CN112106349A - 读出电路及方法 - Google Patents

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Abstract

公开了传感器读出及校准的方法及用于执行所述方法的电路。在一些实施例中，所述方法包含在电压下驱动有源传感器。在一些实施例中，所述方法包含使用校准传感器，且所述电路包含所述校准传感器。在一些实施例中，所述方法包含使用校准电流源且电路包含所述校准电流源。在一些实施例中，传感器电路包含Σ‑Δ型ADC。在一些实施例中，在相同行时间期间使用第一读出电路及第二读出电路来读出一列传感器。

Description

读出电路及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月17日申请的美国临时申请第62/659,048号、2018年11月7日申请的美国临时申请第62/757,078号及2019年3月15日申请的美国临时申请第62/819,376号的权利，所述美国临时申请的全部公开内容出于全部目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及MEMS传感器。更具体地说，本公开涉及传感器读出电路、校准电路及对应于所述电路的方法。
背景技术
MEMS传感器阵列可将传感器图像转换成多个个别像素信号。举例来说，在辐射热计中，辐射热计像素阵列暴露于热图像(例如，长波长红外范围(下文中“LWIR”)中的波谱)。响应于暴露，阻抗在各辐射热计像素中的两个端子之间变化且接着将所述变化捕获为表示热图像的信号。
发明内容
MEMS传感器必须应对干扰。在辐射热计实例中，干扰可为压倒性的。辐射热计干扰可表现为阵列中的全部像素共有的大环境干扰，其由环境条件的变化且由电阻元件(例如，电路中的电阻器、辐射热计像素本身)的自加热引起。与给定像素上的最小可检测热图像信号(例如，约0.5mK)相比，这些共模变化通常是大的(例如，高达+/-50K)。换句话说，辐射热计噪声比预期信号大多个数量级。
传感器噪声可影响传感器图像的清晰度。辐射热计阵列中的噪声可包含时间及空间图案化噪声两者。噪声的实例包含1/f噪声、热噪声、及程序相依变动。当通过根据列及行布置的电路读出阵列中的信号时，读出的变动可导致可见行间及列间条带。
在传统配置下，非所要地输出共模变化以供测量，从而减小随后测量或采样级的动态范围。一些已知解决方案添加电路以减少测量时的非所要共模效应，但这些解决方案具有小的环境适用范围及不良可重复性，需要手动修整或校准，增加复杂性、大小及成本，引入更多寄生效应及未知数，且消耗更多功率，仅举几个缺点。
本公开的实例涉及克服本文中识别的缺点的MEMS传感器读出电路及方法。在一些实施例中，传感器读出电路包含参考传感器、有源传感器、电流源、电压驱动器，及读出元件。在一些实施例中，方法包含：提供电流到参考传感器；产生电耦合到有源传感器的共模跟踪偏置电压；及测量读出元件处的电流变化。
作为例示性优势，所公开的电路及方法在无额外电路的成本及复杂性的情况下减少共模效应。本文中呈现的电路可有效且紧密地跟踪传感器阵列中的共模变化。因此，可改进经测量热图像信号的精确度，且可在无额外补偿组件的情况下减少随后模数转换器(ADC)的输入范围要求。通过跟踪共模变化，可改进偏置电压、速度及精确度，这是因为列电压标称上可处于固定电压且不受列寄生元件影响。
在一些实施例中，传感器读出电路包含读出元件、第一电流源、第二电流源、电压驱动器、参考传感器，及有源传感器。读出元件包含输入。电压驱动器包含输出。参考传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第一电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。有源传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第二电流源及读出元件的输入且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。有源传感器被配置成暴露于传感器图像。
在一些实施例中，第一电流源及第二电流源是恒定源。
在一些实施例中，电压驱动器产生有源传感器的偏置电压。
在一些实施例中，有源传感器进一步被配置成在有源传感器暴露于传感器图像时改变从有源传感器的第一端子到读出元件的输入的电流。
在一些实施例中，有源传感器进一步被配置成在有源传感器暴露于传感器图像时改变有源传感器的阻抗。
在一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在一些实施例中，电路进一步包含第二参考传感器、第二有源传感器、第一开关、第二开关、第三开关，及第四开关。第二参考传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第一电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器。第二有源传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到输出第二电流的第二电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。第二有源传感器被配置成改变从第一端子到读出元件的输入的电流。第一开关被配置成选择性地将参考传感器电耦合到第一电流源。第二开关被配置成选择性地将有源传感器电耦合到第二源。第三开关被配置成选择性地将第二参考传感器电耦合到第一电流源。第四开关被配置成选择性地将第二有源传感器电耦合到第二电流源。
在一些实施例中，电路进一步包含被配置成移除偏移的相关双采样(CDS)电路。
在一些实施例中，读出元件的电压与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。
在一些实施例中，电路进一步包含电耦合到参考传感器的第二端子的运算放大器的输出。
在一些实施例中，电路进一步包含电耦合到参考传感器的第一端子及第二端子的反馈元件。
在一些实施例中，电路进一步包含第三参考传感器及第三电流源。第三参考传感器包含第一端子及电耦合到电压驱动器的输出的第二端子。第三电流源电耦合到第三参考传感器的第一端子，且被配置成输出反映由第三参考传感器产生的自加热的第七电流。第二电流的值根据第七电流调整。
在一些实施例中，电路进一步包含ADC，所述ADC被配置成对从第一端子到读出元件的输入的电流的变化进行采样。
在一些实施例中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
在一些实施例中，读出元件包含电容式转阻放大器(CTIA)。
在一些实施例中，从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择第一电流源及第二电流源。
在一些实施例中，读出电路的非传感器元件经设计为基本上无热及/或最小化自加热的效应。
在一些实施例中，电路进一步包含输出到参考传感器的第二端子的放大器。参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负输入。第一电流源被配置成跨负输入及输出产生电压降。
在一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素，且有源传感器是被配置成检测LWIR辐射的辐射热计像素。
在一些实施例中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在一些实施例中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在一些实施例中，参考传感器对传感器图像屏蔽。
在一些实施例中，电路进一步包含电耦合在电压驱动器的输出与有源传感器的第二端子之间的电压跟随器。
在一些实施例中，电路进一步包含两个或更多个电流缓冲器，所述两个或更多个电流缓冲器包含电耦合在第一电流源与参考传感器之间的第一电流缓冲器及电耦合在第二电流源与有源传感器之间的第二电流缓冲器。
在一些实施例中，电路进一步包含被配置成选择性地将有源传感器电耦合到电压驱动器的第五开关。
在一些实施例中，一种传感器读出的方法包含：提供第一电流到参考传感器的第一端子；从所述第一电流产生所述参考传感器的第二端子处的电压；提供第二电流到有源传感器的第一端子；在所述电压下驱动所述有源传感器的第二端子；将所述有源传感器暴露于传感器图像；以及测量从所述有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的第三电流。
在一些实施例中，第一电流及第二电流是恒定的。
在一些实施例中，电压是有源传感器的偏置电压。
在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变第三电流。
在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变有源传感器的阻抗。
在一些实施例中，方法进一步包含：提供第四电流到第二参考传感器的第一端子；从所述第四电流产生所述第二参考传感器的第二端子处的第二电压；提供第五电流到第二有源传感器的第一端子；在所述第二电压下驱动所述第二有源传感器的第二端子；将所述第二有源传感器暴露于传感器图像；以及测量从所述第二有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的第六电流。
在一些实施例中，方法进一步包含：将提供第一电流的第一电流源与参考传感器电解耦；将提供第四电流的所述第一电流源耦合到第二参考传感器；将提供第二电流的第二电流源与有源传感器电解耦；以及将提供第五电流的所述第二电流源耦合到第二有源传感器。
在一些实施例中，方法进一步包含：确定由读出元件的输入产生的偏移；及在测量到读出元件的输入的电流之前取消偏移。
在一些实施例中，读出元件的输出处的电压与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。
在一些实施例中，通过运算放大器驱动电压，且参考传感器的第一端子电耦合到运算放大器的负输入。
在一些实施例中，方法进一步包含从参考传感器的第二端子反馈到参考传感器的第一端子。
在一些实施例中，方法进一步包含：提供第七电流到第三参考传感器的第一端子，所述第七电流反映由所述第三参考传感器产生的自加热；及根据所述第七电流调整第二电流的值。
在一些实施例中，方法进一步包含对由到读出元件的输入的电流产生的电压进行采样。
在一些实施例中，第一电流及第二电流在幅值上相等且在相对于参考传感器及有源传感器的相应第一端子的相同方向上。
在一些实施例中，方法进一步包含将第三电流转换成读出元件的读出电压。
在一些实施例中，提供第一电流及提供第二电流各包含提供选自无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组中的至少一个。
在一些实施例中，在电压下驱动有源传感器的第二端子进一步包含从电压驱动器的输出驱动参考传感器的第二端子及有源传感器的第二端子。
在一些实施例中，方法进一步包含：从第一电流引起跨参考传感器的电压降；使用输出到参考传感器的第二端子的放大器来产生电压；以及将参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负端子。
在一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含将有源传感器暴露于LWIR辐射。
在一些实施例中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在一些实施例中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在一些实施例中，方法进一步包含：将参考传感器暴露于参考传感器及有源传感器共有的环境条件；及使参考传感器对传感器图像屏蔽。
在一些实施例中，在电压下驱动有源传感器的第二端子进一步包含在有源传感器的第二端子与提供所述电压的电压源之间进行缓冲。
在一些实施例中，方法进一步包含：缓冲第一电流；及缓冲第二电流。
在一些实施例中，一种制造传感器读出电路的方法包含：提供包含输入的读出元件；提供第一电流源；提供第二电流源；提供包含输出的电压驱动器；提供包含第一端子及第二端子的参考传感器；将所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述第一电流源；将所述参考传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；提供包含第一端子及第二端子的有源传感器，所述有源传感器被配置成暴露于传感器图像；将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到所述第二电流源及所述读出元件的所述输入；以及将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出。
在一些实施例中，第一电流源及第二电流源是恒定电流源。
在一些实施例中，电压驱动器被配置成产生有源传感器的偏置电压。
在一些实施例中，有源传感器进一步被配置成在有源传感器暴露于传感器图像时改变从有源传感器的第一端子到读出元件的输入的电流。
在一些实施例中，有源传感器进一步被配置成在有源传感器暴露于传感器图像时改变有源传感器的阻抗。
在一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供包含第一端子及第二端子的第二参考传感器；将所述第二参考传感器的所述第一端子电耦合到第一电流源；将所述第二参考传感器的所述第二端子电耦合到电压驱动器；提供包含第一端子及第二端子的第二有源传感器，所述第二有源传感器被配置成暴露于传感器图像；将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到第二电流源；将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的输出，且所述第二有源传感器被配置成改变从所述有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的电流；以及提供被配置成选择性地将所述参考传感器电耦合到所述第一电流源的第一开关；提供被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述第二电流源的第二开关；提供被配置成选择性地将所述第二参考传感器电耦合到所述第一电流源的第三开关；以及提供被配置成选择性地将所述第二有源传感器电耦合到所述第二电流源的第四开关。
在一些实施例中，制造方法进一步包含提供被配置成移除偏移的CDS电路。
在一些实施例中，读出元件被配置成产生与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例的电压。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供运算放大器；及将运算放大器的输出电耦合到参考传感器的第二端子。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供反馈元件；及将所述反馈元件电耦合到参考传感器的第一端子及第二端子。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供包含第一端子及第二端子的第三参考传感器；将所述第三参考传感器的所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出；提供被配置成输出反映由所述第三参考传感器产生的自加热的第七电流的第三电流源，且第二电流的值根据所述第七电流调整；以及将所述第三电流源电耦合到所述第三参考传感器的所述第一端子。
在一些实施例中，制造方法进一步包含提供ADC，所述ADC被配置成对从第一端子到读出元件的输入的电流的变化进行采样。
在一些实施例中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
在一些实施例中，读出元件包含CTIA。
在一些实施例中，从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择第一电流源及第二电流源。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供输出到参考传感器的第二端子的放大器；及将参考传感器的第一端子电耦合到所述放大器的负输入，第一电流源被配置成跨所述负输入及输出产生电压降。
在一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是被配置成检测LWIR辐射的辐射热计像素。
在一些实施例中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在一些实施例中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在一些实施例中，参考传感器对传感器图像屏蔽。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供电压跟随器；及将所述电压跟随器电耦合在电压驱动器的输出与有源传感器的第二端子之间。
在一些实施例中，制造方法进一步包含：提供包含第一电流缓冲器及第二电流缓冲器的两个或更多个电流缓冲器；将所述第一电流缓冲器电耦合在第一电流源与参考传感器之间；及将所述第二电流缓冲器电耦合在第二电流源与有源传感器之间。
在一些实施例中，方法包含测量校准传感器的电压及基于经测量校准传感器电压来计算经校准读出电压。在一些实施例中，方法包含测量电耦合到校准电流源的读出元件的读出电压及基于由校准电流引起的读出电压来计算输出。在一些实施例中，方法包含在快门闭合时及在快门敞开时测量读出电压及计算读出电压之间的差。
在一些例项中，行间图案噪声可由偏置电压中的噪声导致，其对于一行传感器来说可为常见的。因此，针对一整行传感器观察偏置电压的噪声。在一些例项中，列间图案噪声可由与特定传感器列相关联的撇取(skimming)电流及ADC的失配及1/f噪声导致。
本公开的实例涉及克服本文中识别的缺点(例如，图案噪声)的MEMS传感器校准电路及方法。在一些实施例中，传感器校准电路包含校准传感器及校准读出元件。在一些实施例中，传感器校准电路包含校准电流源。在一些实施例中，快门包含在传感器校准电路内。
作为例示性优势，所公开的电路及方法以减少成本移除噪声。本文中呈现的电路有效且紧密地移除传感器阵列中的噪声。因此，可改进经测量传感器图像的清晰度。
在一些实施例中，一种传感器电路包含：多个有源传感器，其暴露于传感器图像且共享偏置电压节点；校准读出元件；及校准传感器，其对传感器图像屏蔽且包含电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述校准读出元件的第二端子。
在一些实施例中，校准传感器的阻抗与多个有源传感器的有源传感器的阻抗相同，且校准传感器的电载流子计数大于有源传感器的电载流子计数。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含：读出元件，其对应于多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压，校准读出元件被配置成测量校准传感器的读出电压，且传感器电路电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包含：接收有源传感器的读出电压；接收校准传感器的读出电压；以及计算(1)有源传感器的读出电压与(2)校准传感器的读出电压之间的差，所述差由校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗之间的比率加权。
在一些实施例中，比率是1。
在一些实施例中，比率与温度无关。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含：读出元件，其对应于多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压，传感器电路电耦合到处理器及包含指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时使一个或多个处理器执行方法，所述方法包含：接收对应于闭合快门的第一读出电压；接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及计算在(1)第一读出电压与(2)第二读出电压之间的与由传感器图像引起的有源传感器的阻抗差成比例的差。
在一些实施例中，多个读出元件包含多个ADC。
在一些实施例中，校准传感器及多个有源传感器由具有相同热阻抗系数(TCR)的材料制成。
在一些实施例中，多个有源传感器包含多列有源传感器，电路进一步包含：多个电流源，所述多个电流源中的电流源电耦合到校准传感器的第二端子及校准读出元件；及多个读出元件，所述多列有源传感器中的每一个电耦合到：对应读出节点处的所述多个电流源中的对应电流源；及所述对应读出节点处的所述多个读出元件中的对应读出元件。
在一些实施例中，校准读出元件包含模数转换器(ADC)。
在一些实施例中，多个有源传感器及校准传感器是辐射热计，且传感器图像是热图像。
在一些实施例中，一种传感器电路包含：校准电流源，其提供校准电流；有源传感器；读出元件；第一开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述读出元件；以及第二开关，其被配置成选择性地将所述校准电流源电耦合到所述读出元件。
在一些实施例中，第二开关被配置成在第一开关将有源传感器电耦合到读出元件时将校准电流源与第一读出元件电解耦，且第一开关被配置成在第二开关将校准电流电耦合到读出元件时将有源传感器与第一读出元件电解耦，且传感器电流电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包含：接收有源传感器的第一读出电压；接收由校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)第一读出电压及(2)第二读出电压来计算与有源传感器的读出电流成比例的输出。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含：多个有源传感器，其包含有源传感器；及多个读出元件，其包含第一读出元件及第二读出元件，所述多个读出元件中的每一个电耦合到所述多个有源传感器中的相应有源传感器，方法进一步包含：从所述多个读出元件中的读出元件接收所述相应有源传感器的第一读出电压；接收由相应读出元件上的校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述相应传感器的所述读出电压及(2)由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的相应输出。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含属于与第一有源传感器相同的一列的第二有源传感器，方法进一步包含，在计算第一输出之后：接收所述第二有源传感器的第三读出电压；及基于(1)所述第三读出电压及(2)由校准电流引起的第二读出电压来计算与第四有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
在一些实施例中，由校准电流引起的相同列上的第二读出电压的连续接收之间的时间是校准周期。
在一些实施例中，校准周期是1秒。
在一些实施例中，校准周期基于读出元件的漂移。
在一些实施例中，在第二读出电压的连续接收期间读出不同行。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含：第二校准电流源；第三开关，其被配置成选择性地将第一校准电流源电耦合到读出元件；及第四开关，其被配置成选择性地将所述第二校准电流源电耦合到所述读出元件，且在所述第三开关将所述读出元件与所述第一校准电流源电解耦时：所述第四开关被配置成将所述读出元件电耦合到所述第二校准电流源，且方法进一步包含接收由第二校准电流引起的第三读出电压；且输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
在一些实施例中，读出元件包含ADC。
在一些实施例中，传感器电路电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使一个或多个处理器执行方法，所述方法包含：接收对应于闭合快门的第一读出电压；接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及计算在(1)所述第一读出电压与(2)所述第二读出电压之间的与由传感器图像引起的第一有源传感器的阻抗差成比例的差。
在一些实施例中，有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
在一些实施例中，有源传感器暴露于传感器图像且与多个有源传感器共享偏置电压节点，且传感器电路进一步包含：第二读出元件；及校准传感器，其对所述传感器图像屏蔽且包含电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述第二读出元件的第二端子。
一些实施例包含一种制造上文电路的方法。
在一些实施例中，一种计算传感器电路中的经校准电压的方法包含：将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器共享的偏置电压节点；将所述校准传感器的第二端子电耦合到校准读出元件；将所述多个有源传感器暴露于传感器图像；使所述校准传感器对所述传感器图像屏蔽；运用读出元件测量所述多个有源传感器中的有源传感器的读出电压；运用所述校准读出元件测量所述校准传感器的读出电压；以及将所述经校准电压计算为(1)所述有源传感器的所述读出电压与(2)所述校准传感器的所述读出电压之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
在一些实施例中，校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗相同，且校准传感器的电载流子计数大于有源传感器的电载流子计数。
在一些实施例中，比率是1。
在一些实施例中，比率与温度无关。
在一些实施例中，校准传感器及有源传感器由具有相同TCR的材料制成。
在一些实施例中，方法进一步包含：将多个电流源中的电流源电耦合到校准传感器的第二端子及校准读出元件；将多列有源传感器中的一列电耦合到读出元件，所述一列有源传感器包含有源传感器；及将所述多个电流源中的第二电流源电耦合到所述读出元件。
在一些实施例中，方法进一步包含：闭合快门；运用读出元件测量对应于闭合快门的第一读出电压；以及运用校准读出元件测量对应于闭合快门的第二读出电压；以及在计算经校准电压之后，计算(1)所述经校准电压与(2a)第一读出电压与(2b)第二读出电压之间由所述比率加权的差之间的第二差，所述第二差是快门校准电压。
在一些实施例中，校准读出元件包含ADC。
在一些实施例中，读出元件包含ADC。
在一些实施例中，多个有源传感器及校准传感器是辐射热计，且传感器图像是热图像。
在一些实施例中，一种计算传感器电路中的输出的方法包含：将读出元件电耦合到有源传感器；运用所述读出元件测量所述有源传感器的第一读出电压；将所述读出元件与所述有源传感器电解耦；将校准电流电耦合到所述读出元件；运用所述读出元件测量由所述校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述第一读出电压及(2)所述第二读出电压来计算输出，所述输出与所述有源传感器的读出电流成比例。
在一些实施例中，方法进一步包含：将多个有源传感器中的相应有源传感器电耦合到多个读出元件中的读出元件；运用所述相应读出元件测量所述相应有源传感器的第一读出电压；将所述相应读出元件与所述相应有源传感器电解耦；将校准电流电耦合到所述相应读出元件；运用所述相应读出元件测量由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述相应有源传感器的所述第一读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的输出。
