300均包括开关223(或开关323)，这些开关的开闭可引起开关噪声。
将参照图5对在控制器200中生成的噪声进行说明。图5是示出了在图2所示的控制器200中生成的噪声的传播路径的示图，该路径由箭头表示。如图5中的箭头所示，在提升电流源222中的开关223进行切换时生成的开关噪声可能经由开关223(PMOS晶体管)的栅极和源极之间的寄生电容以及提升电流源222的漏极和栅极之间的寄生电容而传播到供应部231中的电流供应源241。
开关噪声可进一步从电流供应源241传播到偏置电流源221的栅极。
当开关噪声传播到偏置电流源221时，偏置电流Ibias发生波动，由此可能在输出电压OUT中产生噪声。由这种开关噪声的传播生成的噪声对于对噪声要求严格的应用来说是个问题。
如参照图6所述，控制器300能够抑制由这种开关噪声的传播生成的噪声，从而可以在对噪声要求严格的应用中采用控制器300，并在对噪声要求不严格的应用中采用控制器200。
将参照图6对在控制器300中生成的噪声进行说明。图6是示出了在图4所示的控制器300中生成的噪声的传播路径的示图，该路径由箭头指示。如图6中的箭头所示，在提升电流源322中的开关323进行切换时生成的开关噪声可能经由开关323(PMOS晶体管)的栅极和源极之间的寄生电容以及提升电流源222的漏极和栅极之间的寄生电容传播到供应部331中的第二电流供应部343。
对于控制器300来说，开关噪声可能传播到供应部331中的第二电流供应部343。然而，第二电流供应部343以独立于连接至偏置电流源321的第一电流供应部341设置，因而开关噪声不会从第二电流供应部343传播到第一电流供应部341。因此，开关噪声不能从第一电流供应部341传播到偏置电流源321。
因此，控制器300可抑制由开关噪声的传播生成的噪声。因此，控制器300可用于对噪声要求严格的应用。
应用于成像设备的示例
至图像传感器的应用可以对噪声要求严格。这里，将说明将控制器300应用于图像传感器(成像设备)的示例。
例如，可以将控制器300作为应用为用于构成成像设备的A/D转换电路(ADC)的部件的单元。图7是示出了具有列并行ADC的成像设备(CMOS图像传感器)的构造的示例的框图。
图7示出的成像设备500包括像素部502、垂直扫描电路503、水平传输扫描电路504和由ADC组构成的列处理电路组505。成像设备500还包括数字-模拟转换器(DAC)506和放大器电路507。像素部502由均包括光电二极管(光电转换元件)和像素内放大器的单位像素521形成，其中单位像素布置成矩阵图案。
在列处理电路组505中布置有用于形成每个列中的ADC的列处理电路551-1至551-n。在下文中，当不需要将各个电路彼此区分时，将列处理电路551-1至551-n简称为列处理电路511。其它部件也将以类似方式注明。
列处理电路551-1至551-n分别包括比较器552-1至552-n，这些比较器将通过由DAC 506生成的参考信号的逐步改变而获得作为斜坡波的参考信号RAMP(参考电压Vramp)与经由相应的垂直信号线508-1至508-n从每行线的相应像素获得的模拟信号进行比较。
此外，列处理电路551均包括对比较器552的比较时间进行计数并保存计数结果的计数器锁存器553。列处理电路551具有n位数字信号转换功能，并且针对垂直信号线(列线)508-1至508-n中的每者布置，由此构成列并行ADC模块。例如，每个列处理电路551的输出连接到k位宽的水平传输线。然后，对应于水平传输线布置有k个单元的放大器电路507。
图8是应用有控制器300的ADC 551的框图。如参照图7所示，ADC 551包括比较器552和计数器锁存器553，其中，将来自每个像素的信号和来自DAC 506的斜坡波提供至比较器552。
当将控制器300应用至具有这种构造的ADC551以减小稳定建立时间时，可以在每个ADC 551中首先设置电流源部311。也就是说，如图8所示，电流源部311设置在DAC506和比较器552之间。在这种构造的情况下，通过电流源部311将来自DAC 506的斜坡波提供至比较器552。
比较器552接收来自电流源部311的斜坡波的输入和来自像素的信号。如上所述，虽然在每个ADC 551中设置有电流源部311，但是不一定必须在每个ADC551中设置供应部331，而是如图8所示，电流源部311-1至311-n可共用一个供应部331。
成像设备500包括多个ADC 551，每个ADC 551包括电流源部311，由此成像设备包括多个电流源部311。如上所述，电流源部311被构造成有助于减小尺寸化并降低功耗，即使设置多个电流源部，也不会妨碍成像设备500的尺寸减小和功耗降低。
为了使ADC 551在完成AD转换之后开始新的AD转换，转换器需要一定的时间(所谓的稳定建立时间)来将参考信号(斜坡波)恢复到初始值。虽然为了加快AD转换处理可优选地减小稳定建立时间，但是在未仔细考虑在参考信号完全恢复到初始值之前就开始新的AD转换的情况下在减小稳定建立时间时可能无法适当地进行AD转换。
然而，包括如图8所示的控制器300的ADC 511可以减小稳定建立时间，并且可防止在参考信号完全恢复到初始值之前开始新的AD转换。
根据包括应用有本发明的控制器的成像设备，可以减小控制器的稳定建立时间，使得成像设备可以实现更高的速度和帧率。
注意，虽然在这种情况下将应用有本发明的控制器应用于成像设备，但是也可将其应用至除成像设备之外的装置。
在本说明书中，系统是指包括多个装置的整体。
注意，本文说明的效果仅以示例方式而不是限制方式进行说明，并且可存在其它效果。
应当注意，本发明的实施例不限于上述实施例，并且在不背离本发明的范围的情况下可以以各种方式进行修改。
注意，本发明也可被实施为以下构造。
(1)控制器，其包括：
第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及
控制部，其控制从所述第二电流源提供到所述预定电容的所述电流，其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成。
(2)根据(1)所述的控制器，其还包括：
供应部，其提供流向所述第一电流源和所述第二电流源的电流，
其中，流向所述第一电流源和所述第二电流源的所述电流与在所述供应部中流动的电流成比例。
(3)根据(1)或(2)所述的控制器，其中，所述控制部是开关，所述开关在要减小稳定建立时间时被闭合。
(4)根据(2)或(3)所述的控制器，其中，所述供应部包括用于输出固定电流的电流源。
(5)根据(2)或(3)所述的控制器，其中，所述供应部包括用于输出可变电流的电流源。
(6)根据(2)至(5)任一项所述的控制器，其中，所述供应部包括用于向所述第一电流源提供电流的第一电流供应部和用于向所述第二电流源提供电流的第二电流供应部。
(7)根据(6)所述的控制器，其中，所述第一电流供应部由第一晶体管和第一电流生成源构成，而所述第二电流供应部由第二晶体管和第二电流生成源构成。
(8)根据(7)所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源独立地设置。
(9)根据(7)所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源均是用于输出可变电流的电流源。
(10)根据(7)所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源均是用于输出固定电流的电流源。
(11)控制器的控制方法，所述控制器包括：