在一些实施例中，方法进一步包含，在计算第一输出之后：将校准电流源与读出元件电解耦；将读出元件电耦合到第二有源传感器，所述第二有源传感器属于与第一有源传感器相同的一列；运用所述读出元件测量所述第二有源传感器的第三读出电压；以及基于(1)所述第三读出电压及(2)由所述校准电流引起的第二读出电压来计算与所述第二有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
在一些实施例中，由校准电流引起的相同列上的第二读出电压的连续测量之间的时间是校准周期。
在一些实施例中，校准周期是1秒。
在一些实施例中，校准周期基于读出元件的漂移。
在一些实施例中，在第二读出电压的连续测量期间读出不同行。
在一些实施例中，方法进一步包含：将读出元件与第一校准电流源电解耦；将所述读出元件电耦合到第二校准电流源；以及用所述读出元件测量由所述读出元件上的所述第二校准电流引起的第三读出电压，输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
在一些实施例中，读出元件包含ADC。
在一些实施例中，方法进一步包含：闭合快门；计算对应于闭合快门的输出；以及计算在(1)对应于敞开快门的输出与(2)对应于闭合快门的输出之间的与由传感器图像引起的有源传感器的阻抗差成比例的差。
在一些实施例中，有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
在一些实施例中，方法进一步包含：将读出元件与校准电流源电解耦；将第二读出元件电耦合到所述校准电流源；用所述第二读出元件测量由校准电流引起的第三读出电压；将所述第二读出元件与所述校准电流源电解耦；将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器及所述有源传感器共享的偏置电压节点；将所述校准传感器的第二端子电耦合到所述第二读出元件；将所述多个有源传感器及所述有源传感器暴露于传感器图像；使所述校准传感器对传感器图像屏蔽；用所述第二读出元件测量所述校准传感器的第四读出电压；基于所述第三读出电压及所述第四读出电压来计算第二输出；以及计算(1)第一输出与(2)第二输出之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
本公开的实例涉及克服本文中识别的缺点(例如，功率挑战、面积挑战)的传感器电路及方法。在一些实施例中，传感器电路包含多个传感器像素、∑-Δ型ADC，及多个开关。在一些实施例中，传感器电路包含传感器列，且同时读出传感器列的不同部分。
在一些实施例中，一种传感器电路包含：多个传感器像素，其各自被配置成存储电荷；∑-Δ型ADC，其被配置成接收各传感器的电荷；及多个开关，其被配置成将所述多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述∑-Δ型ADC，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素。
在一些实施例中，传感器电路不包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的CTIA。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含电定位在多个传感器与∑-Δ型ADC之间的可变电阻器，其中多个开关被配置成将多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述可变电阻器。
在一些实施例中，可变电阻器在放电时间窗期间具有线性减小电阻；可变电阻器在放电时间窗结束时处于最低电阻；且可变电阻器在放电时间窗开始与结束之间具有比最低电阻高的电阻。
在一些实施例中，可变电阻器是MOS晶体管；且用电耦合到MOS晶体管的控制电压来控制MOS晶体管的初始电阻、线性减小电阻及最低电阻。
在一些实施例中，放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
在一些实施例中，在第一放电时间窗期间，第一开关电耦合第一传感器像素及∑-Δ型ADC；在第二放电时间窗期间，第二开关电耦合第二传感器像素及∑-Δ型ADC；且第一放电时间窗及第二放电时间窗对应于第一传感器像素及第二传感器像素的读出时间。
在一些实施例中，在放电时间窗期间，可变电阻器的恒定电流是可变电阻器的初始电压除以初始电阻。
在一些实施例中，开关在相应放电时间窗期间电耦合相应传感器像素及可变电阻器，放电时间窗等于传感器像素的电容乘以可变电阻器的初始电阻。
在一些实施例中，可变电阻器包含加权电阻器库；所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且选择性电耦合电阻器的组合的电阻包含放电时间窗开始时的初始电阻、线性减小电阻，及最低电阻。
在一些实施例中，传感器像素包含x射线传感器光电二极管且电荷指示x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
在一些实施例中，传感器像素包含存储电荷的存储电容器且传感器像素暴露于x射线产生存储于存储电容器中的电荷。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含第二多个传感器像素及第二∑-Δ型ADC，其中所述第二多个传感器像素被配置成循序地耦合到所述第二∑-Δ型ADC且第一多个传感器像素及所述第二多个传感器像素属于相同列。
在一些实施例中，第一多个传感器像素及第二多个传感器像素的数目相等。
在一些实施例中，在第一行时间，同时读出第一多个传感器像素中的第一传感器像素及第二多个传感器像素中的第二传感器像素。
在一些实施例中，∑-Δ型ADC的输入电流是恒定的。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含被配置成从∑-Δ型ADC接收信号的数字滤波器。
一些实施例包含一种制造上文电路的方法。
在一些实施例中，传感器电路包含多个传感器像素、∑-Δ型ADC，及多个开关，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素；所述传感器电路的读出方法包含：将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个中；使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述∑-Δ型ADC；以及在所述∑-Δ型ADC处循序地接收各传感器像素的相应电荷。
在一些实施例中，传感器电路不包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的CTIA且各传感器像素的相应电荷未由CTIA接收。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的可变电阻器且方法进一步包含使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到可变电阻器。
在一些实施例中，方法进一步包含在放电时间窗期间线性地减小可变电阻器的电阻，其中：所述可变电阻器在所述放电时间窗结束时处于最低电阻；且所述可变电阻器在所述放电时间窗开始与结束之间具有比所述最低电阻高的电阻。
在一些实施例中，可变电阻器是电耦合到控制电压的MOS晶体管且线性地减小可变电阻器的电阻进一步包含用控制电压来驱动MOS晶体管以产生初始电阻、线性减小电阻及最低电阻。
在一些实施例中，放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
在一些实施例中，使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含：在第一放电时间窗期间，将第一开关电耦合到第一传感器像素及∑-Δ型ADC；在第二放电时间窗期间，将第二开关电耦合到第二传感器像素及所述∑-Δ型ADC，其中所述第一放电时间窗及所述第二放电时间窗对应于所述第一传感器像素及所述第二传感器像素的读出时间。
在一些实施例中，在放电时间窗期间，可变电阻器的恒定电流是可变电阻器的初始电压除以初始电阻。
在一些实施例中，使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含在相应放电时间窗期间将开关电耦合到相应传感器像素及可变电阻器；且放电时间窗等于传感器像素的电容乘以可变电阻器的初始电阻。
在一些实施例中，可变电阻器包含加权电阻器库；所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且方法进一步包含通过选择性地电耦合电阻器而将多个电阻器的组合的电阻从放电时间窗开始时的初始电阻线性地减小到所述放电时间窗结束时的最低电阻。
在一些实施例中，传感器像素包含x射线传感器光电二极管且电荷指示x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
在一些实施例中，将相应电荷存储于多个传感器像素中的每一个中进一步包含：将所述多个传感器像素中的每一个暴露于x射线且产生所述相应电荷；及将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个的存储电容器中。
在一些实施例中，传感器电路进一步包含属于与第一多个传感器像素相同的一列的第二多个传感器像素、第二多个开关，及第二∑-Δ型ADC，方法进一步包含：使用所述第二多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述第二∑-Δ型ADC；及在所述第二∑-Δ型ADC处循序地接收所述第二多个传感器像素中的各传感器像素的相应电荷。
在一些实施例中，第一多个传感器像素及第二多个传感器像素的数目相等。
在一些实施例中，在第一行时间：第一∑-Δ型ADC接收第一多个传感器像素中的第一传感器像素的第一相应电荷；且第二∑-Δ型ADC接收第二多个传感器像素中的第二传感器像素的第二相应电荷。
在一些实施例中，∑-Δ型ADC接收恒定电流。
附图说明
图1图解说明根据实施例的传感器读出电路。
图2图解说明根据实施例的传感器读出方法。
图3图解说明根据实施例的传感器读出电路。
图4图解说明根据实施例的传感器读出方法。
图5图解说明根据实施例的传感器读出电路。
图6图解说明根据实施例的传感器读出电路。
图7图解说明根据实施例的电流调整的方法。
图8图解说明根据实施例的传感器偏置电路。
图9图解说明根据实施例的传感器读出系统。
图10图解说明根据实施例的传感器读出电路。
图11图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。
图12图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法。
图13图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。
图14图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法。
图15图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。
图16图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。
图17图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法。
图18A及18B图解说明根据本公开的实例的例示性传感器图像。
图19A及19B图解说明根据本公开的实例的例示性传感器电路。
图20A及20B图解说明根据本公开的实例的例示性传感器电路。
图21A到21D图解说明根据本公开的实例的例示性输入。
图22图解说明根据本公开的实例的制造MEMS产品的方法。
图23图解说明根据本公开的实例的辐射热计。
具体实施方式
在实施例的以下描述中，参考形成其的一部分的随附图式，且其中通过图解展示可实践的特定实施例。应了解，可使用其它实施例且可在不脱离所公开实施例的范围的情况下作出结构改变。
本公开的实例涉及克服本文中识别的缺点的MEMS传感器读出电路及方法。在一些实施例中，传感器读出电路包含参考传感器、有源传感器、电流源、电压驱动器，及读出元件。在一些实施例中，方法包含：提供电流到参考传感器；产生电耦合到有源传感器的共模跟踪偏置电压；以及测量读出元件处的电流变化。
作为例示性优势，所公开的电路及方法在无额外电路的成本及复杂性的情况下减少共模效应。本文中呈现的电路可有效且紧密地跟踪传感器阵列中的共模变化。因此，可改进经测量热图像信号的精确度，且可在无额外补偿组件的情况下减少随后模数转换器(ADC)的输入范围要求。通过跟踪共模变化，可改进偏差电压、速度及精确度，这是因为列电压标称上可处于固定电压且不受列寄生元件影响。
图1图解说明根据实施例的传感器读出电路100。传感器读出电路100包含读出元件102、第一电流源104、第二电流源106、电压驱动器108、参考传感器110，及有源传感器112。一些实施例包含制造读出电路100的方法。
读出元件包含输入103。电压驱动器包含输出109。参考传感器110包含第一端子110a及第二端子110b；第一端子110a电耦合到第一电流源104且第二端子110b电耦合到电压驱动器108的输出109。有源传感器112包含第一端子112a及第二端子112b；第一端子112a电耦合到第二电流源106及读出元件102的输入103；且第二端子112b电耦合到电压驱动器108的输出109。有源传感器112被配置成暴露于传感器图像。
在一些实施例中，电压跟随器(未展示)可电耦合在输出109与第二端子112b之间。电压跟随器可有利地缓冲输出109处的电压使之免受电容性负载的影响。
如图1中例示，简化拓扑需要一个电压驱动器，其提供偏置电压。在未添加电路以减少非所要共模效应的情况下，所述拓扑可在不增加复杂性、大小及成本、引入更多寄生效应及未知数、消耗更多功率以及添加噪声引发组件的情况下减少非所要共同效应。
在一些实施例中，参考传感器110对传感器图像屏蔽。参考传感器110可暴露于参考传感器及有源传感器共有的环境条件。举例来说，参考传感器是暴露于环境温度但未暴露于热场景的参考或盲测辐射热计像素，且有源传感器是有源辐射热计像素，其暴露于环境温度及热场景两者。通常，传感器包含两个端子且可在所述两个端子之间具有取决于传感器图像的可变阻抗值。尽管本公开中使用电阻器及可变电阻器符号来表示传感器，但应了解，传感器性质及组件不限于两个端子之间的电阻元件。
尽管使用术语“辐射热计”来例示所公开的传感器，但应了解，术语“辐射热计”不限于单一像素或单一装置。辐射热计可为被配置成响应于所暴露辐射而改变输出特性的任何元件。在一些实例中，辐射热计可为一个或多个像素。在其它实例中，辐射热计可为一个或多个装置。尽管使用术语“辐射热计像素”来例示所公开的传感器，但应了解，所公开的传感器可在不脱离本公开的范围的情况下包含多于一个辐射热计像素。
在一些实施例中，参考传感器110在输出109处产生可调整偏置电压，其跟踪环境条件及自加热两者。在这些实例中，与其它读出电路的恒定电压模式相比，读出电路在恒定电流模式中操作。换句话说，由第一电流源104提供的第一电流是恒定的。由于其它分支未连接在第一电流源与参考传感器之间，所以穿过参考传感器的电流也恒定在第一电流的值。
由于参考传感器暴露于环境条件，所以参考传感器的阻抗根据反映暴露环境条件的值稳定化。尽管传感器的阻抗基本上固定在稳定状态，但应了解，参考传感器的阻抗可根据环境条件改变。归因于第一电流及参考传感器阻抗，在第一端子110a与第二端子110b之间产生电压降。归因于电压降，通过第一端子110a处的电压与跨两个端子的电压降之间的差产生第二端子110b处的电压。
通过输出109处的电压驱动器108驱动第二端子110b处的电压。在实施例中，电压驱动器108可基本上充当理想电压源。换句话说，电压驱动器108可在输出109处提供(或吸收)必要电流以维持第二端子110b处的所产生电压。
图解说明电压驱动器108的符号仅用于阐释性目的。所属领域的一般技术人员应明白，可利用不同方法及电路来驱动第二端子110b处的电压。尽管阐释性电压驱动器108的输入展示为浮动的，但应了解，所述输入仅为代表性的且可连接到读出电路的适合元件以维持输出电压。
第二端子110b处的电压是重要的，这是因为其反映通过参考传感器110观察的共模效应，例如自加热及环境条件。通过驱动有源传感器112的第二端子112b且使其在此电压下偏置，已有效地补偿共模效应(其可不利地减小随后级的动态范围)，这是因为偏置电压反映共模条件。
在一些实施例中，对称地构建传感器读出电路100。换句话说，有源传感器112基本上与参考传感器110相同，且第二电流源106可提供基本上与第一电流源104相同的电流。
在一些实施例中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。在实例中，由第一电流源及第二电流源提供的电流可流动朝向参考电位120。在一些实施例中，参考电位120处于参考电压。在另一实施例中，参考电位120是接地。
在一些实例中，读出元件102的输入103可具有低输入电阻，例如电荷放大器的输入。在这些实例中，如果参考传感器及有源传感器暴露于基本上相同条件，且第一电流源及第二电流源提供基本上相同电流，那么电流不会进入或离开输入103，这是因为穿过有源传感器112的电流将与由第二电流源106提供的电流相同。此条件的实例是在暴露的传感器图像是环境条件本身时。
相反地，如果参考传感器及有源传感器暴露于不同条件(即，暴露的传感器图像不同于环境条件)，那么电流将进入或离开输入103，这是因为有源传感器112的阻抗不同于参考传感器110的阻抗，且提供的电流的值在暴露之后保持相同。在读出元件102中捕获并测量进入或离开输入103的电流或总电荷。
由于已由偏置电压补偿例如自加热及环境条件的共模效应，所以经测量电流或电荷独立于这些共模分量。因此，可减小随后级的动态范围。
由于经测量电流或电荷独立于非所要共模分量，所以这些共模分量并非测量的部分。作为例示性优势，所公开的电路及方法在无额外电路的成本及复杂性的情况下移除共模效应。本文中呈现的电路有效且紧密地跟踪传感器阵列中的共模变化。因此，可改进经测量热图像信号的精确度且可在无额外补偿组件的情况下减少随后ADC的输入范围要求。
此外，所公开的读出电路及方法可容忍电路元件的较大变动。举例来说，由于移除共模效应，所以可省略晶体管及电阻组件的热相依性。
利用此机制，可测量有源传感器阵列。基于捕获或测量的电流或电荷，可计算传感器图像。随后在本公开中论述执行测量及计算的例示性方法及电路。
在实施例中，有源传感器是暴露于热场景的有源辐射热计像素，且参考传感器是暴露于环境温度而非暴露于热场景的盲测或参考辐射热计像素。在一些实施例中，有源辐射热计像素暴露于LWIR辐射。参考辐射热计像素确定补偿共模效应的偏置电压。响应于热场景的变化，有源辐射热计像素的阻抗可改变且测量或捕获电流的所得变化以确定与热场景相关联的热图像。经测量电流补偿共模效应。
在一些实施例中，由电流源104及106提供的第一电流及第二电流是恒定的。举例来说，电流源是无热的。电流的值基本上未受温度的影响。额外地或替代地，电流源可基本上充当理想电流源。举例来说，由电流源提供的电流的值固定，而无关于对应电流源的输出电压。如本文中使用，“恒定电流”意味着独立于其它参数(例如，温度、电流源的输出电压、驱动负载、驱动速度)的电流。所属领域的一般技术人员将理解，“恒定电流”并非始终需要相同值。举例来说，电流可在读出时间期间具有第一固定值且在非读出周期(例如，校准、休眠、低功率、断电)期间具有第二固定值。在另一实例中，电流可在第一读出时间期间具有第三固定值且在第二读出时间期间具有第四固定值。
在一些实施例中，第一电流缓冲器经耦合在参考传感器与第一电流源之间且第二电流缓冲器经耦合在有源传感器与读出元件的输入之间。在一些实施例中，电流缓冲器将输入节点(例如，读出元件的输入、电压驱动器的输入)处的非所要效应从由参考传感器及有源传感器产生的信号屏蔽。举例来说，非所要电流可注入到输入节点中且调制这些节点处的电压。电流缓冲器防止信号电流受非所要注入电流影响。
尽管在本公开中使用电流源符号来图解说明电流源，但应了解，电流源可为可提供恒定及/或无热电流的任一个或多个电路元件。在一些实施例中，第一电流源及第二电流源是无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜中的一个或多个。
作为例示性优势，由于可使用恒定及无热电流源来提供读出电路的电流，所以与传感器相比，电流源的输出阻抗可为高的。因此，电路的效率增大，这是因为更多信号电流进入读出元件，而非由通过参考传感器及有源传感器形成的电阻分压器划分。
在一些实施例中，读出电路电耦合到校准电路。校准电路包含一个或多个校准电流源、一个或多个第四参考传感器，及校准读出元件。一个或多个校准电流源被配置成提供一个或多个校准电流到电耦合的有源传感器及参考传感器列及校准读出元件。在一些实施例中，校准电流源是固定电流源。一个或多个第四参考传感器电耦合到偏置电压及校准读出元件。在一些实施例中，校准读出元件是校准ADC。在一些实施例中，一个或多个第四参考中的每一个物理上大于读出电路的参考传感器且具有与读出电路的参考传感器相同的阻抗。与读出电路的参考传感器相比，物理上较大第四参考传感器的噪声较小。
在一些实施例中，读出元件是ADC；ADC与一列有源或参考传感器相关联。在校准模式中校准例如ADC的增益失配、噪声及/或偏移的非理想性。在一些实例中，非理想性导致非所要固定型样，从而使传感器图像失真。在校准模式中，在各行的读出期间，一些或全部电压驱动器及读出元件输入分别与读出电路的参考传感器及有源传感器电解耦。一个或多个校准电流电耦合到与读出电路的参考传感器及有源传感器及校准读出元件电解耦的电压驱动器及读出元件输入。在各行的读出期间，可从电耦合到一个或多个校准电流的读出元件输入的一个或多个测量值减去校准读出元件的测量值。在一些实施例中，一个或多个校准电流针对各行读出周期电耦合到一个或多个不同读出元件输入。
尽管本公开中使用“电耦合”及“耦合”来描述读出电路的两个元件之间的电连接，但应了解，电连接不一定需要耦合在一起的组件的端子之间的直接连接。所述组件的不同组合及连接可在不脱离本公开的范围的情况下达成恒定电流及可调整偏置电压读出电路。举例来说，电绕线连接在电耦合在一起的组件的端子之间。在另一实例中，闭合(传导)开关经连接在耦合在一起的组件的端子之间。在又一实例中，额外元件连接在耦合在一起的组件的端子之间而不影响电路的恒定电流特性。举例来说，可在不影响读出电路的特性且不脱离本公开的范围的情况下添加缓冲器、放大器及无源电路元件。
在一些实施例中，两个电耦合组件可拓扑耦合。如本文中使用，如果两个组件在拓扑结构或拓扑结构的相同部分内对彼此提供电气影响，那么所述两个组件“拓扑耦合”。举例来说，所公开读出电路的参考传感器及第一电流源电耦合在读出电路的相同参考分支上。
类似地，尽管本公开中使用“电解耦”来描述读出电路的两个元件之间的电断开连接，但应了解，电断开连接不一定需要在切换的组件的端子之间物理上断开。还应了解，“解耦”不限于意味着防止两个元件之间的电能传送。举例来说，高阻抗元件经连接在解耦的组件的端子之间。在另一实例中，断开(不传导)开关经连接在解耦的组件的端子之间，从而有效地使组件解耦。
图中使用的箭头是用于阐释性目的。应了解，电流流动的方向不限于图式上指示的方向。为了描述，使用例如“进入”及“离开”的术语来描述电流流动。所属领域的一般技术人员将认知，电流流动的方向或电压的极性不限于描述或图解说明的方向或极性。在一些实施例中，通过电流方向及电流穿过的组件的有效阻抗确定电压极性。在其它实施例中，通过电压极性及电流穿过的组件的有效阻抗确定电流方向。在又其它实施例中，通过电流源确定电流方向且通过电压源确定电压极性。
图2图解说明根据实施例的传感器读出的方法200。方法200包含提供第一电流到参考传感器的第一端子(步骤202)。举例来说，参考图1，第一电流源104可提供第一电流到参考传感器110的第一端子110a。
方法200包含从第一电流产生参考传感器的第二端子处的电压(步骤204)。举例来说，归因于第一电流及参考传感器的阻抗，产生跨参考传感器110的电压降及第二端子110b处的电压。
方法200包含提供第二电流到有源传感器的第一端子(步骤206)。举例来说，第二电流源106可提供第二电流到有源传感器112的第一端子112a。
在一些实施例中，第一电流及第二电流是恒定的。在一些实施例中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。举例来说，由第一电流源104及第二电流源106提供的电流可流动朝向参考电位120。在一些实施例中，参考电位120是通过电压源驱动的参考电压。在另一实施例中，参考电位120是接地。
在一些实施例中，从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择第一电流源及第二电流源。
方法200包含在电压下驱动有源传感器的第二端子(步骤208)。举例来说，参考传感器110的第二端子110b电耦合到有源传感器112的第二端子112b，且通过输出109处的电压驱动器108驱动此节点处的电压。在一些实施例中，电压是有源传感器的偏置电压。举例来说，如先前描述，偏置电压反映共模效应。通过使有源传感器在电压下偏置，可补偿这些共模效应。
在一些实施例中，电压跟随器可电耦合在输出109与第二端子112b之间。电压跟随器可有利地缓冲输出109处的电压使之免受电容性负载的影响。
方法200包含将有源传感器暴露于传感器图像(步骤210)。举例来说，将有源传感器112暴露于传感器图像。在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变有源传感器的阻抗。举例来说，有源传感器是有源辐射热计像素。将有源辐射热计像素暴露于热场景。有源辐射热计像素的阻抗可响应于暴露于热场景而改变。在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像包含将有源传感器暴露于LWIR辐射。
方法200包含测量从有源传感器的第一端子到读出元件的输入的第三电流(步骤212)。举例来说，测量进入或离开读出元件102的输入103的电流。
在一些实施例中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变第三电流。举例来说，有源传感器是有源辐射热计像素。将有源辐射热计像素暴露于热场景。响应于暴露于热场景，进入或离开读出元件102的输入103的电流可改变。
在一些实施例中，方法200进一步包含：将参考传感器暴露于参考传感器及有源传感器共有的环境条件；及使参考传感器对传感器图像屏蔽。在一个实例中，传感器是辐射热计像素且共同条件是自加热及环境温度。使参考辐射热计像素暴露于共同条件，但从热场景屏蔽。
在方法200的一些实施例中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。在实施例中，有源传感器是暴露于热场景的有源辐射热计像素，且参考传感器是暴露于环境温度而非暴露于热场景的盲测或参考辐射热计像素。参考辐射热计像素可确定补偿共模效应的偏置电压。响应于热场景的变化，有源辐射热计像素的阻抗可改变且测量或捕获电流的所得变化以确定与热场景相关联的热图像。经测量电流补偿共模效应。
在一些实施例中，第一电流缓冲器经耦合在参考传感器与第一电流源之间且第二电流缓冲器经耦合在有源传感器与读出元件的输入之间。在一些实施例中，电流缓冲器将输入节点(例如，读出元件的输入、电压驱动器的输入)处的非所要效应从由参考传感器及有源传感器产生的信号屏蔽。举例来说，非所要电流可注入到输入节点中且调制这些节点处的电压。电流缓冲器防止信号电流受非所要注入电流影响。
图3图解说明根据实施例的传感器读出电路。读出电路300包含基本上类似于图1中描述的组件的组件。图3中的相似组件被给予与图1中的对应组件相似的元件符号(举例来说，读出元件102及读出元件302)。为了简洁起见，未关于图3再次描述那些相似组件。一些实施例包含制造读出电路300的方法。
电路300进一步包含第二参考传感器320、第二有源传感器322、第一开关330、第二开关332、第三开关334、第四开关336，及电压跟随器318。第二参考传感器320包含第一端子320a及第二端子320b；第一端子320a电耦合到第一电流源304且第二端子320b电耦合到电压驱动器308的输出309。第二有源传感器322包含第一端子322a及第二端子322b；第一端子322a电耦合到输出第二电流的第二电流源306且第二端子322b电耦合到电压跟随器318。第二有源传感器322被配置成改变从第一端子322a到读出元件302的输入303的电流。
电压跟随器318电耦合在输出309与有源传感器312的第二端子312b之间。在一些实施例中，电压跟随器318充当电压缓冲器。电压跟随器318可减小电压驱动器308的输出负载。在一些实施例中，有源列包含多于一个有源传感器(下文中论述的此配置)。在一些实施例中，将偏置电压驱动到多于一个有源列。有源偏置电压节点处的负载(例如，电容性负载)随着列的大小及/或驱动的列的数目增加而增加。电压跟随器318可维持电压驱动器308的大小及所要有源偏置电压响应。
尽管电压跟随器318被图解说明为电耦合在电压驱动器308与有源传感器312之间，但应了解，在不脱离本公开的范围的情况下，读出电路300可不包含电压跟随器(例如，电压驱动器308电耦合到两个第二端子310b及312b，从而提供有源偏置电压)或包含多于一个电压跟随器(例如，多级电压缓冲器、平行电压跟随器)。
图解说明电压跟随器318的符号仅用于阐释性目的。所属领域的一般技术人员应明白，可利用不同方法及电路来驱动第二端子312b处的电压。
第一开关330被配置成选择性地将参考传感器310电耦合到第一电流源304。第二开关332被配置成选择性地将有源传感器312电耦合到第二电流源306。第三开关334被配置成选择性地将第二参考传感器320电耦合到第一电流源304。第四开关被配置成选择性地将第二有源传感器322电耦合到第二电流源306。开关可为可选择性地电耦合电路元件的任何适合组件。举例来说，开关是晶体管。开关可电耦合到基于读出方案闭合适当开关的控制器。
电路300可经配置用于包含两个或更多个行的传感器阵列的读出操作。举例来说，参考传感器310及有源传感器312与传感器阵列的第一行相关联，且第二参考传感器320及第二有源传感器322与传感器阵列的第二行相关联。在阵列的读出期间，选择第一行以进行读出。当选择第一行以进行读出时，第一开关330及第二开关332闭合(传导)，从而分别将参考传感器310耦合到第一电流源304且将有源传感器312耦合到第二电流源306。在此时间期间，第三开关334及第四开关336断开(不传导)，从而保持第二参考传感器及有源传感器与其相应电流源电解耦。
当第一行转变到第二行以进行读出时，第一开关330及第二开关332断开(不传导)，从而分别将参考传感器310与第一电流源304电解耦，且将有源传感器312与第二电流源306电解耦。在此时间期间，第三开关334及第四开关336闭合(传导)，从而分别将第二参考传感器320电耦合到第一电流源304且将第二有源传感器322电耦合到第二电流源306。
本公开中描述的机制可使电流进入或离开读出元件302的输入303。相应地，随后可处理当前选定有源传感器的读出数据。可针对随后行重复此程序，直到已扫描整个传感器阵列或直到已扫描预期行。
尽管描述针对有源传感器列的行间读出操作，但应了解，操作不限于一个列。可使用一或多列参考传感器来针对一或多列有源传感器依序或同时执行操作。
还应了解，尽管如图解说明般配置开关，但开关可在不脱离本公开的范围的情况下以不同方式适合地连接。
举例来说，在一些实施例中，额外开关电耦合在第二端子与电压跟随器或偏置电压节点之间。在一些实施例中，电压跟随器可由电耦合在第二端子与电压驱动器之间的额外开关补充或替换。当额外开关耦合在第二端子与电压驱动器之间时，一个或多个有源传感器的第二端子并非电路中的相同节点(具有或不具有电压跟随器)。在这些实施例中，选定行的相应额外开关闭合(传导)，而非选定行的其它额外开关断开(不传导)。在这些实施例中，减小选定有源传感器的第二端子处的负载，这是因为有效地移除非选定有源传感器的第二端子的负载。这些实施例在同时驱动来自多个列的选定有源传感器且来自多个列的选定有源传感器的第二端子处的负载影响电路响应的情况下特别有益。
在一些实施例中，电压驱动器308是运算放大器。运算放大器308的输出309电耦合到参考传感器的第二端子。运算放大器的负输入可电耦合到参考传感器的第一端子。
选定参考传感器及运算放大器可形成反相放大器。放大器可将偏置电压输出到参考传感器的第二端子。输出偏置电压可基本上与本公开中的别处描述的偏置电压相同。参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负输入。由于第一电流源304提供第一电流到第一端子，所以产生跨负输入及输出的电压降，且通过放大器基于电压降驱动适当偏置电压。参考电压可电耦合到运算放大器的正端子。举例来说，参考电压是恒定电压或接地电压。
反馈元件338电耦合到参考传感器的第一端子及第二端子。换句话说，反馈元件可为运算放大器308提供额外负反馈路径。在实施例中，反馈元件是电容器。在另一实施例中，反馈元件是基本上类似于参考传感器的传感器。反馈元件338可在行转变期间使电压驱动器的反馈环路保持闭合，因此防止电压驱动器308在开放环路情境下晃动(railing)或饱和。电容器可适当地定大小使得输出309处的电压将是下一行的读出开始时的所要电压。所属领域的一般技术人员将认知，可在不脱离本公开的范围的情况下使用其它适合反馈元件。
在一些实施例中，第一电流缓冲器经耦合在参考传感器与第一电流源之间且第二电流缓冲器经耦合在有源传感器与读出元件的输入之间。在一些实施例中，电流缓冲器将输入节点(例如，读出元件的输入、电压驱动器308的负端子)处的非所要效应从由参考传感器及有源传感器产生的信号屏蔽。举例来说，非所要电流可注入到输入节点中且调制这些节点处的电压。电流缓冲器防止信号电流受非所要注入电流影响。
图4图解说明根据实施例的传感器读出方法400。在一些实施例中，结合方法200使用方法400。在一些实施例中，使用本公开中描述的读出电路来执行方法400。方法400包含提供第四电流到第二参考传感器的第一端子(步骤402)。举例来说，参考图3，第一电流源304可提供第四电流到第二参考传感器320的第一端子320a。在一些实施例中，第一电流及第四电流具有相同幅值。
方法400可进一步包含：将提供第一电流的第一电流源与参考传感器电解耦；及将提供第四电流的第一电流源耦合到第二参考传感器。举例来说，第一开关330可断开(不传导)，从而将参考传感器310与第一电流源304电解耦。第二开关332可闭合(传导)，从而将第二参考传感器320耦合到第一电流源304。
方法400包含从第四电流产生第二参考传感器的第二端子处的第二电压(步骤404)。举例来说，归因于第四电流及第二参考传感器320的阻抗，产生跨参考传感器320的电压降及第二端子320b处的电压。
方法400包含提供第五电流到第二有源传感器的第一端子(步骤406)。举例来说，第二电流源306可提供第五电流到第二有源传感器322的第一端子322a。在一些实施例中，第二电流及第五电流可具有相同值。
方法400可进一步包含：将提供第二电流的第二电流源与有源传感器电解耦；及将提供第五电流的第二电流源耦合到第二有源传感器。举例来说，第三开关334可断开(不传导)，从而将有源传感器312与第二电流源306电解耦。第四开关336可闭合(传导)，从而将第二有源传感器322耦合到第二电流源306。
在一些实施例中，第四电流及第五电流是恒定的。在一些实施例中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。举例来说，由第一电流源304及第二电流源306提供的电流可流动朝向参考电位320。在一些实施例中，参考电位320是通过电压源驱动的参考电压。在另一实施例中，参考电位320是接地。
在一些实施例中，从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择第一电流源及第二电流源。
作为例示性优势，由于可使用恒定及无热电流源来提供读出电路的电流，所以与传感器相比，电流源的输出阻抗可为高的。因此，电路的效率增大，这是因为更多信号电流进入读出元件，而非由通过参考传感器及有源传感器形成的电阻分压器划分。
方法400包含在第二电压下驱动第二有源传感器的第二端子(步骤408)。举例来说，第二参考传感器320的第二端子320b电耦合到有源传感器322的第二端子322b，且通过输出309处的电压驱动器308驱动此节点处的第二电压。在一些实施例中，第二电压是第二有源传感器的偏置电压。举例来说，如先前描述，偏置电压反映共模效应。通过使第二有源传感器在电压下偏置，可补偿这些共模效应。
在一些实施例中，通过运算放大器驱动第二电压，且参考传感器的第一端子电耦合到运算放大器的负输入。在一些实施例中，方法进一步包含使用反馈元件从参考传感器的第二端子反馈到参考传感器的第一端子。
在一些实例中，第四电流引起跨第二参考传感器的电压降；用输出到第二参考传感器的第二端子的放大器产生第二电压；且第二参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负端子。
方法400包含将第二有源传感器暴露于传感器图像(步骤410)。举例来说，将第二有源传感器322暴露于传感器图像。在一些实施例中，将第二有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变第二有源传感器的阻抗。举例来说，第二有源传感器是第二有源辐射热计像素。将第二有源辐射热计像素暴露于热场景。第二有源辐射热计像素的阻抗可响应于暴露于热场景而改变。在一些实施例中，将第二有源传感器暴露于传感器图像包含将第二有源传感器暴露于LWIR辐射。
方法400包含测量从第二有源传感器的第一端子到读出元件的输入的第六电流(步骤412)。举例来说，测量进入或离开读出元件302的输入303的电流。在一些实施例中，由本公开中描述的机制引起第六电流。
相应地，随后可处理当前选定有源传感器的读出数据。可针对随后行重复此程序，直到已扫描整个传感器阵列或直到已扫描预期传感器。
尽管描述针对有源传感器列的行间读出操作，但应了解，操作不限于一个列。可使用多于一个参考传感器列来针对多于一个有源传感器列依序或同时执行操作。
图5图解说明根据实施例的传感器读出电路。读出电路500包含基本上类似于图1及3中描述的组件的组件。图5中的相似组件被给予与图1及3中的对应组件相似的元件符号。为了简洁起见，未关于图5再次描述那些相似组件。在一些实施例中，结合本公开中的别处描述的读出电路利用电路500的组件。一些实施例包含制造读出电路500的方法。
电路500进一步包含可基本上类似于本公开中描述的读出元件的读出元件的级530。在一些实施例中，读出元件的级系CTIA。在一些实施例中，由于参考传感器与有源传感器分支之间的对称构造，所以在参考传感器510及有源传感器512具有相同阻抗时(举例来说，在传感器两者仅暴露于环境条件时)输入503处的电压可理想地等于正端子534的电压。在一些实施例中，正端子534处的电压是参考电压。在一些实施例中，正端子534处的电压是接地电压。
第一电流缓冲器550经耦合在参考传感器与第一电流源504之间。第二电流缓冲器552经耦合在有源传感器与输入503之间。在一些实施例中，电流缓冲器将输入节点(例如，输入503、电压驱动器508的负端子)处的反馈的效应从由参考传感器及有源传感器产生的信号屏蔽。举例来说，非所要电流可注入到输入节点中且调制这些节点处的电压。电流缓冲器防止信号电流受非所要注入电流影响。
尽管各自针对参考分支及有源分支图解说明电流缓冲器，但应了解，在不脱离本公开的范围的情况下，读出电路可不包含电流缓冲器(例如，电流源电耦合到参考传感器及有源传感器)或包含多于一个电流缓冲器(例如，平行电流缓冲器、各分支的电流缓冲器)。
图解说明电流缓冲器550及552的符号仅用于阐释性目的。符号不一定意味仅使用驱动器或放大器来执行电流缓冲。所属领域的一般技术人员应明白，可利用不同方法及电路来缓冲传感器与电流源之间的电流。
在一些实施例中，CTIA的输出处的电压在传感器的读出期间与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。举例来说，CTIA的输出536处的电压是V，CTIA的输入503处的电压是Vn，CTIA的输入处的有效电容是Cp，CTIA的开放环路增益是A，CTIA的反馈电容器可具有CCTIA的值，参考传感器510的阻抗是Zref，有源传感器512的阻抗是Zactive，有源传感器512的偏置电压(即，第二端子512b处的电压)是Vbias，第一电流源504可提供I1的电流，第二电流源506可提供I2的电流，且参考电位520处的电压是Vref。可使用以下方程式来计算V：
(1)Vbias＝I1×Zref
(2)
Figure BDA0002772397300000281
(3)-AVn＝V
上文变数的极性仅表示为求解电路参数。应了解，电路中的电流可沿任何方向且电路中的电压可呈任何极性。
组合以上方程式，V可被隔离：
(4)
Figure BDA0002772397300000282
项ξ是增益系数：
(5)
Figure BDA0002772397300000283
CTIA实际上可为理想积分器。换句话说，与增益系数中的其它变数相比，开放环路可为基本上大的。在这些情况中，变数A实际上可接近无穷大。在一些实例中，开放环路增益A大于20。因而，可近似计算增益系数：
(6)
Figure BDA0002772397300000284
CTIA的有效积分电容是：
(7)Ce＝CCTIA(A+1)+Cp
CTIA的有效积分电阻是：
(8)
Figure BDA0002772397300000285
假设CTIA实际上是理想积分器：
(9)sReCe＞＞1
因此，CTIA具有积分时间：
(10)τ＜＜ReCe
由于CTIA实际上可为理想积分器，所以针对V导出以下关系：
(11)
Figure BDA0002772397300000291
参考传感器510及有源传感器512在结构上相同。换句话说，两个传感器在暴露于相同条件时可具有相同阻抗。因此，可进一步简化V：
(12)ΔZ＝Zref-Zactive
其中ΔZ是参考传感器与有源传感器之间的阻抗差。由于项I1及ξ在读出时间期间实际上是恒定的，所以V与ΔZ成比例，而独立于任何其它参数。
(13)V∝ΔZ/Zactive
使用本公开中描述的读出电路，可仅基于参考传感器与有源传感器之间的阻抗差来计算传感器图像，而独立于任何其它参数。应注意，除从测量移除共模效应以外，所公开的恒定电流读出电路及方法还产生上文展示的简洁结果。
从上文推导，吾人可见，所公开的电路及方法的例示性优势是读出电路的输出电压可基本上与参考传感器及有源传感器的阻抗差成比例。作为在恒定电流模式中读出的结果，可进行上文推导中的一些近似计算及取消；可基于比例关系简单地计算传感器图像。在一些实例中，简单比例关系允许更容易地计算传感器图像。因此，需要较少处理。在其它实例中，简单比例关系包含较少变化且未知元素(在方程式中及在电路上)。因此，传感器图像更精确。
尽管使用术语比例来描述输出电压与传感器阻抗差之间的关系，但应了解，术语“比例”不限于精确线性关系。在不脱离本公开的范围的情况下，可使用术语“比例”来描述两个量之间的近似线性关系。还可使用术语“比例”来描述相差比例因数的两个量之间的关系。
尽管用以上假设进行以上近似计算，但应了解，以上变数可在电路中满足假设时接近其近似值。出于计算的目的，可在方程式中替换近似值，而无任何非预期结果。
电路500可具有额外负载。可通过级530的输入503处的电容器540表示额外负载。应了解，代表性电容器540是阐释性的而非电耦合到接地的实际电容器或电容组件。在一些实施例中，代表性电容器540是输入503节点处的有效电容，其表示电路的非理想电容(例如，传感器负载电容、电流源电容、失配、布线电容、寄生效应)。
为移除非所要额外负载，读出电路可包含CDS电路。在一些实施例中，包含CDS电路作为CTIA的部分。为移除额外负载，在读出选定传感器之前，确定由额外负载引起的对电路的影响。举例来说，对由有效代表性额外负载(例如，电容540)引起的有效电荷进行采样。在读出选定传感器之前取消额外负载的影响。
在一些实施例中，额外非理想性可包含由读出电路的元件(未象征性地表示)引起的电压及电流非理想性。在一些实施例中，CDS电路移除额外非理想性以及电路中的非理想电容的影响。
传感器读出的方法可包含将输入到读出元件的电流转换成读出元件的读出电压。举例来说，CTIA可将电流转换成读出元件的读出电压。在一些实施例中，CTIA的输出处的电压与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。
读出电路可进一步包含CDS电路。CDS电路可移除读出电路中的偏移。在一些实施例中，包含CDS电路作为CTIA的部分。
在一些实施例中，方法进一步包含：确定由读出元件的输入产生的偏移；及在测量到读出元件的输入的电流之前取消偏移。
在一些实施例中，电路可包含例如由读出电路的元件(未象征性地表示)引起的电压及电流非理想性的额外非理想性。在一些实施例中，CDS电路移除额外非理想性以及电路中的偏移。
图6图解说明根据实施例的传感器读出电路。读出电路600可包含基本上类似于图1、3及5中描述的组件的组件。为了简洁起见，未关于图6再次描述那些相似组件。在一些实施例中，结合本公开中的别处描述的读出电路利用电路600的组件。一些实施例包含制造读出电路600的方法。
在一些实施例中，读出电路600包含第三参考传感器630及第三电流源608。第三参考传感器630包含电耦合到电压驱动器(未展示)的第一端子630a及第二端子630b。第三电流源608电耦合到第三参考传感器630的第一端子630a，且被配置成输出反映由第三参考传感器630产生的自加热的第七电流。由第二电流源606提供的第二电流的值根据第七电流调整。在实例中，第二电流源基本上类似于本公开中描述的第二电流，且第三参考传感器是参考或盲测辐射热计像素。
在实施例中，由受控电流源提供第七电流。使用反馈环路616来控制受控电流源，反馈环路616跟踪第三参考传感器630的第一端子630a处的电压及因此其自加热。对于当前选定行的传感器，第七电流可归因于第三参考传感器630的经跟踪自加热而改变，其反映有源传感器所经历的自加热。第一端子630a处的电压通过呈负反馈配置的反馈环路616的运算放大器保持恒定。运算放大器的输出电压更新以跟踪电流归因于自加热的变化。第七电流经镜像到第二电流源606，第二电流源606电耦合到有源传感器612以补偿选定有源传感器的自加热。
仅展示负反馈放大器用于例示性目的。应了解，其它组件及方法可在不脱离本发明的范围的情况下跟踪并控制电流606及608。尽管未展示电压驱动器以驱动偏置电压，但应了解，电压驱动器可跨参考传感器电耦合以驱动偏置电压，如本公开中描述。尽管图解说明一个参考列及一个有源列，但应了解，一个或多个参考列可跟踪自加热且一个或多个有源列可补偿自加热。
图7图解说明根据实施例的电流调整的方法700。举例来说，提供到有源辐射热计像素的电流通过跟踪盲测辐射热计像素而补偿自加热。
方法700包含：提供第七电流到第三参考传感器的第一端子(步骤702)，所述第七电流反映由所述第三参考传感器产生的自加热；及根据所述第七电流调整第二电流的值(步骤704)。可使用读出电路600或其它适合自加热补偿组件来达成方法700。举例来说，第七电流由第三电流源608提供且由反馈环路616跟踪。跟踪电流经镜像到提供到有源传感器的电流(例如，由第二电流源606提供的电流)。
替代地，在实施例中，跨参考传感器的电压保持恒定。换句话说，第三参考传感器630未暴露于环境条件且电压驱动器未与第三参考传感器630并联地电耦合。在此实施例中，第三参考传感器不产生偏置电压且调整平均偏置电流以跟踪环境变化。然而，必需产生偏置电压且相对于环境条件调整偏置电流以便在像素响应中维持恒定增益。
图8图解说明根据实施例的传感器偏置电路。读出电路800可包含基本上类似于图1、3、5及6中描述的组件的组件。为了简洁起见，未关于图8再次描述那些相似组件。在一些实施例中，结合本公开中的别处描述的读出电路利用电路800的组件。一些实施例包含制造电路800的方法。
传感器偏置电路800单独地跟踪环境条件且独立于所描述的自加热补偿组件。电路800包含参考传感器840、电流源810，及电压驱动器808。举例来说，参考传感器802是热短路(盲测或参考)辐射热计像素。在一些实施例中，电流源810及电压驱动器808基本上与本公开中描述的第一电流源及电压驱动器相同。以与本公开中描述基本上相同的方式产生跟踪环境条件的偏置电压。偏置电压输出809电耦合到本公开中描述的读出电路的偏置电压节点以产生有源传感器偏置电流。
通过将环境条件跟踪与自加热补偿分离，可达成较快速自加热补偿。通过调整各相应列处的电流镜，而非使用全局放大器来驱动偏置电压节点处的相对较大负载，补偿响应可较快。由于电路尺寸较不受偏置电压节点处的负载限制，所以较大范围的像素阵列大小可与相同外围电路相容。换句话说，读出电路可更加可扩缩。尽管图中图解说明一个电压驱动器及一个偏置电路，但应了解，可使用图解说明组件中的一个或多个来形成一个或多个传感器偏置电路。
在一些实施例中，电压跟随器以类似于本文中描述的电压跟随器的方式电耦合在偏置电压节点与一个或多个有源传感器的第二端子之间。在一些实施例中，电压跟随器充当电压缓冲器。电压跟随器可减小电压驱动器808的输出负载。在一些实施例中，有源列包含多于一个有源传感器。在一些实施例中，将偏置电压驱动到多于一个有源列。有源偏置电压节点处的负载(例如，电容性负载)随着列的大小及/或所驱动的列的数目增加而增加。电压跟随器可维持电压驱动器808的大小及所要有源偏置电压响应。
图9图解说明根据实施例的传感器读出系统。传感器读出系统900包含传感器读出电路902及ADC 904。传感器读出电路902可为本公开中描述的读出电路。传感器读出电路902可电耦合到ADC 904。一些实施例包含制造电路900的方法。
在一些实施例中，ADC可对从有源传感器的第一端子到读出元件的输入的电流或电荷进行采样，如本公开中描述。在一些实施例中，ADC 904包含一个或多个∑-Δ型ADC。在一些实例中，ADC的第一级是CTIA。在这些实例中，有利地共享读出电路与ADC之间的共同组件(例如，CTIA)，从而优化系统面积及功率。
在一些实施例中，传感器读出的方法包含对由到读出元件的输入的电流或电荷产生的电压进行采样。举例来说，读出元件可包含∑-Δ型ADC，且由CTIA产生采样的电压。在一些实施例中，第一电流缓冲器经耦合在参考传感器与第一电流源之间。第二电流缓冲器经耦合在有源传感器与∑-Δ型ADC的输入之间。在一些实施例中，电流缓冲器将输入节点(例如，∑-Δ型ADC的输入)处的反馈的效应从由参考传感器及有源传感器产生的信号屏蔽。举例来说，非所要电流可注入到输入节点中且调制这些节点处的电压。电流缓冲器降低非所要注入电流对信号电流的影响。
CTIA的输入电流是由暴露于热场景的有源辐射热计像素产生的差。在一些实例中，CTIA是∑-Δ型ADC的第一级。
本公开的实例涉及克服本文中识别的缺点的MEMS传感器校准电路及方法。在一些实施例中，传感器校准电路包含校准传感器及校准读出元件。在一些实施例中，传感器校准电路包含校准电流源。在一些实施例中，快门包含在传感器校准电路内。
在一些实施例中，方法包含测量校准传感器的电压及基于经测量校准传感器电压来计算校准读出电压。在一些实施例中，方法包含测量电耦合到校准电流源的读出元件的读出电压及基于读出电压来计算输出。在一些实施例中，方法包含在快门闭合时及在快门敞开时测量读出电压及计算读出电压之间的差。
作为例示性优势，所公开的电路及方法以减少成本移除噪声。本文中呈现的电路有效且紧密地移除传感器阵列中的噪声。因此，可改进经测量传感器图像的清晰度。
图10图解说明根据实施例的传感器读出电路1000。传感器读出电路1000包含读出元件1002a及1002b、电流源1004a到1004c、电压驱动器1006、参考传感器1008a及1008b、有源传感器1010a到1010d，及开关1016a到1016h。一些实施例包含制造读出电路1000的方法。
在一些实施例中，传感器读出电路1000的元件对应于传感器读出电路100的元件。在一些实施例中，读出元件1002a对应于读出元件102，电流源1004a对应于第二电流源106，电流源1004c对应于第一电流源104，电压驱动器1006对应于电压驱动器108，参考传感器1008a对应于参考传感器110，且有源传感器1010a对应于有源传感器112。
如图10中例示，拓扑使用一个电压驱动器，其提供偏置电压。在未添加电路以减少非所要共模效应的情况下，所述拓扑可在不增加复杂性、大小及成本、引入更多寄生效应及未知数、消耗更多功率以及添加噪声引发组件的情况下减少非所要共同效应。
在一些实施例中，参考传感器1008a及1008b对传感器图像屏蔽且有源传感器1010a到1010d暴露于传感器图像。参考传感器可暴露于参考传感器及有源传感器共有的环境条件。举例来说，参考传感器是暴露于环境温度但未暴露于热场景的参考或盲测辐射热计像素，且有源传感器是有源辐射热计像素，其暴露于环境温度及热场景两者。通常，传感器包含两个端子且可在所述两个端子之间具有取决于传感器图像的可变阻抗值。尽管本公开中使用块符号来表示传感器，但应了解，所描述的传感器性质及组件是例示性的。
在一些实施例中，在传感器读出期间，循序地读出各行。举例来说，在第一行读出时间，通过开启对应行的开关(例如，开关1016a到1016d)的电压驱动行控制件1014a同时通过关闭对应行的开关(例如，开关1016e到1016h)的电压驱动行控制件1014b。在第二行读出时间，通过开启对应行的开关(例如，开关1016e到1016h)的电压驱动行控制件1014b同时通过关闭对应行的开关(例如，开关1016a到1016d)的电压驱动行控制件1014a。当开启对应行的开关时，对应行的有源传感器及参考传感器电耦合到偏置电压节点1012及对应电流源，而其它行的传感器与偏置电压节点1012及对应电流源电解耦。应了解，所描述的读出操作是例示性的。
在一些实施例中，选定参考传感器在偏置电压节点1012处产生可调整偏置电压，其跟踪环境条件及自加热两者。在这些实例中，读出电路在恒定电流模式中操作。由于其它分支未电耦合在电流源1004c与选定参考传感器之间，所以通过选定参考传感器的电流是恒定的。
由于参考传感器暴露于环境条件，所以参考传感器的阻抗稳定化到反映环境条件的值。尽管传感器的阻抗可基本上固定在稳定状态，但应了解，参考传感器的阻抗可根据环境条件改变。归因于电流及参考传感器阻抗，跨参考传感器产生电压降。通过电压降指定偏置电压节点1012处的电压。
通过电压驱动器1006驱动偏置电压节点1012处的电压。在实施例中，电压驱动器1006可基本上充当理想电压源。换句话说，电压驱动器1006可提供(或吸收)必要电流以维持偏置电压节点1012处的所产生电压。
图解说明电压驱动器1006的符号仅用于阐释性目的。所属领域的一般技术人员应明白，可利用不同方法及电路来驱动偏置电压。
偏置电压可为重要的，这是因为其反映通过参考传感器观察的共模效应，例如自加热及环境条件。因而，选定有源传感器在偏置电压下偏置，且已有效地补偿共模效应(其可不利地减小随后级的动态范围)，这是因为偏置电压反映共模条件。
在一些实施例中，有源传感器基本上与参考传感器相同，且电流源1004a到1004c提供基本上相同电流。
在一些实例中，读出元件可具有低输入电阻，例如电荷放大器的输入。在这些实例中，如果参考传感器及有源传感器暴露于基本上相同条件，且电流源提供基本上相同电流，那么电流不会进入或离开读出元件的输入，这是因为穿过相应选定有源传感器的电流将与由相应电流源提供的电流相同。此条件的实例是在暴露的传感器图像是环境条件本身时。
相反地，如果参考传感器及有源传感器暴露于不同条件(即，暴露的传感器图像不同于环境条件)，那么电流将进入或离开读出元件的输入，这是因为相应选定有源传感器的阻抗不同于选定参考传感器的阻抗，且提供的电流的值在暴露之后保持相同。捕获并测量进入或离开相应读出元件的电流或总电荷。
由于已由偏置电压补偿例如自加热及环境条件的共模效应，所以经测量电流或电荷独立于这些共模分量。因此，可减小随后级的动态范围。由于经测量电流或电荷独立于非所要共模分量，所以这些共模分量并非测量的部分。