第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及
控制部，其控制从所述第二电流源提供到所述预定电容的所述电流，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成，并且
所述方法包括如下步骤：所述控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向所述预定电容除了提供来自所述第一电流源的电流之外，还提供来自所述第二电流源的电流。
(12)AD转换器，其包括：
比较器，其比较参考信号与像素信号，所述参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；
计数器，其对从开始所述参考信号的输入到所述参考信号与所述像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；
第一电流源，其将所述参考信号用作输入信号，并生成对应于所述输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供除来自所述第一电流源的电流之外的电流，直到所述参考信号等于预定值；以及
控制部，其控制来自所述第二电流源的电流的流动，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成。
(13)AD转换器的AD转换方法，所述AD转换器包括：
比较器，其比较参考信号与像素信号，所述参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；
计数器，其对从开始所述参考信号的输入到所述参考信号与所述像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；
第一电流源，其将所述参考信号用作输入信号，并生成对应于所述输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供除来自所述第一电流源的电流之外的电流，直到所述参考信号等于预定值；以及
控制部，其控制来自所述第二电流源的电流的流动，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成，并且
所述方法包括如下步骤：所述控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向所述预定电容除了提供来自所述第一电流源的电流之外，还提供来自所述第二电流源的电流。
附图标记列表
200控制器 211电流源部
221偏置电流源 222提升电流源
223开关 224开关控制部
231供应部 241电流供应源
242电流源 300控制器
311电流源部 321偏置电流源
322提升电流源 323开关
324开关控制部 331供应部
341第一电流供应源 342第一电流源
343第二电流供应源 344第二电流源

Claims (13)

1.控制器，其包括：
第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及
控制部，其控制从所述第二电流源提供到所述预定电容的所述电流，其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成。
2.根据权利要求1所述的控制器，其还包括：
供应部，其提供流向所述第一电流源和所述第二电流源的电流，
其中，流向所述第一电流源和所述第二电流源的所述电流与在所述供应部中流动的电流成比例。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制部是开关，所述开关在要减小稳定建立时间时被闭合。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述供应部包括用于输出固定电流的电流源。
5.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述供应部包括用于输出可变电流的电流源。
6.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述供应部包括用于向所述第一电流源提供电流的第一电流供应部和用于向所述第二电流源提供电流的第二电流供应部。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述第一电流供应部由第一晶体管和第一电流生成源构成，而所述第二电流供应部由第二晶体管和第二电流生成源构成。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源独立地设置。
9.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源均是用于输出可变电流的电流源。
10.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述第一电流生成源和所述第二电流生成源均是用于输出固定电流的电流源。
11.控制器的控制方法，所述控制器包括：
第一电流源，其生成对应于输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供用于对预定电容充电的电流；以及
控制部，其控制从所述第二电流源提供到所述预定电容的所述电流，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成，并且
所述方法包括如下步骤：所述控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向所述预定电容除了提供来自所述第一电流源的电流之外，还提供来自所述第二电流源的电流。
12.AD转换器，其包括：
比较器，其比较参考信号与像素信号，所述参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；
计数器，其对从开始所述参考信号的输入到所述参考信号与所述像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；
第一电流源，其将所述参考信号用作输入信号，并生成对应于所述输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供除来自所述第一电流源的电流之外的电流，直到所述参考信号等于预定值；以及
控制部，其控制来自所述第二电流源的电流的流动，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成。
13.AD转换器的AD转换方法，所述AD转换器包括：
比较器，其比较参考信号与像素信号，所述参考信号以预定斜率从预定初始电压逐渐地变化；
计数器，其对从开始所述参考信号的输入到所述参考信号与所述像素信号之间的大小关系发生反转所花费的时间进行计数；
第一电流源，其将所述参考信号用作输入信号，并生成对应于所述输入信号的输出信号；
第二电流源，其提供除来自所述第一电流源的电流之外的电流，直到所述参考信号等于预定值；以及
控制部，其控制来自所述第二电流源的电流的流动，
其中，所述第一电流源和所述第二电流源均由晶体管形成，并且
所述方法包括如下步骤：所述控制部进行控制，以在要减小稳定建立时间时，向所述预定电容除了提供来自所述第一电流源的电流之外，还提供来自所述第二电流源的电流。
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