在一些实施例中，传感器定位于玻璃衬底上。在一些实施例中，玻璃衬底包含用作传感器阵列的开关(例如，开关1016a到1016h)的多个TFT。在一些实施例中，在远离阵列的一个或多个芯片上实施阵列外的非传感器及非切换元件(例如，读出元件、电压驱动器、电流源)。
尽管图10将传感器读出电路图解说明为具有2×2有源传感器阵列、两个参考传感器及其它所描述元件，但应了解，所公开的传感器读出电路是例示性的。
尽管经测量电流或电荷独立于共模效应，但其可易受噪声影响，此影响传感器图像测量的精确度及传感器图像的清晰度。作为实例，辐射热计噪声可为压倒性的且热图像可归因于噪声而失真。辐射热计阵列中的噪声可包含非图案化噪声及图案化噪声。非图案化噪声的实例包含像素中的1/f噪声、热噪声及程序相依噪声。图案化噪声的实例包含行间图案及列间图案。
图11图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。在实施例中，传感器校准电路1100包含校准传感器1102、校准读出元件1104，及电流源1106。在一些实施例中，校准读出元件1104基本上与读出元件1002a或1002b中的一个相同。在一些实施例中，电流源1106基本上与电流源1004a、1004b或1004c中的一个相同。一些实施例包含制造电路1100的方法。
校准传感器1102可包含两个端子：电耦合到传感器读出电路1110的偏置电压节点1108的第一端子及电耦合到校准读出元件1104及电流源1106的第二端子。
举例来说，传感器读出电路1110基本上与传感器读出电路1000相同。可由传感器读出电路1110的有源传感器共享偏置电压节点1108。在一些实施例中，校准传感器对暴露于传感器读出电路1110的有源传感器元件的传感器图像屏蔽。
作为另一实例，传感器读出电路1110是测量热图像的辐射热计读出电路；所述辐射热计读出电路包含辐射热计的全阵列及相关联行及列读出电路。在此实例中，电耦合到辐射热计读出电路的校准传感器是校准辐射热计。
传感器读出电路1000仅为例示性的。应了解，传感器读出电路1110可在不脱离本公开的范围的情况下具有不同配置及组件。
在一些实施例中，校准传感器1102的阻抗基本上与校准读出电路1110中的有源传感器的标称阻抗相同。换句话说，两个传感器的阻抗比是1。在一些实施例中，阻抗比与温度无关。在一些实施例中，传感器的标称阻抗是在所述传感器未暴露于传感器图像时所述传感器的阻抗。在一些实例中，有源传感器的标称阻抗在10千欧姆到100兆欧姆的范围中。
在一些实施例中，校准传感器1102具有比校准读出电路1110中的有源传感器(例如，有源传感器1010a到1010d中的一个)的电载流子计数高的电载流子计数。作为实例，如果校准传感器具有大于有源传感器的量的导电材料，那么校准传感器具有比有源传感器的电载流子计数高的电载流子计数。
举例来说，当校准传感器及有源传感器具有相同纵横比(例如，两者皆为正方形)但校准传感器的物理尺寸大于有源传感器的物理尺寸时，校准传感器及有源传感器可具有相同阻抗而校准传感器具有较高电载流子计数。在一些实施例中，通过多于一个传感器形成校准传感器；传感器经串联及并联连接以达成基本上与有源传感器相同的总阻抗。由于校准传感器具有较高电载流子计数，所以校准传感器与有源传感器相比具有较少1/f噪声。
在一些实施例中，校准传感器及有源传感器由具有相同电阻温度系数(TCR)的材料制造。在一些实施例中，校准传感器及有源传感器由非晶硅、氧化钒、铂、钛、氧化钛、氧化钨及钼中的一种或多种产生。在一些实例中，校准传感器及有源传感器由基本上相同材料制造。
在一些实施例中，校准读出元件是模数转换器(ADC)。举例来说，校准读出元件是基本上与电耦合到一列有源传感器的ADC相同的ADC。
在一些实施例中，使用校准读出电路1100来校准有源传感器的测量中的噪声。具体地说，使用校准读出电路1100来校准针对行间图案噪声的测量，行间图案噪声是随行变化的噪声。
在例示性传感器校准中，在读出时间期间，用相应读出元件来测量选定有源传感器(例如，选定行的传感器)的读出电压及校准传感器的读出电压。如描述，由通过有源传感器暴露于传感器图像引起的电流产生选定有源传感器的读出电压。在一些实施例中，校准传感器的读出电压由在校准传感器的第一端子与第二端子之间穿过的电流产生且由校准读出元件1104进行测量。从电流源1106产生电流。
在测量选定有源传感器的读出电压及校准传感器的读出电压之后，在测量第i行时可针对第j列计算经校准读出电压：
(14)
Figure BDA0002772397300000361
索引(i，j)与选定传感器的特定有源传感器相关联。举例来说，选择第i行的传感器以读出且选定传感器中的每一个对应于第j列。尽管使用索引(i，j)来描述例示性传感器，但应了解，可使用下标来描述任何有源传感器。
量Acal，ij是与传感器(i，j)暴露于传感器图像相关联的经校准读出电压。量As，ij是第j列的相应读出元件处的传感器(i，j)的(非校准)读出电压。量AiM是在用与第i行的参考传感器相关联的偏置电压(例如，与第i行的共模条件相关联的偏置电压)驱动偏置电压节点时校准传感器的读出电压。ZM是校准传感器的阻抗，且Zsij是传感器(i，j)的标称阻抗(例如，在对传感器图像屏蔽时)。在一些实施例中，两个阻抗基本上相等，所以因数(ZM/Zsij)是1。
通过包含例如校准传感器的阻抗及其读出电压的简单参数，方程式(14)从有源传感器读出电压移除非所要行间图案噪声，例如偏置电压中的噪声。包含校准传感器、相关联读出元件及相关联电流源对于导出无行间图案噪声的测量来说可为重要的。在无这些元件及方程式(14)的情况下，可能无法直接测量偏置电压且可能无法正确地捕获偏置电压噪声的效应，这是因为归因于像素自加热，偏置电压是ADC转换时间期间的时变电压。由于可针对各行移除非所要偏置电压效应，所以可消除校准撇取电流源的需求，从而降低读出电路的复杂性。
例示性传感器校准展示可如何用校准传感器来校准读出期间的选定行传感器，从而移除非所要行间图案噪声，例如偏置电压噪声。在一些实施例中，在读出期间针对其它选定行重复所描述方法。举例来说，在用电耦合到第一行的参考传感器(例如，参考传感器1008a)(即，与第一行的共模条件相关联的偏置电压)的校准传感器来校准选定第一行传感器之后，取消选择第一行传感器且选择第二行传感器以进行读出。用校准传感器来校准选定第二行传感器，所述第二行现电耦合到第二行的参考传感器(例如，参考传感器1008b)(即，与第二行的共模条件相关联的偏置电压)。可以与描述类似的方式移除行间图案噪声，例如与第二行相关联的偏置电压噪声。
虽然在读出期间可校准多于一个传感器行且在读出期间可校准每一传感器行，但校准对于整个传感器阵列来说可能并非必需的。举例来说，可用校准传感器来校准全部行的子集。校准传感器的校准频率可取决于系统或环境的噪声特性。
图12图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法1200。方法1200包含将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器共享的偏置电压节点(步骤1202)。举例来说，参考图11，校准传感器1102电耦合到偏置电压节点1108。
方法1200包含将校准传感器的第二端子电耦合到校准读出元件(步骤1204)。举例来说，参考图11，校准传感器1102电耦合到校准读出元件1104。
方法1200包含将多个有源传感器暴露于传感器图像(步骤1206)。举例来说，参考图11，传感器读出电路1110中的多个有源传感器暴露于传感器图像。
方法1200包含使校准传感器对传感器图像屏蔽(步骤1208)。举例来说，参考图11，使校准传感器1102对传感器图像屏蔽。
方法1200包含用读出元件来测量多个有源传感器中的有源传感器的读出电压(步骤1210)。举例来说，参考图11，测量传感器(i，j)的非校准读出电压Asij。
方法1200包含用校准读出元件来测量校准传感器的读出电压(步骤1212)。举例来说，参考图11，测量校准读出元件1104的读出电压。
方法1200包含计算经校准电压(步骤1214)。举例来说，将经校准电压计算为(1)有源传感器的读出电压与(2)校准传感器的读出电压之间的差，所述差由校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗之间的比率加权。举例来说，参考图11及方程式(14)，基于经测量量及传感器阻抗来计算量Acal，ij。
在一些实施例中，校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗相同，且校准传感器的电载流子计数大于有源传感器的电载流子计数。在一些实施例中，比率是1。在一些实施例中，比率与温度无关。
在一些实施例中，校准传感器及有源传感器由具有相同TCR的材料制成。
在一些实施例中，方法1200包含：将多个电流源中的电流源电耦合到校准传感器的第二端子及校准读出元件；将多列有源传感器中的一列电耦合到读出元件，所述一列有源传感器包含有源传感器；及将所述多个电流源中的第二电流源电耦合到所述读出元件。举例来说，参考图10及11，电流源1106电耦合到校准读出元件1104，有源传感器列电耦合到传感器读出电路1000中的读出元件，且电流源电耦合到传感器读出电路1000中的读出元件。
在一些实施例中，方法1200包含：闭合快门；运用读出元件测量对应于闭合快门的第一读出电压；及运用校准读出元件测量对应于闭合快门的第二读出电压；及在计算经校准电压之后，计算(1)经校准电压与(2a)第一读出电压与(2b)第二读出电压之间由比率加权的差之间的第二差，其中所述第二差是快门校准电压。下文将参考方程式(22)及(23)来描述这些实施例的实例。
在一些实施例中，校准读出元件包含ADC。在一些实施例中，读出元件包含ADC。
在一些实施例中，多个有源传感器及校准传感器是辐射热计，且传感器图像是热图像。
图13图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。在实施例中，传感器校准电路1300包含校准电流源1302a及1302b及开关1304a到1304f。一些实施例包含制造电路1100的方法。
传感器校准电路1300电耦合到传感器读出电路1310，传感器读出电路1310包含区段1310a及1310b。在一些实例中，传感器读出电路1310是传感器读出电路1000。
开关1304c及1304d与有源传感器的第一列1312a相关联。开关1304e及1304f与不同于第一列的有源传感器的第二列1312b相关联。开关1304c及1304e可将校准电流源及所述一列的读出元件电耦合或电解耦。开关1304d及1304f可将其相应列的有源传感器及所述一列的读出元件(例如，读出元件1002a及1002b)电耦合或电解耦。在一些实施例中，读出元件是ADC。
应了解，传感器读出电路1000仅为例示性的且任何数目个列及任何数目个开关可将校准电流源或有源传感器及有源传感器列电耦合或电解耦。尽管传感器列象征性地包含于表示传感器读出电路1310的方块中且在代表性方块外部象征性地图解说明校准电路1310，但应了解，术语“列”不一定布置成直线。在一些实施例中，一列传感器与一个读出元件相关联。在不脱离本公开的范围的情况下，一列传感器可呈任何形状或形式。
开关1304a及1304b可分别电耦合电流源1302a及1304b以及被校准的一列。在实施例中，开关1302a及1304b一次将电流源中的一个及传感器列电耦合。
尽管使用晶体管符号直观地表示开关，但应了解，在不脱离本公开的范围的情况下可存在切换的其它实施方案。
尽管图13将传感器校准电路1300图解说明为具有两个电流源及两个相关联开关，但应了解，在不脱离本公开的范围的情况下可存在任何数目个校准电流源及相关联开关。在另一实施例中，传感器校准电路1300具有一个校准电流源及一个相关联开关。
在例示性传感器校准中，第一列处于校准模式；第一列的读出元件电耦合到校准电流源中的第一校准电流源。
举例来说，列1312a处于校准中，同时正读出第一行传感器。开关1304c闭合(传导)且开关1304d断开(不传导)。校准电流源(例如，透过开关1304a的校准电流源1302a或透过开关1304b的校准电流源1302b)的第一校准电流电耦合到第一列的读出元件(例如，读出元件1002a)。
当第一列处于校准中时，未处于校准中的列处于读出模式。读出模式中的列的读出元件电耦合到相应列的选定有源传感器。
举例来说，列1312b处于读出模式，同时正读出第一行传感器。开关1304e断开(不传导)且开关1304f闭合(传导)。当前选定有源传感器(例如，有源传感器1010b)电耦合到所述一列的读出元件(例如，读出元件1002b)。
测量列(即，读出模式中的列及校准中的列)的读出电压。由第一校准电流引起的读出电压(例如，电耦合到校准电流源1302a或校准电流源1302b的列的读出电压、读出元件1002a的读出电压)可表示为A1j(t)。
在第一行的读出期间，在第二时间，第一列可能仍处于校准中，且其它列可能仍处于读出模式。此时，第一列的读出元件与第一校准电流源电解耦且电耦合到校准电流源的第二电流源。
举例来说，在此第二时间，列1312a处于校准模式，同时正读出第一行传感器。开关1304c闭合(传导)，且开关1304d断开(不传导)。校准电流源(例如，透过开关1304b的校准电流源1302b或透过开关1304a的校准电流源1302a)的第二校准电流源电耦合到第一列的读出元件(例如，读出元件1002a)。由第二校准电流(例如，来自校准电流源1302a或校准电流源1302b)引起的读出电压可表示为A2j(t)。在一些实施例中，由于已知第一校准电流及第二校准电流的值，所以值A1j(t)及A2j(t)捕获相应读出元件(例如，读出元件1002a)的漂移。
运用A1j(t)及A2j(t)的测量，可校准经校准列中的任何有源传感器的读出电压。有源传感器的读出电压可表示为Asij(t)，其中测量与第i行及第j列相关联的有源传感器。
在此特定实例中，在此特定时间期间，由于经校准列的选定有源传感器(例如，有源传感器1010a)未电耦合到读出元件，所以未测量此传感器的当前读出电压(例如，与有源传感器1010a相关联的读出电压)。在一些实施例中，将Asij的先前值或基于邻近传感器的内插值用于Asij(t)。
在其它实施例中，甚至在校准一列时测量当前读出电压Asij(t)；校准电流源与读出元件电解耦且有源传感器电耦合到读出元件，其中测量有源传感器的当前读出电压。
运用项Asij(t)、A1j(t)及A2j(t)的测量，在测量第i行时可针对列jth计算输出Dsij(t)：
(15)
Figure BDA0002772397300000401
其中量Dsij(t)是与进入列j的读出元件中的电流(例如，由传感器图像引起的电流，如描述)成线性的一项。由于方程式(15)说明读出元件中的漂移，所以项独立于例如ADC增益、偏移、撇取电流及除I(t)之外的任何时变数量的效应，I(t)是进入相应读出元件中的电流。在一些实施例中，量Dsij(t)是稳定化数字输出，其为读出元件(例如，ADC)的输出的稳定化版本。
(16)
Figure BDA0002772397300000402
其中：
(17)
Figure BDA0002772397300000403
(18)ΔI＝I2-I1
I1是第一校准电流。I2是第二校准电流。
在一些实施例中，由于已校准列，所以在随后行读出(例如，选择第二行以进行读出)中，使用量A1j(t)及A2j(t)来计算对应于读出的列的随后行的随后输出，直到再次校准列(即，更新A1j(t)及A2j(t))。
举例来说，选择第二行(例如，有源传感器1010c到1010d)以进行读出且不再校准第一列(这是因为已测量对应于第一列的量A1j(t)及A2j(t))。在此实例中，列1312a处于读出模式，同时正读出第二行传感器。开关1304c断开(不传导)，且开关1304d闭合(传导)。当前选定有源传感器(例如，有源传感器1010c)电耦合到所述一列的读出元件(例如，读出元件1002a)。因而，在第二行读出时间期间，项Asij(t)是有源传感器1010c的读出电压。运用项Asij(t)、A1j(t)及A2j(t)的测量，可针对第一列及第二行的有源传感器计算输出Dsij(t)。通常，在已测量量A1j(t)及A2j(t)之后，可在读出相应传感器时使用方程式(15)针对所述一列的任何有源传感器计算输出Dsij(t)。
通过包含校准电流源且测量所述各列的读出电压，计算输出Dsij(t)。量Dsij(t)可与有源传感器电流(即，由传感器图像引起的电流)成线性比例，而无任何其它时变或列相依噪声参数。方程式(15)移除非所要列间图案噪声，例如撇取电流、ADC增益与ADC偏移之间的失配。另外，在读出有源传感器时可移除这些非所要噪声。换句话说，关于图4描述的配置可允许并行执行校准及读出。因此，在此配置下，可能无需专用校准时间(即，在执行校准时未读出)且在给定时间量期间可读出更多行，从而改进读出电路的性能及精确度。
包含校准电流(例如，校准电流源1302a及1302b)及相关联开关(例如，开关1304a、1304b、1304c及1304e)可用于在同时执行读出时导出可无列间图案噪声的量(例如，输出)。在无这些元件及方程式(15)的情况下，可在传感器图像上反映例如撇取电流失配、ADC增益失配及ADC偏移失配的列相依噪声，从而使传感器图像的清晰度失真，或将需要专用校准时间来移除这些噪声，从而使读出电路的性能降级。
在一些实施例中，使用一个校准电流源(例如，校准电流源1302a或1302b)而非两个校准电流源进行校准。在这些实施例中，仅执行与第一校准电流源相关联的步骤(即，运用一个校准电流源，未执行与行读出时间的第二时间相关联的步骤)。举例来说，当一列运用一个校准电流源进行校准时，所述一列的读出元件仅电耦合到校准电流源中的一个。
举例来说，列1312a处于校准模式，同时正读出第一行传感器。开关1304c闭合(传导)，且开关1304d断开(不传导)。校准电流源(例如，透过开关1304a的校准电流源1302a或透过开关1304b的校准电流源1302b)的第一校准电流电耦合到第一列的读出元件(例如，读出元件1002a)。
当列处于校准中时，未处于校准模式的列处于读出模式。处于读出模式的列的读出元件电耦合到相应列的选定有源传感器。
举例来说，列1312b处于读出模式，同时正读出第一行传感器。开关1304e断开(不传导)，且开关1304f闭合(传导)。当前选定有源传感器(例如，有源传感器1010b或1000d)电耦合到所述一列的读出元件(例如，读出元件1002b)。
在此时间期间，测量列(即，处于读出模式的列及处于校准中的列)的读出电压。由校准电流引起的读出电压(例如，电耦合到校准电流源1302a或校准电流源1302b的列的读出电压、读出元件1002a的读出电压)可表示为Aj(t)。可以与描述相同的方式测量Asij(t)(即，在相应列处于校准中时用邻近传感器内插或用先前测量估计；在相应列处于读出模式时测量有源传感器读出电压)。
使用一个校准电流，运用项Asij(t)及Aj(t)的测量，在测量第i行时可针对列jth计算输出Dsij(t)：
(19)Dsij(t)＝Asij(t)-Aj(t)
和与方程式(15)相关联的方法相比，与方程式(19)相关联的方法以更简单方式移除ADC失配的效应(例如，更少测量、更少所需元件、更简单计算)。
可在读出期间贯穿传感器读出电路执行运用(若干)校准电流的以上校准方法。可通过使不同列处于校准而重复例示性方法。
举例来说，在读出时间期间，选择第一行以进行读出。第一列处于校准模式，如描述，而剩余列处于读出模式；测量与第一列相关联的量A1j(t)及A2j(t)且可使用如描述的方法来计算与所述一列的有源传感器相关联的输出D(t)。
在第一行的读出完成之后，选择第二行以进行读出。第二列处于校准中，其类似于如何校准第一列，如描述。剩余列(例如，除第二列以外的列)处于读出模式，其类似于如描述的方法。
在第二列的校准期间，测量与第二列相关联的量A1j(t)及A2j(t)(例如，由读出元件1002b上的第一校准电流及第二校准电流引起的读出电压)且可使用如描述的方法(即，在相应列处于校准中时用邻近传感器内插或用先前测量估计；在相应列处于读出模式时测量有源传感器读出电压)来计算与第二列的有源传感器相关联的输出D(t)。
在一些实施例中，通常，在校准一列(即，测量与列相关联的量A1j(t)及A2j(t))之后，可使用如描述的方法来计算与所述一列的有源传感器相关联的输出D(t)(即，测量相应有源传感器读出电压(例如，Asij(t))；由于在校准之后已知A1j(t)及A2j(t)，所以项可产生对应输出Dsij(t))。
在此实例中，在随后行读出期间校准不同列。然而，应了解，可重复地校准相同列。还应了解，校准在每一行的读出期间可能并非必需的。应了解，在不脱离本公开的范围的情况下，校准模式启动的频率可取决于系统要求或噪声环境。尽管在各行读出时间期间校准一个列，但应了解，在不脱离本公开的范围的情况下可校准多于一个列。举例来说，在行读出时间期间可针对多个列测量量A1j(t)及A2j(t)且在一个行读出时间期间校准多个列。
在一些实施例中，周期性地启用校准模式。在一些实施例中，对于特定列，通过特定列的第一校准与特定列的随后校准之间的时间(即，特定列的A1j及/或A2j的更新之间的时间)定义校准周期。在一些实施例中，由读出元件的漂移确定校准周期。举例来说，如果读出元件快速地漂移，那么校准周期是短的。在另一实例中，如果读出元件缓慢地漂移，那么校准周期是长的。
在一些实施例中，在特定列的连续校准期间，在读出不同行时校准列。举例来说，在第一校准时间期间，在读出第一行时校准第一列；在第二校准时间期间，在读出第二行时校准第一列。以此方式，不会始终遗漏相同有源传感器的实际读出电压(例如，不会始终用先前值或内插值估计)。举例来说，如果在第一行读出时间期间始终校准第一列，那么第一列及第一行的有源传感器的当前读出电压将始终用邻近有源传感器内插或用先前读出电压估计。
在一些实施例中，每一秒启用校准模式。在一些实施例中，通过传感器读出电路的噪声特性确定校准模式频率。在一些实施例中，针对校准模式选择的列基于传感器读出电路的噪声特性。
图14图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法1400。方法1400包含将读出元件电耦合到有源传感器(步骤1402)。举例来说，参考图13，将传感器读出电路1310的读出元件电耦合到传感器读出电路1310的有源传感器。
方法1400包含用读出元件来测量有源传感器的第一读出电压(步骤1404)。举例来说，参考图13及方程式(15)及(19)，用读出元件来测量第一读出电压(例如，Asij(t))。
方法1400包含将读出元件与有源传感器电解耦(步骤1406)。举例来说，参考图13，传感器读出电路1310的读出元件与传感器读出电路1310的有源传感器电解耦。
方法1400包含将校准电流电耦合到读出元件(步骤1408)。举例来说，参考图13，校准电流1302a或校准电流1302b电耦合到传感器读出电路1310的有源传感器。
方法1400包含用读出元件来测量由校准电流引起的第二读出电压(步骤1410)。举例来说，参考图13及方程式(15)及(19)，用读出元件来测量第二读出电压(例如，Aj(t)、A1j(t))。
方法1400包含基于(1)第一读出电压及(2)第二读出电压来计算输出(步骤1412)。在一些实例中，输出与有源传感器的读出电流成比例。举例来说，参考方程式(15)及(19)，基于第一读出电压及第二读出电压来计算输出D(t)。
在一些实施例中，方法1400包含：将多个有源传感器中的相应有源传感器电耦合到多个读出元件中的相应读出元件；运用所述相应读出元件测量所述相应有源传感器的第一读出电压；将所述相应读出元件与所述相应有源传感器电解耦；将校准电流电耦合到所述相应读出元件；运用所述相应读出元件测量由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述相应有源传感器的所述第一读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的输出。举例来说，参考图4，在校准列1312a(即，测量与列1312a相关联的Aj(t)，测量列的漂移)之后校准列1312b(即，测量与列1312b相关联的Aj(t)，测量列的漂移)。
在一些实施例中，方法1400包含，在计算第一输出之后：将校准电流源与读出元件电解耦；将所述读出元件电耦合到第二有源传感器，所述第二有源传感器属于与第一有源传感器相同的一列；运用所述读出元件测量所述第二有源传感器的第三读出电压；以及基于(1)所述第三读出电压及(2)由所述校准电流引起的第二读出电压来计算与所述第二有源传感器的读出电流成比例的第二输出。举例来说，参考图13，在针对列1312a上的第一行计算输出D(t)(即，测量列的漂移)之后，可基于Aj(t)及第二行上的有源传感器的读出电压来计算与列1312a上的第二行相关联的输出D(t)。
在一些实施例中，由校准电流引起的相同列上的第二读出电压的连续测量之间的时间是校准周期。在一些实施例中，校准周期是1秒。在一些实施例中，校准周期基于读出元件的漂移。
在一些实施例中，在第二读出电压的连续测量期间读出不同行。举例来说，参考图13，在读出第一行时在第一时间针对列1312a测量量Aj(t)。在随后时间，在读出不同于第一行的第二行时针对列1312a测量量Aj(t)。
在一些实施例中，方法1400包含：将读出元件与第一校准电流源电解耦；将所述读出元件电耦合到第二校准电流源；及用所述读出元件测量由所述读出元件上的所述第二校准电流引起的第三读出电压，其中输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。举例来说，参考图13及方程式(15)，使用两个校准电流1302a及1302b来测量量A1j(t)及A2j(t)，且输出D(t)基于量A1j(t)及A2j(t)。
在一些实施例中，读出元件包含ADC。
在一些实施例中，方法1400包含：闭合快门；计算对应于闭合快门的输出；及计算在(1)对应于敞开快门的输出与(2)对应于闭合快门的输出之间的与由传感器图像引起的有源传感器的阻抗差成比例的差。下文将参考方程式(22)及(23)来描述这些实施例的实例。
在一些实施例中，第一有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
图15图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。校准电路1500包含校准传感器电路1520及校准电流电路1530。在一些实施例中，校准电路1500是执行如描述的校准方法的组合电路。举例来说，校准传感器电路1520可类似于传感器校准电路1100。校准电流电路1530可类似于校准电流电路1300。校准电路1500电耦合到传感器读出电路1510。在一些实施例中，传感器读出电路1510可基本上类似于传感器读出电路1000。应了解，在不脱离本公开的范围的情况下，读出电路1510可包含任何大小的传感器阵列及对应读出电路。一些实施例包含制造电路1500的方法。
图16图解说明根据本公开的实例的传感器校准电路。举例来说，传感器校准电路1600是传感器校准电路1500的实施例。传感器校准电路1600包含校准传感器电路1620及校准电流电路1630。传感器校准1600电耦合到传感器读出电路1610，传感器读出电路1610包含区段1610a及1610b，如展示。应了解，图16是阐释性的且其元件是象征性的。在不脱离本公开的范围的情况下可存在传感器校准电路1600的其它配置及传感器校准电路与传感器读出电路1610之间的连接。一些实施例包含制造电路1600的方法。
尽管用虚线框图解说明电路的一些区段，但应了解，虚线框仅为了清楚起见而添加且不意味着限制。
在一些实施例中，组合的校准电路(例如，传感器校准电路1600)同时执行与图11及13相关联的校准方法。举例来说，当正读出选定行传感器时，使用校准传感器来校准与选定行相关联的偏置电压且使用校准电流来校准(若干)特定列的ADC及撇取电流。使用校准传感器及校准电流的组合校准包含基本上与如描述的个别方法中的每一种相同的步骤。为了简洁起见，此处未重复类似步骤。
使用基本上与描述相同的方法，计算与校准传感器相关联的输出：
(20)
Figure BDA0002772397300000451
其中项AM1(t)是在第一校准电流电耦合到校准读出元件时校准读出元件的读出电压且AM2(t)是在第二校准电流电耦合到校准读出元件时校准读出元件的读出电压。在一些实施例中，由于校准校准读出元件阻止偏置电压被校准(即，校准传感器与校准读出元件电解耦)，所以空白行读出时间(例如，一个行读出时间延迟)可用于通过将相应校准电流与校准读出元件电耦合及电解耦而进行AM1(t)及AM2(t)测量。在一些实施例中，在校准传感器与校准读出元件电解耦以进行AM1(t)及AM2(t)测量之前校准偏置电压。
在组合传感器校准方法中，方程式(15)及(20)可组合成方程式(14)。为了简洁起见，未再次描述与这些方程式相关联的项。在另一实施例中，当使用一个校准电流时，方程式(20)以从方程式(15)导出方程式(20)的类似方式精简为基本上类似于方程式(19)。
(21)
Figure BDA0002772397300000461
由于通过组合校准传感器及校准电流方法而计算项Pij，所以项Pij无行间及列间图案噪声两者。传感器校准电路1600包含与传感器校准电路1100及传感器校准电路1300相关联的益处，如描述。
在一些实施例中，可添加快门以补充所描述的传感器读出电路(例如，传感器读出电路1000)以移除与传感器变动相关联的噪声及1/f噪声。
举例来说，在t＝0，快门闭合，从而暂时使有源传感器对传感器图像屏蔽。在快门闭合时测量各列的读出电压。在快门闭合时测量的读出电压可表示为Asij(0)。在不同时间(例如，在时间t)，快门敞开，从而将有源传感器暴露于传感器图像。在快门敞开时测量各列的读出电压。在快门敞开时测量的读出电压可表示为Asij(t)。
运用Asij(t)及Asij(0)，可计算由传感器图像引起的阻抗变化(例如，ΔZij)：
(22)
Figure BDA0002772397300000462
其中g是与测量相关联的读出元件的增益，Vbiasi是与第i行(即，当前选定行)的参考传感器相关联的偏置电压，且Zij(t)是在测量Asij(t)时(例如，在快门敞开时)的传感器(i，j)的绝对阻抗。
快门校准可移除归因于传感器变动的噪声图案且重设与传感器及电路元件相关联的1/f噪声。在一些实施例中，传感器要求确定快门的频率。举例来说，传感器要求是辐射热计像素噪声等效温差(NETD)。
在一些实施例中，所描述的快门校准方法与相关联于图11、13、15及16中的任一者的传感器校准方法组合。为了简洁起见，明确地描述快门校准方法及与图15及16相关联的传感器校准方法的组合。所属领域的一般技术人员将认知，与未明确公开的校准方法的组合相关联的计算可从本公开容易地导出且在本公开的范围内。
在一些实施例中，当快门闭合时，计算与有源传感器(例如，方程式(15)，Dsij(0))及校准传感器(例如，方程式(20)，DiM(0))相关联的校准量。因而，方程式(21)及(22)经组合以计算量Pij，其与快门校准、校准传感器及校准电流相关联。
(23)
Figure BDA0002772397300000471
方程式(23)产生项Pij，其基本上与传感器图像的变化(即，有源传感器阻抗的变化ΔZij)成比例。举例来说，传感器是辐射热计且传感器图像是传入热辐射。
(24)
Figure BDA0002772397300000472
在一些实施例中，组合快门校准、校准传感器及校准电流方法利用一个校准电流。在这些实施例中，项Pij基本上与传感器图像的变化成比例，如下：
(25)
Figure BDA0002772397300000473
为了简洁起见，未再次描述其它方程式中描述的项。
图17图解说明根据本公开的实例的传感器校准的方法1700。在一些实施例中，方法1700包含于方法1400中。
方法1700包含将读出元件与第一校准电流源电解耦(步骤1702)。举例来说，参考图16，校准电流电路1630中的校准电流源与传感器读出电路1610中的读出元件电解耦。
方法1700包含将第二读出元件电耦合到校准电流源(步骤1704)。举例来说，参考图16，校准电流电路1630中的校准电流源中的一个电耦合到校准传感器电路1620中的校准读出元件。
方法1700包含用第二读出元件来测量由校准电流引起的第三读出电压(步骤1706)。举例来说，参考图16，用校准读出元件来测量由校准电流源引起的读出电压。
方法1700包含将第二读出元件与校准电流源电解耦(步骤1708)。举例来说，参考图16，校准电流电路1630中的校准电流源与校准传感器电路1620中的校准读出元件电解耦。
方法1700包含将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器及有源传感器共享的偏置电压节点(步骤1710)。举例来说，参考图16，传感器读出电路1610中的偏置电压节点电耦合到校准传感器电路1620中的校准传感器。
方法1700包含将校准传感器的第二端子电耦合到第二读出元件(步骤1712)。举例来说，参考图16，校准传感器电路1620中的校准传感器电耦合到校准传感器电路1620中的校准读出元件。
方法1700包含将多个有源传感器及所述有源传感器暴露于传感器图像(步骤1714)。举例来说，参考图16，传感器读出电路1610中的多个有源传感器暴露于传感器图像。
方法1700包含使校准传感器对传感器图像屏蔽(步骤1716)。举例来说，参考图16，校准传感器电路1620中的校准传感器对传感器图像屏蔽。
方法1700包含用第二读出元件来测量校准传感器的第四读出电压(步骤1718)。举例来说，参考图16，用校准传感器电路1620中的校准读出元件来测量校准传感器电路1620中的校准传感器的读出电压。
方法1700包含计算第二输出。在一些实例中，输出基于第三读出电压及第四读出电压(步骤1720)。举例来说，参考图7及方程式(20)，基于第三读出电压及第四读出电压来计算与校准传感器列相关联的D(t)。
方法1700包含计算差。在一些实例中，差是在(1)第一输出与(2)第二输出之间由校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗之间的比率加权(步骤1722)。举例来说，参考图7及方程式(21)，基于输出Dsij(t)及DiM(t)来计算项Pij。
图18A图解说明例示性传感器图像。归因于图案噪声，传感器图像1800中存在水平噪声图案(其伪影用1810指示)及垂直噪声图案(其伪影用1820指示)。
图18B图解说明在使用所公开的校准方法之后的例示性传感器图像。通过使用公开校准方法，传感器图像1850无在传感器图像1800中观察到的水平及垂直噪声图案。
一些MEMS系统利用电容元件(例如，传感器、电容器)来存储电荷以用于读出。举例来说，x射线成像系统可实施二维传感器像素阵列，其(1)将x射线光子直接转换为电子或(2)利用闪烁体板来将x射线光子转换成可见光子，可见光子接着通过对可见光敏感的光检测器转换成光电子。可通过存储于等效电容器中的电荷(例如，光电二极管中的接面电容，在读出之前存储光生电荷的像素电容器)表示入射于传感器像素上的电子或光电子的数量。
在典型x射线成像系统中，各传感器的电荷一次读出一行；各列传感器连接到电荷转阻放大器(CTIA)，其后接着ADC。这些架构可需要大的芯片面积及大量功率(例如，每通道3mW到5mW)以便达成所要灵敏度及分辨率。具有超过3,000列的典型面板将需要相同数量的CTIA。在典型x射线成像系统中，CTIA可包含高增益运算放大器及相对较大电容器(例如，1pF到5pF)以匹配x射线像素电容。运算放大器的高增益性质导致高功率耗散，其随着列数而扩缩。
本公开的实例涉及MEMS传感器电路及方法，其减小传统MEMS系统的芯片大小及功率耗散，同时减小成本且增加可靠性及可携带性。在本文中的一些实施例中，传感器电路包含：多个传感器，其各自被配置成存储电荷；∑-Δ型ADC，其被配置成接收各传感器的电荷；及多个开关(各开关对应于所述多个传感器中的相应传感器)，其被配置成将所述多个传感器中的每一个循序地耦合到所述∑-Δ型ADC。在一些实施例中，传感器电路不包含CTIA。在一些例项中，用∑-Δ型ADC替换CTIA及ADC减小读出元件的功率及面积，这是因为CTIA的高增益运算放大器及CTIA的大电容器不再在电路中。如果∑-Δ型ADC替换全部传感器列的CTIA，那么功率及面积缩减将通过传感器列数(参见上文，在一些例项中，成像系统包含3,000列)扩缩，其可在不损及灵敏度、分辨率或噪声的情况下提供大量功率及面积节省。功率及面积的缩减可减小成本且增加包含传感器电路的系统(例如，x射线成像系统、CMOS成像系统、CCD成像系统)的可靠性及可携带性。
图19A图解说明例示性传感器电路1900。如图解说明，传感器电路1900包含传感器1902A到1902D、开关1904A到1904D，及ADC 1906。在一些实施例中，ADC 1906是被配置成捕获选定传感器的电荷的∑-Δ型ADC。在一些例项中，当选择传感器以进行读出时，来自所述选定传感器的放电电流是时变(例如，指数衰减、步进)信号。在一些实施例中，∑-Δ型ADC被配置成接收时变信号且捕获基本上选定传感器的总电荷。在一些例项中，∑-Δ型ADC可以足够分辨率测量来自时变信号的总电荷以满足系统的精确度要求。在一些实施例中，在选择相应传感器的一行时，开关将相应传感器电耦合到∑-Δ型ADC(例如，开关1904A将对应于特定行的传感器1902A电耦合到∑-Δ型ADC)。在一些实施例中，传感器电路不包含电定位在多个传感器与∑-Δ型ADC之间的CTIA。一些实施例包含制造电路1900的方法。
在一些实施例中，关于图1到18中描述的传感器电路，传感器电路1900可代替CTIA包含于所描述的读出元件中。举例来说，读出元件102或1002包含ADC 1906。
应了解，用来示意性地表示传感器的电容器符号仅为例示性的而非限制性的。在一些实施例中，传感器1902是传感器像素。在一些实施例中，传感器1902是接收辐射(例如，X射线)且将所述辐射转换成电荷的传感器。在一些实施例中，当传感器像素正在感测时将电荷存储于所述传感器像素中，且电容器表示所述传感器像素的电荷存储操作。举例来说，传感器是x射线传感器光电二极管，且传感器响应于暴露于x射线辐射而累积电荷；总累积电荷表示x射线辐射水平且使用电容器符号来表示电荷存储操作。作为另一实例，传感器是将x射线光子直接转换成电子的x射线传感器像素且将电子存储于电容器(例如，在读出之前存储光生电荷的像素电容器)中。
应了解，传感器电路1900仅为例示性的。在一些实施例中，传感器电路1900表示一个传感器列，且所述列的各传感器属于传感器行(未展示)；在不同行时间(例如，在不同放电时间窗期间)读出一列的各传感器。在一些实施例中，使用本文中描述的相同方法在随后读出时间读出所述一列的第二传感器。举例来说，第一开关将第一传感器与∑-Δ型ADC解耦且第二开关在第二行时间(例如，第二放电时间窗)期间将第二传感器电耦合到∑-Δ型ADC。
在一些例项中，∑-Δ型ADC可能更适于接收近DC信号。因此，当在传感器电路中包含∑-Δ型ADC时，将放电信号转换成近DC信号(例如，恒定电流)将更令人期望。CTIA及采样保持电路可包含在传感器与∑-Δ型ADC之间以产生近DC输入以用于∑-Δ型模数转换。此在从传感器直接读出的信号包含高峰值及快速转变的情况下可为特别有利的。如果信号包含尖锐特征，那么ADC分辨率可能丢失，这是因为可能无法由∑-Δ型ADC充分捕获信号。然而，如先前论述，针对传感器阵列的各列添加CTIA可增加读出芯片的读出功率及面积。
在一些实施例中，CTIA及采样保持电路不包含在∑-Δ型ADC内。图19B图解说明例示性传感器电路1950。如图解说明，传感器电路1950包含传感器1952A到1952D、开关1954A到1954D、ADC 1956、可变电阻器1958，及控制电压1960。在一些实施例中，ADC 1956是被配置成捕获选定传感器的总电荷的∑-Δ型ADC。在一些例项中，当选择传感器以进行读出时，来自选定传感器的放电电流是时变(例如，指数衰减、步进)信号。在一些实施例中，可变电阻器被配置成接收时变信号且将总电荷输出到∑-Δ型ADC。在一些实施例中，传感器电路不包含电定位在多个传感器与∑-Δ型ADC之间的CTIA。在一些实施例中，传感器1952A到1952D对应于传感器1902A到1902D，开关1954A到1954D对应于开关1904A到1904D，且ADC1956对应于ADC 1906。为了简洁起见，不会再次描述类似于图19A中描述的元件的元件。一些实施例包含制造电路1950的方法。
在一些实施例中，关于图1到18中描述的传感器电路，传感器电路1950可代替CTIA包含在所描述的读出元件中。举例来说，读出元件102或1002包含ADC 1956及可变电阻器1958。在一些实施例中，可变电阻器1958电耦合到传感器110、112、1008或1010且用本文中描述的方法控制以最小化自加热的时变效应。
∑-Δ型ADC前面的可变电阻器1958允许在读出期间控制电容器的放电以减少未受控制放电信号的高峰值振幅及尖锐特征。作为实例，在传感器读出期间(例如，在x射线传感器光电二极管的累积电荷放电到读出电路时)，可通过改变可变电阻器的电阻且使放电时间窗与读出操作的行时间匹配而控制放电信号。在一些实施例中，行时间是在读出传感器行时。
在一些实施例中，用MOS晶体管来实施可变电阻器1958。在一些实施例中，可用控制电压1960来控制MOS晶体管的电阻，控制电压1960控制晶体管的跨导。应了解，使用晶体管符号来表示可变电阻器1958且连接到可变电阻器的控制电压1960并非限制性；在不脱离本公开的范围的情况下可存在可变电阻器1958的其它实施方案。
在一些实施例中，用加权电阻器库(未展示)来实施可变电阻器1958，其中可达成离散水平的电阻(例如，加权电阻器库的电阻器之间的各组合是唯一的)。举例来说，加权电阻器库包含可选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器及多个对应开关。在一些实施例中，各电阻器具有唯一值使得电阻器的每一不同组合导致不同总电阻(例如，电阻器的值形成一组基础值，其以逐步方式从高到低跨越一系列电阻(例如，从5.05千欧姆到5欧姆依50欧姆的增量))。
作为实例，可变电阻器1958是MOS晶体管。在此实例中，放电时间窗的开始匹配行时间的开始。在此时间(例如，t＝0)期间，可变电阻器1958的电阻处于初始电阻(例如，R0)，且开关1954将传感器1952电耦合到可变电阻器1958。随着时间在此放电时间窗期间推移，可变电阻器1958的电阻从R0减小。在此实例中，电阻在放电时间窗结束(例如，t＝T)时从R0线性地减小到零。在一些实施例中，T是20微秒。在一些实施例中，T是40微秒。在一些实施例中，T介于10微秒与1毫秒之间。在一些实施例中，放电时间窗比开启可比较MOS晶体管的信号的上升时间长数个量级。因此，在放电时间窗内减小可变电阻器1958的电阻可不同于仅开启晶体管。举例来说，放电时间窗在微秒范围中且开启MOS晶体管的信号的上升时间在纳秒范围中。可如下般计算可变电阻器1958的电阻：
(26)
Figure BDA0002772397300000511
在一些实施例中，为控制电阻，将控制电压1960电耦合到MOS晶体管的栅极且在读出期间针对各行时间将漏极到源极跨导从低增加到高(即，电阻从高减小到低)(例如，通过增加栅极电压)。如用以上方程式描述，可变电阻器的电阻从t＝0线性地减小到t＝T；t＝0处的电阻(例如，R(0))是初始电阻R0，在t＝0之后，电阻如关于方程式描述般线性地减小，且电阻(例如，R(T))在t＝T处基本上接近零。在一些实施例中，用加权电阻器库(未展示)来实施可变电阻器1958，其中可达成离散水平的电阻(例如，加权电阻器库的电阻器之间的各组合是唯一的)。在这些实施例中，可用加权库的电阻器的逐步函数来近似计算R(t)。
尽管方程式(26)展示，在理想情况中，R(t)在t＝T处达到零，但应了解，用来实施可变电阻器1958的组件在放电时间窗结束时可能未达到精确零电阻。在一些实施例中，此电阻是可变电阻器的最低电阻。举例来说，如果可变电阻器是MOS晶体管，那么由晶体管的电导(例如，晶体管的“接通”电阻)确定最低电阻。作为另一实例，如果可变电阻器是加权电阻器库，那么通过并联地电耦合库的全部电阻器而达成最低电阻。
可用C来表示传感器1902的电容。可如下计算进入可变电阻器1958中的电流：
(27)
Figure BDA0002772397300000521
通过求解V(t)，跨可变电阻器1958的电压可计算为时间的函数：
(28)
Figure BDA0002772397300000522
跨可变电阻器1958的电流I(t)可表达为：
(29)
Figure BDA0002772397300000523
如用方程式(29)展示，如果放电时间窗T设定为等于初始时间常数(例如，T＝C×R0)，那么电流输出可为基本上恒定的(例如，I＝V(0)/R0)。因此，在一些实施例中，由传感器1902的有效电容(例如，1pF到5pF)及放电时间窗(例如，行时间)确定可变电阻器的R0。通过将放电电流转换为恒定电流，可在无上述较大面积及功率损失的情况下用∑-Δ型ADC(例如，16位转换(14个有效位数))达成较高分辨率。因此，如果已知或确定(例如，通过系统要求)行时间且已知传感器电容，那么可变电阻器可经设计以将放电电流转换成恒定电流。通过使用传感器电路1950转换为恒定电流，可在不包含CTIA的情况下减少归因于输入到∑-Δ型ADC的高峰值及/或尖锐放电信号的分辨率降低。尽管在此实例中使用术语“恒定电流”，但应了解，经转换电流可包含未基本上降低∑-Δ型ADC的分辨率的变动。
在一些实施例中，在放电时间窗结束时，可能无法完全读出传感器的电荷。在一些实施例中，剩余电荷可凭借额外放电路径放电到∑-Δ型ADC中。在一些实施例中，可在未基本上影响ADC测量的情况下忽略剩余电荷。
应了解，传感器电路1950仅为例示性的。在一些实施例中，传感器电路1950表示一个传感器列，且所述列的各传感器属于传感器行；在不同行时间(例如，在不同放电时间窗)读出一列的各传感器。在一些实施例中，使用本文中描述的相同方法在随后读出时间读出所述一列的第二传感器。举例来说，第二开关在第二行时间(例如，第二放电时间窗)期间将第二传感器电耦合到可变电阻器，且使用本文中描述的方法将第二传感器的电流转换为∑-Δ型ADC的近DC。
尽管传感器电路1950描述为具有一个可变电阻器，但应了解，一列传感器可与多于一个可变电阻器相关联。
在一些实施例中，可响应于更新行时间要求而调整R0。举例来说，可调整加权电阻器库以设定不同初始电阻。作为另一实例，可在读出之前调整可变电阻器的初始电阻。
尽管有时参考x射线传感器光电二极管来描述上文实例，但应了解，其它类型的传感器可在不脱离本公开的范围的情况下使用类似电流控制电路。举例来说，所描述电路可用于CMOS或CCD成像系统。
图20A图解说明例示性传感器电路2000。传感器电路包含传感器2002A到2002B及读出电路2004A到2004B。在一些实施例中，读出电路包含读出电路1900或1950。由于传感器电路2000可不包含CTIA，所以传感器电路可具有本文中描述的功率、面积及分辨率优点。
如图解说明，通过N个列2006A到2006N组织传感器2002。应了解，“N”可为任何数目个列。如关于图20A及20B描述，“一列传感器”是包含于传感器阵列中沿阵列的第一维度布置且由阵列的边界定界的多个传感器。多个传感器中的各传感器属于沿阵列的第二维度的唯一行。举例来说，如图20A中图解说明，通过垂直传感器列(例如，列2006A到2006N)空间地布置传感器2002A及2002B。作为另一实例，一列传感器电耦合到电路1900及1950中的∑-Δ型ADC。如图解说明，读出电路2004A被配置成读出传感器2002A，且读出电路2004B被配置成读出传感器2002B。
在一些实施例中，传感器是x射线传感器光电二极管且是x射线面板的部分。在一些实施例中，传感器是CMOS或CCD面板的部分。在一些实施例中，读出电路包含∑-Δ型ADC。在一些实施例中，读出电路不包含CTIA。
图20B图解说明例示性传感器电路2050。如图解说明，通过N个列2056A到2056N组织传感器2052。传感器电路包含传感器2052A到2052D及读出电路2054A到2054D。在一些实施例中，传感器是x射线传感器光电二极管且是具有与图20A中描述的面板相同的大小的x射线面板的部分。在一些实施例中，传感器是CMOS或CCD面板的部分。在一些实施例中，传感器经布置成列，且各列包含连接到第一读出电路的第一多个传感器及连接到第二读出电路的第二多个传感器。举例来说，传感器2052A包含第一多个传感器，且传感器2052B包含第二多个传感器；传感器2052A及2052B的组合对应于图20A中描述的传感器2002A。作为另一实例，列2056A包含来自第一多个传感器及来自第二多个传感器的传感器。在这些例项中，面板分开，第一多个传感器包含列传感器的前半部分(如关于图20A定义)，且第二多个传感器包含传感器列的后半部分(例如，第一多个传感器及第二多个传感器的数目相等)。
如图解说明，读出电路2004A被配置成读出传感器2002A，读出电路2004B被配置成读出传感器2002B，读出电路2004C被配置成读出传感器2002C，且读出电路2004D被配置成读出传感器2004D。在一些实施例中，双向地读出一列。举例来说，用读出电路2004A及2004B同时读出第一多个传感器及第二多个传感器。
通过同时读取一列的不同部分，可减小读出中涉及的寄生电容及电阻。举例来说，相应读出电路的输入处的列2056A的寄生电阻及电容各自减半。通过减小一列的寄生RC，可减少读出延迟。此外，通过“拆分”一列，可降低行寻址复杂性。举例来说，减少总行地址，这是因为针对各读出ASIC读出一半行(与图20A中的布置相比)。
在一些实施例中，读出电路中的每一个包含传感器电路1900或1950(为了简洁起见，其将不会再次进行描述)及对应于多个传感器中的每一个的∑-Δ型ADC。在一些实施例中，读出电路不包含CTIA。在所描述实例中，即使读出电路的数目在分开式面板配置中加倍，图20B中描述的架构(例如，包含∑-Δ型ADC的读出电路，不包含CTIA的读出电路)中的总读出电路面积及功率耗散也可少于包含每列一个CTIA的非分开列系统。
举例来说，对于3072×3072传感器阵列，归因于面积节省优点(例如，替换CTIA，降低寻址复杂性，减小列负载)，八个芯片可用于分开式面板配置中(与包含每列一个CTIA的非分开式列系统中的十二个芯片相比)。通过在分开式面板配置中使用传感器电路1900或1950，也可降低系统功率，这是因为CTIA不用于读出。举例来说，每列的功率可从每列3mW到5mW降低到低于每列1mW。通过将各列分成子列且减小电耦合到读出电路的寄生RC(由此减少由寄生效应引起的传播延迟)，可改进系统性能。举例来说，一列的寄生电容的范围可在50pF到200pF之间且一列的寄生电阻的范围可在1千欧姆到100千欧姆之间；如果一列如本文中描述般分成两半，那么寄生值将分别减小两倍。
图21A到21D及表1展示∑-Δ型ADC的模拟结果，证实时变信号在时间周期期间的转换。表1展示依据关于图21A到21D描述的过采样率(OSR)及输入信号形状而变化的有效位数(ENOB)。
图21A中的曲线展示产生表1中展示的ENOB的随机理想恒定输入。图21B中的曲线展示电流箝位信号；一列上的电流箝位迫使输入到ADC的电流恒定，直到完全耗尽电荷，从而有效地产生脉冲宽度调制输入。图21C中的曲线是指数衰减信号，其具有两个RC时间常数的长度。在一些实施例中，如果在两个时间常数之后尚未完全耗尽电荷，那么使用低电阻开关将剩余电荷放电到ADC中。图21D中的曲线是指数衰减信号，其具有五个RC时间常数的长度。如表1中展示，如果允许信号针对五个时间常数衰减，那么ENOB与两个时间常数信号相比减少。在一些实施例中，图21C及21D中图解说明的曲线表示传感器读出电荷信号(例如，将传感器的总电荷放电到ADC中)。应了解，曲线出于阐释性目的而呈现且不一定按比例绘制。
信号形状 OSR＝128下的ENOB OSR＝256下的ENOB
恒定 13.0 15.3
电流箝位(宽度调制) 6.4 7.4
2个时间常数衰减 11.4 13.8
5个时间常数衰减 9.4 11.2
表1：依据过采样率(OSR)及输入信号形状而变化的有效位数(ENOB)。
在一些实施例中，对于时变输入信号，数字滤波器搭配∑-Δ型ADC使用以改进性能。举例来说，使用数字滤波器来处理从电路1900或1950输出的数字信号。在一些实施例中，数字滤波器是有限脉冲响应(FIR)滤波器。可选择有限脉冲响应(FIR)滤波器的系数以减小量化误差且增加线性度。作为实例，对于电流箝位波形(例如，图21B)，可使用具有全部系数的相同值的FIR滤波器(例如，矩形窗)来改进性能。作为另一实例，对于指数衰减波形(例如，图21C，图21D，传感器放电电流)，可将布莱克曼或汉明窗用于FIR滤波器以改进性能。
在一些实施例中，在非晶硅上实施循环激发程序(CEP)效应。此可增大传感器像素的灵敏度。举例来说，x射线传感器像素可经制造具有用于间接检测的非晶Si基压区(n型/本质/p型)结构或具电极结构的x射线敏感光导体(例如，硒)以允许寻址光电子。在两种情况中，针对光激发(初级)带电载流子产生内部增益可降低产生可检测信号所需的x射线辐射水平。CEP在无高电场的情况下产生高增益(常规雪崩倍增效应可为如此)。在一些例项中，CEP装置可用于x射线间接检测。在一些实施例中，结合例如硒的x射线光导体利用CEP效应。
图22图解说明根据本公开的实例的制造机电系统的方法2200。作为非限制实例，电化学系统可与电路100、300、500、600、800、900、1000、1100、1300、1500、1600、1900、1950、2000及2050(及相关方法)相关联。为制造机电系统，可使用且依不同顺序使用方法2200中的全部或一些程序步骤。作为非限制实例，可在步骤2212之前执行步骤2214。
方法2200包含步骤2202，提供衬底。在一些实施例中，衬底由玻璃制成。在一些实施例中，衬底是低温多晶硅。在一些实施例中，衬底是含有额外元素以微调性质的硼硅酸盐。硼硅酸盐的实例是Corning EagleTM，其产生碱土硼铝硅酸盐(载有硼、铝及各种碱土元素的硅酸盐)。可从Asahi GlassTM或SchottTM获得其它变体。
在一些实施例中，使用扁平面板玻璃程序来制造机电系统。在一些实施例中，使用液晶显示器(LCD)程序来制造机电系统。在一些实施例中，使用OLED显示器程序或x射线面板程序。采用扁平面板玻璃程序可允许增大衬底大小，由此允许每一衬底的较高数目个电化学系统，其减少处理成本。“面板级”大小可包含620mm×750mm、680mm×880mm、1100mm×1300mm、1300mm×1500mm、1500mm×1850mm、1950mm×2250mm，及2200mm×2500mm。此外，面板级制造中的薄膜晶体管(TFT)也可减少成本，所以(举例来说)LCD-TFT程序可为有益的。
方法2200包含步骤2204，将MEMS添加到衬底。尽管使用MEMS来描述结构的添加，但应了解，可在不偏离本公开的范围的情况下添加其它结构。在使用面板级处理的实施例中，可使用LCD-TFT程序来添加MEMS结构。
步骤2204之后可接着选用步骤2216，子电镀。在衬底大于随后步骤中使用的处理设备时可使用步骤2216。举例来说，如果使用面板级程序(例如LCD)，那么一些实施例将包含(在步骤2204)将面板切割成晶片大小以执行进一步处理(使用(举例来说)CMOS制造设备)。在其它实施例中，贯穿方法2200使用相同大小衬底(即，未使用步骤2216)。
方法2200包含步骤2206，从衬底释放MEMS。
方法2200包含步骤2208，释放后处理。此释放后处理可制备MEMS结构以用于进一步程序步骤，例如平坦化。在晶片级处理中，平坦化可包含化学机械平坦化。在一些实施例中，进一步程序步骤包含回蚀刻，其中将光阻剂旋涂到拓扑上以产生更平坦表面，接着蚀刻所述表面。对蚀刻时间的较高控制可产生较光滑表面轮廓。在一些实施例中，进一步程序步骤包含“旋涂玻璃”，其中将载有玻璃的有机粘结剂旋涂到拓扑上且烘烤结果以驱除有机溶剂，从而留下较光滑的表面。
方法2200包含步骤2210，在必要的情况下，真空封装MEMS结构。真空封装可有益于延长装置寿命。
方法2200包含步骤2212，单一化。一些实施例可包含校准及芯片程式化，其可考量传感器的性质。本文中描述的方法在玻璃衬底程序中可为有利的，这是因为玻璃光刻能力的均匀性有限。作为进一步优势，玻璃具有较低导热率，所以玻璃衬底可为较佳绝热体；通过制造将辐射热计像素与玻璃衬底分离的薄结构，本文中的实施例可较佳地用于将玻璃辐射热计像素与封装环境热隔离。
方法2200包含步骤2214，附接读出集成电路(ROIC)及挠曲/PCB附件。作为非限制实例，读出电路可与电路100、300、500、600、800、900、1000、1100、1300、1500、1600、1900、1950、2000及2050(及相关方法)相关联。本文中描述的程序及装置可具有以下进一步优势：信号处理所需的区域可远小于由感测物理指示的感测区域。通常，将传感器整合在CMOS电路的顶部上，且区域驱动成本导致对于信号处理任务来说并非最佳的技术节点。本文中描述的程序可使用更适合CMOS且降低信号处理所需的区域，从而通过利用扁平面板显示器(FPD)制造的低成本使传感器免受任何区域限制。在一些实施例中，特别地设计ROIC用于感测特定电磁波长(例如X射线、THz、LWIR)。
图23图解说明例示性传感器。在一些实施例中，使用方法2200来制造传感器2300。传感器2300包含玻璃衬底2306、耦合到玻璃衬底2306的小于250nm宽的结构2304，及耦合到结构2304的传感器像素2302。在传感器2300的一些实施例中，结构2304是将作用区域与玻璃热分离的铰链。在一些实施例中，传感器2300接收输入电流或电荷且基于所接收辐射而输出输出电流或电荷(例如，传感器的两个端子之间的电阻响应于暴露于LWIR辐射而改变)。
在一些实施例中，传感器包含：玻璃衬底；结构，其由本文中描述的方法中的任一者制造且耦合到所述玻璃衬底；及传感器像素，其耦合到所述结构。
在一些实施例中，传感器包含通过LCD-TFT程序制造的MEMS或NEMS装置及通过本文中描述的方法中的任一者制造的结构。
通过实例，传感器可包含电阻式传感器及电容式传感器。辐射热计可用于各种应用中。举例来说，长波红外(LWIR，近似8μm到14μm的波长)辐射热计可用于汽车及商业安全产业中。举例来说，LWIR辐射热计具有QVGA、VGA及其它分辨率。太赫兹(THz，近似1.0mm到0.1mm的波长)辐射热计可用于安全(例如，机场乘客安全检查)及医疗(医学成像)。举例来说，THz辐射热计具有QVGA分辨率及其它分辨率。一些电化学系统可包含X射线传感器或相机系统。类似地，LWIR及THz传感器用于相机系统中。一些机电系统应用于医学成像中，例如内窥镜及外窥镜。X射线传感器包含直接及间接感测配置。
其它机电系统包含用于光检测及测距(LIDAR)系统的扫描器。举例来说，光学扫描器，其中激光光束的空间性质可经塑形(用于(例如)光束指向)。机电系统包含惯性传感器(例如，其中输入刺激是线性或角运动)。一些系统可用于生物感测及生物治疗平台(例如，其中检测到生物化学试剂)。
在一个方面中，一种传感器读出电路包含读出元件、第一电流源、第二电流源、电压驱动器、参考传感器，及有源传感器。读出元件包含输入。电压驱动器包含输出。参考传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第一电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。有源传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第二电流源及读出元件的输入且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。有源传感器被配置成暴露于传感器图像。
在上述电路的一些方面中，第一电流及第二电流是恒定的。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电压驱动器产生有源传感器的偏置电压。
在上述电路中的每一个的一些方面中，有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于传感器图像时改变从所述有源传感器的第一端子到读出元件的输入的电流。
在上述电路中的每一个的一些方面中，有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于传感器图像时改变所述有源传感器的阻抗。
在上述电路中的每一个的一些方面中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含第二参考传感器、第二有源传感器、第一开关、第二开关、第三开关，及第四开关。第二参考传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到第一电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器。第二有源传感器包含第一端子及第二端子；所述第一端子电耦合到输出第二电流的第二电流源且所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出。第二有源传感器被配置成改变从第一端子到读出元件的输入的电流。第一开关被配置成选择性地将参考传感器电耦合到第一电流源。第二开关被配置成选择性地将有源传感器电耦合到第二源。第三开关被配置成选择性地将第二参考传感器电耦合到第一电流源。第四开关被配置成选择性地将第二有源传感器电耦合到第二电流源。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含被配置成移除偏移的CDS电路。
在上述电路中的每一个的一些方面中，读出元件的电压与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含电耦合到参考传感器的第二端子的运算放大器的输出。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含电耦合到参考传感器的第一端子及第二端子的反馈元件。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含第三参考传感器及第三电流源。第三参考传感器包含第一端子及电耦合到电压驱动器的输出的第二端子。第三电流源电耦合到第三参考传感器的第一端子，且被配置成输出反映由第三参考传感器产生的自加热的第七电流。第二电流的值根据第七电流调整。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含ADC，所述ADC被配置成对从第一端子到读出元件的输入的电流的变化进行采样。
在上述电路中的每一个的一些方面中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
在上述电路中的每一个的一些方面中，读出元件包含CTIA。
在上述电路中的每一个的一些方面中，第一电流源及第二电流源从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含输出到参考传感器的第二端子的放大器。参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负输入。第一电流源被配置成跨负输入及输出产生电压降。
在上述电路中的每一个的一些方面中，参考传感器是参考辐射热计像素，且有源传感器是被配置成检测LWIR辐射的辐射热计像素。
在上述电路中的每一个的一些方面中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在上述电路中的每一个的一些方面中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在上述电路中的每一个的一些方面中，参考传感器对传感器图像屏蔽。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含电耦合在电压驱动器的输出与有源传感器的第二端子之间的电压跟随器。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含两个或更多个电流缓冲器，所述两个或更多个电流缓冲器包含电耦合在第一电流源与参考传感器之间的第一电流缓冲器及电耦合在第二电流源与有源传感器之间的第二电流缓冲器。
在上述电路中的每一个的一些方面中，电路进一步包含被配置成选择性地将有源传感器电耦合到电压驱动器的第五开关。
在另一方面中，一种传感器读出的方法包含：提供第一电流到参考传感器的第一端子；从所述第一电流产生所述参考传感器的第二端子处的电压；提供第二电流到有源传感器的第一端子；在所述电压下驱动有源传感器的第二端子；将所述有源传感器暴露于传感器图像；以及测量从所述有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的第三电流。
在上述方法的一些方面中，第一电流及第二电流是恒定的。
在上述方法中的每一种的一些方面中，电压是有源传感器的偏置电压。
在上述方法中的每一种的一些方面中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变第三电流。
在上述方法中的每一种的一些方面中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含改变所述有源传感器的阻抗。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：提供第四电流到第二参考传感器的第一端子；从所述第四电流产生所述第二参考传感器的第二端子处的第二电压；提供第五电流到第二有源传感器的第一端子；在所述第二电压下驱动所述第二有源传感器的第二端子；将所述第二有源传感器暴露于传感器图像；以及测量从所述第二有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的第六电流。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法包含：将提供第一电流的第一电流源与参考传感器电解耦；将提供第四电流的第一电流源耦合到第二参考传感器；将提供第二电流的第二电流源与有源传感器电解耦；以及将提供第五电流的第二电流源耦合到第二有源传感器。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：确定由读出元件的输入产生的偏移；及在测量到读出元件的输入的电流之前取消偏移。
在上述方法中的每一种的一些方面中，读出元件的输出处的电压与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例。
在上述方法中的每一种的一些方面中，通过运算放大器驱动电压，且参考传感器的第一端子电耦合到运算放大器的负输入。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含使用反馈元件从参考传感器的第二端子反馈到所述参考传感器的第一端子。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：提供第七电流到第三参考传感器的第一端子，所述第七电流反映由所述第三参考传感器产生的自加热；及根据所述第七电流调整第二电流的值。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含对由到读出元件的输入的电流产生的电压进行采样。
在上述方法中的每一种的一些方面中，第一电流及第二电流在幅值上相等且在相对于参考传感器及有源传感器的相应第一端子的相同方向上。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含将第三电流转换成读出元件的读出电压。
在上述方法中的每一种的一些方面中，第一电流及第二电流各由从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择的电流源提供。
在上述方法中的每一种的一些方面中，在电压下驱动有源传感器的第二端子进一步包含由电压驱动器的输出驱动参考传感器的第二端子及有源传感器的第二端子。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：从第一电流引起跨参考传感器的电压降；使用输出到参考传感器的第二端子的放大器来产生电压；及将参考传感器的第一端子电耦合到放大器的负端子。
在上述方法中的每一种的一些方面中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在上述方法中的每一种的一些方面中，将有源传感器暴露于传感器图像进一步包含将所述有源传感器暴露于LWIR辐射。
在上述方法中的每一种的一些方面中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在上述方法的一些方面中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：将参考传感器暴露于参考传感器及有源传感器共有的环境条件；及使参考传感器对传感器图像屏蔽。
在上述方法中的每一种的一些方面中，在电压下驱动有源传感器的第二端子进一步包含在有源传感器的第二端子与提供所述电压的电压源之间进行缓冲。
在上述方法中的每一种的一些方面中，方法进一步包含：缓冲第一电流；及缓冲第二电流。
在另一方面中，一种制造传感器读出电路的方法包含：提供包含输入的读出元件；提供第一电流源；提供第二电流源；提供包含输出的电压驱动器；提供包含第一端子及第二端子的参考传感器；将所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述第一电流源；将所述参考传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；提供包含第一端子及第二端子的有源传感器，所述有源传感器被配置成暴露于传感器图像；将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到所述第二电流源及所述读出元件的所述输入；以及将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出。
在上述制造方法的一些方面中，第一电流源及第二电流源是恒定电流源。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，电压驱动器被配置成产生有源传感器的偏置电压。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于传感器图像时改变从所述有源传感器的第一端子到读出元件的输入的电流。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于传感器图像时改变所述有源传感器的阻抗。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是有源辐射热计像素。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供包含第一端子及第二端子的第二参考传感器；将所述第二参考传感器的所述第一端子电耦合到第一电流源；将所述第二参考传感器的所述第二端子电耦合到电压驱动器；提供包含第一端子及第二端子的第二有源传感器，所述第二有源传感器被配置成暴露于传感器图像；将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到第二电流源；将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的输出，且所述第二有源传感器被配置成改变从所述有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的电流；以及提供被配置成选择性地将所述参考传感器电耦合到所述第一电流源的第一开关；提供被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述第二电流源的第二开关；提供被配置成选择性地将所述第二参考传感器电耦合到所述第一电流源的第三开关；以及提供被配置成选择性地将所述第二有源传感器电耦合到所述第二电流源的第四开关。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含提供被配置成移除偏移的CDS电路。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，读出元件被配置成产生与参考传感器与有源传感器之间的阻抗差成比例的电压。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供运算放大器；及将运算放大器的输出电耦合到参考传感器的第二端子。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供反馈元件；及将所述反馈元件电耦合到参考传感器的第一端子及第二端子。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供包含第一端子及第二端子的第三参考传感器；将所述第三参考传感器的所述第二端子电耦合到电压驱动器的输出；提供被配置成输出反映由所述第三参考传感器产生的自加热的第七电流的第三电流源，其中第二电流的值根据所述第七电流调整；及将所述第三电流源电耦合到所述第三参考传感器的所述第一端子。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含提供ADC，所述ADC被配置成对从第一端子到读出元件的输入的电流的变化进行采样。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，第一电流源及第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，读出元件包含CTIA。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择第一电流源及第二电流源。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供输出到参考传感器的第二端子的放大器；及将所述参考传感器的第一端子电耦合到所述放大器的负输入，其中第一电流源被配置成跨所述负输入及输出产生电压降。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，参考传感器是参考辐射热计像素且有源传感器是被配置成检测LWIR辐射的辐射热计像素。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，读出元件包含∑-Δ型ADC。
在上述制造方法的一些方面中，∑-Δ型ADC的第一级包含CTIA。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，参考传感器对传感器图像屏蔽。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供电压跟随器；及将所述电压跟随器电耦合在电压驱动器的输出与有源传感器的第二端子之间。
在上述制造方法中的每一种的一些方面中，制造方法进一步包含：提供包含第一电流缓冲器及第二电流缓冲器的两个或更多个电流缓冲器；将所述第一电流缓冲器电耦合在第一电流源与参考传感器之间；及将所述第二电流缓冲器电耦合在第二电流源与有源传感器之间。
在一个方面中，一种传感器电路包含：多个有源传感器，其暴露于传感器图像且共享偏置电压节点；校准读出元件；及校准传感器，其对传感器图像屏蔽且包含电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述校准读出元件的第二端子。
在上述电路的一些方面中，校准传感器的阻抗与多个有源传感器中的有源传感器的阻抗相同，且其中所述校准传感器的电载流子计数大于所述有源传感器的电载流子计数。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含：读出元件，其对应于多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压，其中校准读出元件被配置成测量校准传感器的读出电压，且传感器电路电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包含：接收有源传感器的读出电压；接收校准传感器的读出电压；以及计算(1)有源传感器的读出电压与(2)校准传感器的读出电压之间的差，所述差由校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗之间的比率加权。
在上述电路的一些方面中，比率是1。
在上述电路的一些方面中，比率与温度无关。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含：读出元件，其对应于多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压，其中传感器电路电耦合到：处理器；及包含指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时使一个或多个处理器执行方法，所述方法包含：接收对应于闭合快门的第一读出电压；接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及计算在(1)第一读出电压与(2)第二读出电压之间的与由传感器图像引起的有源传感器的阻抗差成比例的差。
在上述电路的一些方面中，多个读出元件包含多个ADC。
在上述电路的一些方面中，校准传感器及多个有源传感器由具有相同热阻抗系数(TCR)的材料制成。
在上述电路的一些方面中，多个有源传感器包含多列有源传感器，电路进一步包含：多个电流源，其中所述多个电流源中的电流源电耦合到校准传感器的第二端子及校准读出元件；及多个读出元件，其中所述多列有源传感器中的每一个电耦合到：对应读出节点处的所述多个电流源中的对应电流源；及所述对应读出节点处的所述多个读出元件中的对应读出元件。
在上述电路的一些方面中，校准读出元件包含模数转换器(ADC)。
在上述电路的一些方面中，多个有源传感器及校准传感器是辐射热计，且传感器图像是热图像。
在另一方面中，一种传感器电路包含：校准电流源，其提供校准电流；有源传感器；读出元件；第一开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述读出元件；及第二开关，其被配置成选择性地将所述校准电流源电耦合到所述读出元件。
在上述电路的一些方面中，第二开关被配置成在第一开关将有源传感器电耦合到读出元件时将校准电流源与第一读出元件电解耦，且第一开关被配置成在第二开关将校准电流电耦合到读出元件时将有源传感器与第一读出元件电解耦，且传感器电流电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包含：接收有源传感器的第一读出电压；接收由校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)第一读出电压及(2)第二读出电压来计算与有源传感器的读出电流成比例的输出。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含：多个有源传感器，其包含有源传感器；及多个读出元件，其包含第一读出元件及第二读出元件，所述多个读出元件中的每一个电耦合到所述多个有源传感器中的相应有源传感器，其中方法进一步包含：从所述多个读出元件中的读出元件接收所述相应有源传感器的第一读出电压；接收由相应读出元件上的校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述相应传感器的所述读出电压及(2)由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的相应输出。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含属于与第一有源传感器相同的一列的第二有源传感器，其中方法进一步包含，在计算第一输出之后：接收所述第二有源传感器的第三读出电压；及基于(1)所述第三读出电压及(2)由校准电流引起的第二读出电压来计算与第四有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
在上述电路的一些方面中，由校准电流引起的相同列上的第二读出电压的连续接收之间的时间是校准周期。
在上述电路的一些方面中，校准周期是1秒。
在上述电路的一些方面中，校准周期基于读出元件的漂移。
在上述电路的一些方面中，在第二读出电压的连续接收期间读出不同行。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含：第二校准电流源；第三开关，其被配置成选择性地将第一校准电流源电耦合到读出元件；及第四开关，其被配置成选择性地将所述第二校准电流源电耦合到所述读出元件，且其中在所述第三开关将所述读出元件与所述第一校准电流源电解耦时：所述第四开关被配置成将所述读出元件电耦合到所述第二校准电流源，且方法进一步包含接收由第二校准电流引起的第三读出电压；且输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
在上述电路的一些方面中，读出元件包含ADC。
在上述电路的一些方面中，传感器电路电耦合到：处理器；及存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使一个或多个处理器执行方法，所述方法包含：接收对应于闭合快门的第一读出电压；接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及计算在(1)所述第一读出电压与(2)所述第二读出电压之间的与由传感器图像引起的第一有源传感器的阻抗差成比例的差。
在上述电路的一些方面中，有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
在上述电路的一些方面中，有源传感器暴露于传感器图像且与多个有源传感器共享偏置电压节点，且传感器电路进一步包含：第二读出元件；及校准传感器，其对所述传感器图像屏蔽且包含电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述第二读出元件的第二端子。
在另一方面中，一种计算传感器电路中的经校准电压的方法包含：将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器共享的偏置电压节点；将所述校准传感器的第二端子电耦合到校准读出元件；将所述多个有源传感器暴露于传感器图像；使所述校准传感器对所述传感器图像屏蔽；运用读出元件测量所述多个有源传感器中的有源传感器的读出电压；运用所述校准读出元件测量所述校准传感器的读出电压；以及将经校准电压计算为(1)所述有源传感器的所述读出电压与(2)所述校准传感器的所述读出电压之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
在上述电路的一些方面中，校准传感器的阻抗与有源传感器的阻抗相同，且其中所述校准传感器的电载流子计数大于所述有源传感器的电载流子计数。
在上述电路的一些方面中，比率是1。
在上述电路的一些方面中，比率与温度无关。
在上述电路的一些方面中，校准传感器及有源传感器由具有相同TCR的材料制成。
在上述电路的一些方面中，方法进一步包含：将多个电流源中的电流源电耦合到校准传感器的第二端子且电耦合到校准读出元件；将多列有源传感器中的一列电耦合到读出元件，所述一列有源传感器包含有源传感器；及将所述多个电流源中的第二电流源电耦合到所述读出元件。
在上述电路的一些方面中，方法进一步包含：闭合快门；运用读出元件测量对应于闭合快门的第一读出电压；及运用校准读出元件测量对应于闭合快门的第二读出电压；以及在计算经校准电压之后，计算(1)所述经校准电压与(2a)第一读出电压与(2b)第二读出电压之间由所述比率加权的差之间的第二差，其中所述第二差是快门校准电压。
在上述电路的一些方面中，校准读出元件包含ADC。
在上述电路的一些方面中，读出元件包含ADC。
在上述电路的一些方面中，多个有源传感器及校准传感器是辐射热计，且传感器图像是热图像。
一些方面包含一种制造上文电路的方法。
在另一方面中，一种计算传感器电路中的输出的方法包含：将读出元件电耦合到有源传感器；运用所述读出元件测量所述有源传感器的第一读出电压；将所述读出元件与所述有源传感器电解耦；将校准电流电耦合到所述读出元件；运用所述读出元件测量由所述校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述第一读出电压及(2)所述第二读出电压来计算输出，所述输出与所述有源传感器的读出电流成比例。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含：将多个有源传感器中的相应有源传感器电耦合到多个读出元件中的读出元件；运用所述相应读出元件测量所述相应有源传感器的第一读出电压；将所述相应读出元件与所述相应有源传感器电解耦；将校准电流电耦合到所述相应读出元件；运用所述相应读出元件测量由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的第二读出电压；以及基于(1)所述相应有源传感器的所述第一读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的输出。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含，在计算第一输出之后：将校准电流源与读出元件电解耦；将所述读出元件电耦合到第二有源传感器，所述第二有源传感器属于与第一有源传感器相同的一列；运用所述读出元件测量所述第二有源传感器的第三读出电压；以及基于(1)所述第三读出电压及(2)由所述校准电流引起的第二读出电压来计算与所述第二有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
在上述方法的一些方面中，由校准电流引起的相同列上的第二读出电压的连续测量之间的时间是校准周期。
在上述方法的一些方面中，校准周期是1秒。
在上述方法的一些方面中，校准周期基于读出元件的漂移。
在上述方法的一些方面中，在第二读出电压的连续测量期间读出不同行。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含：将读出元件与第一校准电流源电解耦；将所述读出元件电耦合到第二校准电流源；及用所述读出元件测量由所述读出元件上的所述第二校准电流引起的第三读出电压，其中输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
在上述方法的一些方面中，读出元件包含ADC。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含：闭合快门；计算对应于闭合快门的输出；及计算在(1)对应于敞开快门的输出与(2)对应于闭合快门的输出之间的与由传感器图像引起的有源传感器的阻抗差成比例的差。
在上述方法的一些方面中，有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含：将读出元件与校准电流源电解耦；将第二读出元件电耦合到所述校准电流源；用所述第二读出元件测量由校准电流引起的第三读出电压；将所述第二读出元件与所述校准电流源电解耦；将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器及所述有源传感器共享的偏置电压节点；将所述校准传感器的第二端子电耦合到所述第二读出元件；将所述多个有源传感器及所述有源传感器暴露于传感器图像；使所述校准传感器对传感器图像屏蔽；用所述第二读出元件测量所述校准传感器的第四读出电压；基于所述第三读出电压及所述第四读出电压来计算第二输出；以及计算(1)第一输出与(2)所述第二输出之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
在一个方面中，一种传感器电路包含：多个传感器像素，其各自被配置成存储电荷；∑-Δ型ADC，其被配置成接收各传感器的电荷；及多个开关，其被配置成将所述多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述∑-Δ型ADC，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素。
在上述电路的一些方面中，传感器电路不包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的CTIA。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含电定位在多个传感器与∑-Δ型ADC之间的可变电阻器，其中多个开关被配置成将多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述可变电阻器。
在上述电路的一些方面中，可变电阻器在放电时间窗期间具有线性减小电阻；可变电阻器在放电时间窗结束时处于最低电阻；且可变电阻器在放电时间窗开始与结束之间具有比最低电阻高的电阻。
在上述电路的一些方面中，可变电阻器是MOS晶体管；且用电耦合到MOS晶体管的控制电压来控制MOS晶体管的初始电阻、线性减小电阻及最低电阻。
在上述电路的一些方面中，放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
在上述电路的一些方面中，在第一放电时间窗期间，第一开关电耦合第一传感器像素及∑-Δ型ADC；在第二放电时间窗期间，第二开关电耦合第二传感器像素及∑-Δ型ADC；且第一放电时间窗及第二放电时间窗对应于第一传感器像素及第二传感器像素的读出时间。
在上述电路的一些方面中，在放电时间窗期间，可变电阻器的恒定电流是可变电阻器的初始电压除以初始电阻。
在上述电路的一些方面中，开关在相应放电时间窗期间电耦合相应传感器像素及可变电阻器，放电时间窗等于传感器像素的电容乘以可变电阻器的初始电阻。
在上述电路的一些方面中，可变电阻器包含加权电阻器库；所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且选择性电耦合电阻器的组合的电阻包含放电时间窗开始时的初始电阻、线性减小电阻，及最低电阻。
在上述电路的一些方面中，传感器像素包含x射线传感器光电二极管且电荷指示x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
在上述电路的一些方面中，传感器像素包含存储电荷的存储电容器且传感器像素暴露于x射线产生存储于存储电容器中的电荷。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含第二多个传感器像素及第二∑-Δ型ADC，其中所述第二多个传感器像素被配置成循序地耦合到所述第二∑-Δ型ADC且第一多个传感器像素及所述第二多个传感器像素属于相同列。
在上述电路的一些方面中，第一多个传感器像素及第二多个传感器像素的数目相等。
在上述电路的一些方面中，在第一行时间，同时读出第一多个传感器像素中的第一传感器像素及第二多个传感器像素中的第二传感器像素。
在上述电路的一些方面中，∑-Δ型ADC的输入电流是恒定的。
在上述电路的一些方面中，传感器电路进一步包含被配置成从∑-Δ型ADC接收信号的数字滤波器。
一些方面包含一种制造上文电路的方法。
在一个方面中，传感器电路包含多个传感器像素、∑-Δ型ADC，及多个开关，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素；所述传感器电路的读出方法包含：将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个中；使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述∑-Δ型ADC；以及在所述∑-Δ型ADC处循序地接收各传感器像素的相应电荷。
在上述方法的一些方面中，传感器电路不包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的CTIA且各传感器像素的相应电荷未由CTIA接收。
在上述方法的一些方面中，传感器电路进一步包含电定位在多个传感器像素与∑-Δ型ADC之间的可变电阻器且方法进一步包含使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到可变电阻器。
在上述方法的一些方面中，方法进一步包含在放电时间窗期间线性地减小可变电阻器的电阻，其中：所述可变电阻器在所述放电时间窗结束时处于最低电阻；且所述可变电阻器在所述放电时间窗开始与结束之间具有比所述最低电阻高的电阻。
在上述方法的一些方面中，可变电阻器是电耦合到控制电压的MOS晶体管且线性地减小可变电阻器的电阻进一步包含用控制电压来驱动MOS晶体管以产生初始电阻、线性减小电阻及最低电阻。
在上述方法的一些方面中，放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
在上述方法的一些方面中，使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含：在第一放电时间窗期间，将第一开关电耦合到第一传感器像素及∑-Δ型ADC；在第二放电时间窗期间，将第二开关电耦合到第二传感器像素及所述∑-Δ型ADC，其中所述第一放电时间窗及所述第二放电时间窗对应于所述第一传感器像素及所述第二传感器像素的读出时间。
在上述方法的一些方面中，在放电时间窗期间，可变电阻器的恒定电流是可变电阻器的初始电压除以初始电阻。
在上述方法的一些方面中，使用多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到∑-Δ型ADC进一步包含在相应放电时间窗期间将开关电耦合到相应传感器像素及可变电阻器；且放电时间窗等于传感器像素的电容乘以可变电阻器的初始电阻。
在上述方法的一些方面中，可变电阻器包含加权电阻器库；所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且方法进一步包含通过选择性地电耦合电阻器而将多个电阻器的组合的电阻从放电时间窗开始时的初始电阻线性地减小到所述放电时间窗结束时的最低电阻。
在上述方法的一些方面中，传感器像素包含x射线传感器光电二极管且电荷指示x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
在上述方法的一些方面中，将相应电荷存储于多个传感器像素中的每一个中进一步包含：将所述多个传感器像素中的每一个暴露于x射线且产生所述相应电荷；及将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个的存储电容器中。
在上述方法的一些方面中，传感器电路进一步包含属于与第一多个传感器像素相同的一列的第二多个传感器像素、第二多个开关，及第二∑-Δ型ADC，方法进一步包含：使用所述第二多个开关将多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述第二∑-Δ型ADC；及在所述第二∑-Δ型ADC处循序地接收所述第二多个传感器像素中的各传感器像素的相应电荷。
在上述方法的一些方面中，第一多个传感器像素及第二多个传感器像素的数目相等。
在上述方法的一些方面中，在第一行时间：第一∑-Δ型ADC接收第一多个传感器像素中的第一传感器像素的第一相应电荷；且第二∑-Δ型ADC接收第二多个传感器像素中的第二传感器像素的第二相应电荷。
在上述方法的一些方面中，∑-Δ型ADC接收恒定电流。
通常，如本文中使用，术语“基本上”用来描述理想地具有精确质量(例如，固定、相同、均匀、相等、类似、成比例)但实务上具有功能上等效于精确质量的质量的(若干)元件或(若干)量。举例来说，只要偏差在系统的容限(例如，精确度要求等)内，被描述为基本上固定或均匀的元件或量可偏离固定或均匀值。作为另一实例，只要差异在不会在功能上影响系统的操作的容限内，描述为基本上相等的两个元件或量可近似相等。
同样地，尽管在无术语“基本上”的情况下在绝对意义上描述一些元件或量，但应了解，这些元件及量可具有功能上等效于绝对描述的质量。举例来说，在一些实施例中，比率被描述为1。然而，应了解，只要比率在系统的容限(例如，精确度要求等)内，比率可大于或小于1。
如本文中使用，“基本上相同”传感器产生对给定刺激的类似响应。举例来说，“基本上相同”辐射热计针对给定温度变化产生类似电阻变化。
尽管已参考随附图式充分地描述所公开的实施例，但应注意，所属领域的技术人员将明白各种改变及修改。这些改变及修改应理解为包含在如通过随附发明权利要求书定义的所公开的实施例的范围内。
本文中的各项所描述实施例的描述中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的且不希望是限制性的。如在各项所描述实施例及随附发明权利要求书的描述中使用，单数形式“一”、“一个”及“所述”希望也包含复数形式，除非上下文另有明确指示。还将了解，如本文中使用的术语“及/或”指代且涵盖相关联列出品项中的一个或多个的任何及全部可能组合。将进一步了解，术语“包含(includes)”、“包含(including)”、“包括(comprises)”及/或“包括(comprising)”在用于此说明书中时指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其群组。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种传感器读出电路，其包括：
读出元件，其包括输入；
第一电流源；
第二电流源；
电压驱动器，其包括输出；
参考传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第一电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；以及
有源传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第二电流源及所述读出元件的所述输入且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出，其中
所述有源传感器被配置成暴露于传感器图像。
2.根据权利要求1所述的电路，其中第一电流及第二电流是恒定的。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述电压驱动器产生所述有源传感器的偏置电压。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变从所述有源传感器的所述第一端子到所述读出元件的所述输入的电流。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变所述有源传感器的阻抗。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是有源辐射热计像素。
7.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
第二参考传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第一电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器；
第二有源传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到输出所述第二电流的所述第二电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出，且其中所述第二有源传感器被配置成改变从所述第一端子到所述读出元件的所述输入的所述电流；以及
第一开关，其被配置成选择性地将所述参考传感器电耦合到所述第一电流源；
第二开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述第二电流源；
第三开关，其被配置成选择性地将所述第二参考传感器电耦合到所述第一电流源；以及
第四开关，其被配置成选择性地将所述第二有源传感器电耦合到所述第二电流源。
8.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括被配置成移除偏移的相关双采样(CDS)电路。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件的电压与所述参考传感器与所述有源传感器之间的阻抗差成比例。
10.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合到所述参考传感器的所述第二端子的运算放大器的输出。
11.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合到所述参考传感器的所述第一端子及所述第二端子的反馈元件。
12.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
第三参考传感器，其包括第一端子及电耦合到所述电压驱动器的所述输出的第二端子；及
第三电流源，其电耦合到所述第三参考传感器的所述第一端子，且被配置成输出反映由所述第三参考传感器产生的自加热的第七电流，其中所述第二电流的值根据所述第七电流调整。
13.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括ADC，所述ADC被配置成对从所述第一端子到所述读出元件的所述输入的所述电流的变化进行采样。
14.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一电流源及所述第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
15.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件包括电容式转阻放大器(CTIA)。
16.根据权利要求1所述的电路，其中从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择所述第一电流源及所述第二电流源。
17.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括输出到所述参考传感器的所述第二端子的放大器，其中所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述放大器的负输入且所述第一电流源被配置成跨所述负输入及所述输出产生电压降。
18.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是被配置成检测长波长红外(“LWIR”)辐射的辐射热计像素。
19.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件包括Σ-Δ型ADC。
20.根据权利要求19所述的电路，其中所述Σ-Δ型ADC的第一级包括CTIA。
21.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器对传感器图像屏蔽。
22.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合在所述电压驱动器的所述输出与所述有源传感器的所述第二端子之间的电压跟随器。
23.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括两个或更多个电流缓冲器，所述两个或更多个电流缓冲器包含电耦合在所述第一电流源与所述参考传感器之间的第一电流缓冲器及电耦合在所述第二电流源与所述有源传感器之间的第二电流缓冲器。
24.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述电压驱动器的第五开关。

Claims (154)

1.一种传感器读出电路，其包括：
读出元件，其包括输入；
第一电流源；
第二电流源；
电压驱动器，其包括输出；
参考传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第一电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；以及
有源传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第二电流源及所述读出元件的所述输入且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出，其中
所述有源传感器被配置成暴露于传感器图像。
2.根据权利要求1所述的电路，其中第一电流及第二电流是恒定的。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述电压驱动器产生所述有源传感器的偏置电压。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变从所述有源传感器的所述第一端子到所述读出元件的所述输入的电流。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变所述有源传感器的阻抗。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是有源辐射热计像素。
7.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
第二参考传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到所述第一电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器；
第二有源传感器，其包括第一端子及第二端子，所述第一端子电耦合到输出所述第二电流的所述第二电流源且所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出，且其中所述第二有源传感器被配置成改变从所述第一端子到所述读出元件的所述输入的所述电流；以及
第一开关，其被配置成选择性地将所述参考传感器电耦合到所述第一电流源；
第二开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述第二电流源；
第三开关，其被配置成选择性地将所述第二参考传感器电耦合到所述第一电流源；以及
第四开关，其被配置成选择性地将所述第二有源传感器电耦合到所述第二电流源。
8.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括被配置成移除偏移的相关双采样(CDS)电路。
9.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件的电压与所述参考传感器与所述有源传感器之间的阻抗差成比例。
10.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合到所述参考传感器的所述第二端子的运算放大器的输出。
11.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合到所述参考传感器的所述第一端子及所述第二端子的反馈元件。
12.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
第三参考传感器，其包括第一端子及电耦合到所述电压驱动器的所述输出的第二端子；及
第三电流源，其电耦合到所述第三参考传感器的所述第一端子，且被配置成输出反映由所述第三参考传感器产生的自加热的第七电流，其中所述第二电流的值根据所述第七电流调整。
13.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括ADC，所述ADC被配置成对从所述第一端子到所述读出元件的所述输入的所述电流的变化进行采样。
14.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一电流源及所述第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
15.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件包括电容式转阻放大器(CTIA)。
16.根据权利要求1所述的电路，其中从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择所述第一电流源及所述第二电流源。
17.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括输出到所述参考传感器的所述第二端子的放大器，其中所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述放大器的负输入且所述第一电流源被配置成跨所述负输入及所述输出产生电压降。
18.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是被配置成检测长波长红外(“LWIR”)辐射的辐射热计像素。
19.根据权利要求1所述的电路，其中所述读出元件包括Σ-Δ型ADC。
20.根据权利要求19所述的电路，其中所述Σ-Δ型ADC的第一级包括CTIA。
21.根据权利要求1所述的电路，其中所述参考传感器对传感器图像屏蔽。
22.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电耦合在所述电压驱动器的所述输出与所述有源传感器的所述第二端子之间的电压跟随器。
23.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括两个或更多个电流缓冲器，所述两个或更多个电流缓冲器包含电耦合在所述第一电流源与所述参考传感器之间的第一电流缓冲器及电耦合在所述第二电流源与所述有源传感器之间的第二电流缓冲器。
24.一种传感器读出的方法，其包括：
提供第一电流到参考传感器的第一端子；
从所述第一电流产生所述参考传感器的第二端子处的电压；
提供第二电流到所述有源传感器的第一端子；
在所述电压下驱动有源传感器的第二端子；
将所述有源传感器暴露于传感器图像；以及
测量从所述有源传感器的所述第一端子到读出元件的输入的第三电流。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一电流及所述第二电流是恒定的。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述电压是所述有源传感器的偏置电压。
27.根据权利要求24所述的方法，其中将所述有源传感器暴露于所述传感器图像进一步包括改变所述第三电流。
28.根据权利要求24所述的方法，其中将所述有源传感器暴露于所述传感器图像进一步包括改变所述有源传感器的阻抗。
29.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
提供第四电流到第二参考传感器的第一端子；
从所述第四电流产生所述第二参考传感器的第二端子处的第二电压；
提供第五电流到第二有源传感器的第一端子；
在所述第二电压下驱动所述第二有源传感器的第二端子；
将所述第二有源传感器暴露于所述传感器图像；以及
测量从所述第二有源传感器的所述第一端子到读出元件的所述输入的第六电流。
30.根据权利要求29所述的方法，其包括：
将提供所述第一电流的第一电流源与所述参考传感器电解耦；
将提供所述第四电流的所述第一电流源耦合到所述第二参考传感器；
将提供所述第二电流的第二电流源与所述有源传感器电解耦；以及
将提供所述第五电流的所述第二电流源耦合到所述第二有源传感器。
31.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
确定由所述读出元件的所述输入产生的偏移；及
在测量到所述读出元件的所述输入的所述电流之前取消所述偏移。
32.根据权利要求24所述的方法，其中所述读出元件的输出处的电压与所述参考传感器与所述有源传感器之间的阻抗差成比例。
33.根据权利要求24所述的方法，其中通过运算放大器驱动所述电压且所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述运算放大器的负输入。
34.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括使用反馈元件从所述参考传感器的所述第二端子反馈到所述参考传感器的所述第一端子。
35.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
提供第七电流到第三参考传感器的第一端子，所述第七电流反映由所述第三参考传感器产生的自加热；及
根据所述第七电流调整所述第二电流的值。
36.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括对由到读出元件的所述输入的所述电流产生的电压进行采样。
37.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一电流及所述第二电流在幅值上相等且在相对于所述参考传感器及所述有源传感器的相应第一端子的相同方向上。
38.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括将所述第三电流转换成所述读出元件的读出电压。
39.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一电流及所述第二电流各由从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择的电流源提供。
40.根据权利要求24所述的方法，其中在所述电压下驱动所述有源传感器的所述第二端子进一步包括从电压驱动器的输出驱动所述参考传感器的所述第二端子及所述有源传感器的所述第二端子。
41.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
从所述第一电流引起跨所述参考传感器的电压降；
使用输出到所述参考传感器的所述第二端子的放大器来产生所述电压；以及
将所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述放大器的负端子。
42.根据权利要求24所述的方法，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是有源辐射热计像素。
43.根据权利要求24所述的方法，其中将所述有源传感器暴露于所述传感器图像进一步包括将所述有源传感器暴露于LWIR辐射。
44.根据权利要求24所述的方法，其中所述读出元件包括Σ-Δ型ADC。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述Σ-Δ型ADC的第一级包括CTIA。
46.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
将所述参考传感器暴露于所述参考传感器及所述有源传感器共有的环境条件；及
使所述参考传感器对所述传感器图像屏蔽。
47.根据权利要求24所述的方法，其中在所述电压下驱动所述有源传感器的所述第二端子进一步包括在所述有源传感器的所述第二端子与提供所述电压的电压源之间进行缓冲。
48.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
缓冲所述第一电流；及
缓冲所述第二电流。
49.一种制造传感器读出电路的方法，其包括：
提供包括输入的读出元件；
提供第一电流源；
提供第二电流源；
提供包括输出的电压驱动器；
提供包括第一端子及第二端子的参考传感器；
将所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述第一电流源；
将所述参考传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；
提供包括第一端子及第二端子的有源传感器，所述有源传感器被配置成暴露于传感器图像；
将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到所述第二电流源及所述读出元件的所述输入；以及
将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出。
50.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述第一电流源及所述第二电流源是恒定电流源。
51.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述电压驱动器被配置成产生所述有源传感器的偏置电压。
52.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变从所述有源传感器的所述第一端子到所述读出元件的所述输入的电流。
53.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述有源传感器进一步被配置成在所述有源传感器暴露于所述传感器图像时改变所述有源传感器的阻抗。
54.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是有源辐射热计像素。
55.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供包括第一端子及第二端子的第二参考传感器；
将所述第二参考传感器的所述第一端子电耦合到所述第一电流源；
将所述第二参考传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器；
提供包括第一端子及第二端子的第二有源传感器，所述第二有源传感器被配置成暴露于所述传感器图像；
将所述有源传感器的所述第一端子电耦合到所述第二电流源；
将所述有源传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出，且其中所述第二有源传感器被配置成改变从所述有源传感器的所述第一端子到所述读出元件的所述输入的电流；以及
提供第一开关，其被配置成选择性地将所述参考传感器电耦合到所述第一电流源；
提供第二开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述第二电流源；
提供第三开关，其被配置成选择性地将所述第二参考传感器电耦合到所述第一电流源；以及
提供第四开关，其被配置成选择性地将所述第二有源传感器电耦合到所述第二电流源。
56.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括提供被配置成移除偏移的CDS电路。
57.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述读出元件被配置成产生与所述参考传感器与所述有源传感器之间的阻抗差成比例的电压。
58.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供运算放大器；及
将运算放大器的输出电耦合到所述参考传感器的所述第二端子。
59.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供反馈元件；及
将所述反馈元件电耦合到所述参考传感器的所述第一端子及所述第二端子。
60.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供包括第一端子及第二端子的第三参考传感器；
将所述第三参考传感器的所述第二端子电耦合到所述电压驱动器的所述输出；
提供第三电流源，其被配置成输出反映由所述第三参考传感器产生的自加热的第七电流，其中所述第二电流的值根据所述第七电流调整；以及
将所述第三电流源电耦合到所述第三参考传感器的所述第一端子。
61.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括提供ADC，所述ADC被配置成对从所述第一端子到所述读出元件的所述输入的所述电流的变化进行采样。
62.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述第一电流源及所述第二电流源被配置成在相对于相应第一端子的相同方向上输出相等幅值的电流。
63.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述读出元件包括CTIA。
64.根据权利要求49所述的制造方法，其中从无热电压源和电阻器、高阻抗无热晶体管电流源及威尔森电流镜的群组选择所述第一电流源及所述第二电流源。
65.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供输出到所述参考传感器的所述第二端子的放大器；及
将所述参考传感器的所述第一端子电耦合到所述放大器的负输入，
其中所述第一电流源被配置成跨所述负输入及所述输出产生电压降。
66.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述参考传感器是参考辐射热计像素且所述有源传感器是被配置成检测LWIR辐射的辐射热计像素。
67.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述读出元件包括Σ-Δ型ADC。
68.根据权利要求67所述的制造方法，其中所述Σ-Δ型ADC的第一级包括CTIA。
69.根据权利要求49所述的制造方法，其中所述参考传感器对传感器图像屏蔽。
70.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供电压跟随器；及
将所述电压跟随器电耦合在所述电压驱动器的所述输出与所述有源传感器的所述第二端子之间。
71.根据权利要求49所述的制造方法，其进一步包括：
提供包含第一电流缓冲器及第二电流缓冲器的两个或更多个电流缓冲器；
将所述第一电流缓冲器电耦合在所述第一电流源与所述参考传感器之间；以及
将所述第二电流缓冲器电耦合在所述第二电流源与所述有源传感器之间。
72.一种传感器电路，其包括：
多个有源传感器，其暴露于传感器图像且共享偏置电压节点；
校准读出元件；以及
校准传感器，其对所述传感器图像屏蔽且包括电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述校准读出元件的第二端子。
73.根据权利要求72所述的传感器电路，其中所述校准传感器的阻抗与所述多个有源传感器中的有源传感器的阻抗相同，且其中所述校准传感器的电载流子计数大于所述有源传感器的电载流子计数。
74.根据权利要求72所述的传感器电路，其进一步包括：
读出元件，其对应于所述多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压，
其中：
所述校准读出元件被配置成测量所述校准传感器的读出电压；且
所述传感器电路电耦合到：
处理器；及
存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包括：
接收所述有源传感器的所述读出电压；
接收所述校准传感器的所述读出电压；以及
计算(1)所述有源传感器的所述读出电压与(2)所述校准传感器的所述读出电压之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
75.根据权利要求74所述的传感器电路，其中所述比率是1。
76.根据权利要求74所述的传感器电路，其中所述比率与温度无关。
77.根据权利要求72所述的传感器电路，其进一步包括：
读出元件，其对应于所述多个有源传感器中的有源传感器且被配置成测量所述有源传感器的读出电压；
其中所述传感器电路电耦合到：
处理器；及
存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使一个或多个处理器执行方法，所述方法包括：
接收对应于闭合快门的第一读出电压；
接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及
计算在(1)所述第一读出电压与(2)所述第二读出电压之间的与由所述传感器图像引起的所述有源传感器的阻抗差成比例的差。
78.根据权利要求74至77所述的传感器电路，其中所述多个读出元件包括多个ADC。
79.根据权利要求72所述的传感器电路，其中所述校准传感器及所述多个有源传感器由具有相同热阻抗系数(TCR)的材料制成。
80.根据权利要求72所述的传感器电路，其中所述多个有源传感器包含多列有源传感器，所述电路进一步包括：
多个电流源，其中所述多个电流源中的电流源电耦合到所述校准传感器的所述第二端子及所述校准读出元件；及
多个读出元件，其中所述多列有源传感器中的每一个电耦合到：
对应读出节点处的所述多个电流源中的对应电流源，及
所述对应读出节点处的所述多个读出元件中的对应读出元件。
81.根据权利要求72所述的传感器电路，其中所述校准读出元件包括模数转换器(ADC)。
82.根据权利要求72所述的传感器电路，其中：
所述多个有源传感器及所述校准传感器是辐射热计，且
所述传感器图像是热图像。
83.一种传感器电路，其包括：
校准电流源，其提供校准电流；
有源传感器；
读出元件；
第一开关，其被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述读出元件；以及
第二开关，其被配置成选择性地将所述校准电流源电耦合到所述读出元件。
84.根据权利要求83所述的传感器电路，其中：
所述第二开关被配置成在所述第一开关将所述有源传感器电耦合到所述读出元件时将所述校准电流源与所述第一读出元件电解耦，且
所述第一开关被配置成在所述第二开关将所述校准电流电耦合到所述读出元件时将所述有源传感器与所述第一读出元件电解耦，且
所述传感器电路电耦合到：
处理器；及
存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行方法，所述方法包括：
接收所述有源传感器的第一读出电压；
接收由所述校准电流引起的第二读出电压；以及
基于(1)所述第一读出电压及(2)所述第二读出电压来计算与所述有源传感器的读出电流成比例的输出。
85.根据权利要求84所述的传感器电路，其进一步包括：
多个有源传感器，其包括所述有源传感器；及
多个读出元件，其包括所述第一读出元件及所述第二读出元件，所述多个读出元件中的每一个电耦合到所述多个有源传感器中的相应有源传感器，
其中所述方法进一步包括：
从所述多个读出元件中的读出元件接收所述相应有源传感器的第一读出电压；
接收由相应读出元件上的所述校准电流引起的第二读出电压；以及
基于(1)所述相应传感器的所述读出电压及(2)由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的相应输出。
86.根据权利要求84所述的传感器电路，其进一步包括属于与所述第一有源传感器相同的一列的第二有源传感器，其中所述方法进一步包括，在计算所述第一输出之后：
接收所述第二有源传感器的第三读出电压；及
基于(1)所述第三读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述第四有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
87.根据权利要求86所述的传感器电路，其中由所述校准电流引起的相同列上的所述第二读出电压的连续接收之间的时间是校准周期。
88.根据权利要求87所述的传感器电路，其中所述校准周期是1秒。
89.根据权利要求87所述的传感器电路，其中所述校准周期基于所述读出元件的漂移。
90.根据权利要求87所述的传感器电路，其中在所述第二读出电压的所述连续接收期间读出不同行。
91.根据权利要求83所述的传感器电路，其进一步包括：
第二校准电流源；
第三开关，其被配置成选择性地将所述第一校准电流源电耦合到所述读出元件；以及
第四开关，其被配置成选择性地将所述第二校准电流源电耦合到所述读出元件，且
其中：
当所述第三开关将所述读出元件与所述第一校准电流源电解耦时：
所述第四开关被配置成将所述读出元件电耦合到所述第二校准电流源，且
所述方法进一步包括接收由所述第二校准电流引起的第三读出电压；及
所述输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
92.根据权利要求83所述的传感器电路，其中所述读出元件包括ADC。
93.根据权利要求83所述的传感器电路，其中所述传感器电路电耦合到：
处理器；及
存储器，其包含指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述一个或多个处理器执行方法，所述方法包括：
接收对应于闭合快门的第一读出电压；
接收对应于敞开快门的第二读出电压；以及
计算在(1)所述第一读出电压与(2)所述第二读出电压之间的与由传感器图像引起的所述第一有源传感器的阻抗差成比例的差。
94.根据权利要求83所述的传感器电路，其中所述有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
95.根据权利要求83所述的传感器电路，其中所述有源传感器暴露于传感器图像且与多个有源传感器共享偏置电压节点，所述传感器电路进一步包括：
第二读出元件；及
校准传感器，其对所述传感器图像屏蔽且包括电耦合到所述偏置电压节点的第一端子及电耦合到所述第二读出元件的第二端子。
96.一种计算传感器电路中的校准电压的方法，所述方法包括：
将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器共享的偏置电压节点；
将所述校准传感器的第二端子电耦合到校准读出元件；
将所述多个有源传感器暴露于传感器图像；
使所述校准传感器对所述传感器图像屏蔽；
用读出元件来测量所述多个有源传感器中的有源传感器的读出电压；
用所述校准读出元件来测量所述校准传感器的读出电压；以及
将经校准电压计算为(1)所述有源传感器的所述读出电压与(2)所述校准传感器的所述读出电压之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
97.根据权利要求96所述的方法，其中所述校准传感器的所述阻抗与所述有源传感器的所述阻抗相同，且其中所述校准传感器的电载流子计数大于所述有源传感器的电载流子计数。
98.根据权利要求96所述的方法，其中所述比率是1。
99.根据权利要求96所述的方法，其中所述比率与温度无关。
100.根据权利要求96所述的方法，其中所述校准传感器及所述有源传感器由具有相同TCR的材料制成。
101.根据权利要求96所述的方法，其进一步包括：
将多个电流源中的电流源电耦合到所述校准传感器的所述第二端子及所述校准读出元件；
将多列有源传感器中的一列电耦合到所述读出元件，所述一列有源传感器包含所述有源传感器；以及
将所述多个电流源中的第二电流源电耦合到所述读出元件。
102.根据权利要求96所述的方法，其进一步包括：
闭合快门；
用所述读出元件来测量对应于所述闭合快门的第一读出电压；及
用所述校准读出元件来测量对应于所述闭合快门的第二读出电压；以及
在计算所述经校准电压之后，计算(1)所述经校准电压与(2a)所述第一读出电压与(2b)所述第二读出电压之间由所述比率加权的差之间的第二差，其中所述第二差是快门校准电压。
103.根据权利要求96所述的方法，其中所述校准读出元件包括ADC。
104.根据权利要求96所述的方法，其中所述读出元件包括ADC。
105.根据权利要求96所述的方法，其中：
所述多个有源传感器及所述校准传感器是辐射热计，且
所述传感器图像是热图像。
106.一种计算传感器电路中的输出的方法，所述方法包括：
将读出元件电耦合到有源传感器；
用所述读出元件来测量所述有源传感器的第一读出电压；
将所述读出元件与所述有源传感器电解耦；
将校准电流电耦合到所述读出元件；
用所述读出元件来测量由所述校准电流引起的第二读出电压；以及
基于(1)所述第一读出电压及(2)所述第二读出电压来计算所述输出，所述输出与所述有源传感器的读出电流成比例。
107.根据权利要求106所述的方法，其进一步包括：
将多个有源传感器中的相应有源传感器电耦合到多个读出元件中的读出元件；
用所述相应读出元件来测量所述相应有源传感器的第一读出电压；
将所述相应读出元件与所述相应有源传感器电解耦；
将所述校准电流电耦合到所述相应读出元件；
用所述相应读出元件来测量由所述相应读出元件上的所述校准电流引起的第二读出电压；以及
基于(1)所述相应有源传感器的所述第一读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述相应有源传感器的读出电流成比例的输出。
108.根据权利要求106所述的方法，其进一步包括在计算所述第一输出之后：
将所述校准电流源与所述读出元件电解耦；
将所述读出元件电耦合到第二有源传感器，所述第二有源传感器属于与所述第一有源传感器相同的一列；
用所述读出元件来测量所述第二有源传感器的第三读出电压；以及
基于(1)所述第三读出电压及(2)由所述校准电流引起的所述第二读出电压来计算与所述第二有源传感器的读出电流成比例的第二输出。
109.根据权利要求108所述的方法，其中由所述校准电流引起的所述相同列上的所述第二读出电压的连续测量之间的时间是校准周期。
110.根据权利要求109所述的方法，其中所述校准周期是1秒。
111.根据权利要求110所述的方法，其中所述校准周期基于所述读出元件的漂移。
112.根据权利要求111所述的方法，其中在所述第二读出电压的所述连续测量期间读出不同行。
113.根据权利要求106所述的方法，其进一步包括：
将所述读出元件与所述第一校准电流源电解耦；
将所述读出元件电耦合到第二校准电流源；以及
用所述读出元件来测量由所述读出元件上的所述第二校准电流引起的第三读出电压，其中所述输出进一步基于由所述第二校准电流引起的所述第三读出电压。
114.根据权利要求106所述的方法，其中所述读出元件包括ADC。
115.根据权利要求106所述的方法，其进一步包括：
闭合快门；
计算对应于闭合快门的所述输出；以及
计算在(1)对应于敞开快门的所述输出与(2)对应于所述闭合快门的所述输出之间的与由传感器图像引起的所述有源传感器的阻抗差成比例的差。
116.根据权利要求106所述的方法，其中所述有源传感器是暴露于热场景的辐射热计。
117.根据权利要求106所述的方法，其进一步包括：
将所述读出元件与所述校准电流源电解耦；
将第二读出元件电耦合到所述校准电流源；
用所述第二读出元件来测量由所述校准电流引起的第三读出电压；
将所述第二读出元件与所述校准电流源电解耦；
将校准传感器的第一端子电耦合到由多个有源传感器及所述有源传感器共享的偏置电压节点；
将所述校准传感器的第二端子电耦合到所述第二读出元件；
将所述多个有源传感器及所述有源传感器暴露于传感器图像；
使所述校准传感器对所述传感器图像屏蔽；
用所述第二读出元件来测量所述校准传感器的第四读出电压；
基于所述第三读出电压及所述第四读出电压来计算第二输出；以及
计算(1)所述第一输出与(2)所述第二输出之间的差，所述差由所述校准传感器的阻抗与所述有源传感器的阻抗之间的比率加权。
118.一种制造根据权利要求72至95所述的传感器电路中的一个的方法。
119.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括被配置成选择性地将所述有源传感器电耦合到所述电压驱动器的第五开关。
120.一种传感器电路，其包括：
多个传感器像素，其各自被配置成存储电荷；
Σ-Δ型ADC，其被配置成接收各传感器的所述电荷；以及
多个开关，其被配置成将所述多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述Σ-Δ型ADC，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素。
121.根据权利要求120所述的传感器电路，其中所述传感器电路不包含电定位在所述多个传感器像素与所述Σ-Δ型ADC之间的CTIA。
122.根据权利要求120所述的传感器电路，其进一步包括电定位在所述多个传感器与所述Σ-Δ型ADC之间的可变电阻器，其中所述多个开关被配置成将所述多个传感器像素中的每一个循序地耦合到所述可变电阻器。
123.根据权利要求122所述的传感器电路，其中：
所述可变电阻器在放电时间窗期间具有线性减小电阻；
所述可变电阻器在所述放电时间窗结束时处于最低电阻；且
所述可变电阻器在所述放电时间窗开始与结束之间具有比所述最低电阻高的电阻。
124.根据权利要求123所述的电路，其中：
所述可变电阻器是MOS晶体管；且
用电耦合到所述MOS晶体管的控制电压来控制所述MOS晶体管的初始电阻、线性减小电阻及所述最低电阻。
125.根据权利要求123所述的电路，其中所述放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
126.根据权利要求123所述的电路，其中：
在第一放电时间窗期间，第一开关电耦合第一传感器像素及所述Σ-Δ型ADC；
在第二放电时间窗期间，第二开关电耦合第二传感器像素及所述Σ-Δ型ADC；且
所述第一放电时间窗及所述第二放电时间窗对应于所述第一传感器像素及所述第二传感器像素的读出时间。
127.根据权利要求123所述的电路，其中在所述放电时间窗期间，所述可变电阻器的恒定电流是所述可变电阻器的初始电压除以所述初始电阻。
128.根据权利要求122所述的电路，其中开关在相应放电时间窗期间电耦合相应传感器像素及所述可变电阻器，所述放电时间窗等于所述传感器像素的电容乘以所述可变电阻器的初始电阻。
129.根据权利要求122所述的电路，其中：
所述可变电阻器包含加权电阻器库；
所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且
所述选择性电耦合电阻器的组合的电阻包含放电时间窗开始时的初始电阻、线性减小电阻，及最低电阻。
130.根据权利要求120所述的电路，其中传感器像素包含x射线传感器光电二极管且所述电荷指示所述x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
131.根据权利要求120所述的电路，其中传感器像素包含存储所述电荷的存储电容器且所述传感器像素暴露于x射线产生存储于所述存储电容器中的所述电荷。
132.根据权利要求120所述的电路，其进一步包括第二多个传感器像素及第二Σ-Δ型ADC，其中所述第二多个传感器像素被配置成循序地耦合到所述第二Σ-Δ型ADC且所述第一多个传感器像素及所述第二多个传感器像素属于相同列。
133.根据权利要求132所述的电路，其中所述第一多个传感器像素及所述第二多个传感器像素的数目相等。
134.根据权利要求132所述的电路，其中在第一行时间，同时读出所述第一多个传感器像素中的第一传感器像素及所述第二多个传感器像素中的第二传感器像素。
135.根据权利要求120所述的电路，其中所述Σ-Δ型ADC的输入电流是恒定的。
136.根据权利要求120所述的电路，其进一步包括被配置成从所述Σ-Δ型ADC接收信号的数字滤波器。
137.一种读出传感器电路的方法，所述传感器电路包括多个传感器像素、Σ-Δ型ADC，及多个开关，各开关对应于所述多个传感器像素中的相应传感器像素，所述方法包括：
将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个中；
使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述Σ-Δ型ADC；以及
在所述Σ-Δ型ADC处循序地接收各传感器像素的所述相应电荷。
138.根据权利要求137所述的方法，其中所述传感器电路不包含电定位在所述多个传感器像素与所述Σ-Δ型ADC之间的CTIA且各传感器像素的所述相应电荷未由所述CTIA接收。
139.根据权利要求137所述的方法，其中所述传感器电路进一步包括电定位在所述多个传感器像素与所述Σ-Δ型ADC之间的可变电阻器且所述方法进一步包括：
使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述Σ-Δ型ADC进一步包括使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述可变电阻器。
140.根据权利要求139所述的方法，其进一步包括在放电时间窗期间线性地减小所述可变电阻器的电阻，其中：
所述可变电阻器在所述放电时间窗结束时处于最低电阻；且
所述可变电阻器在所述放电时间窗开始与结束之间具有比所述最低电阻高的电阻。
141.根据权利要求140所述的方法，其中所述可变电阻器是电耦合到控制电压的MOS晶体管且线性地减小所述可变电阻器的所述电阻进一步包括用所述控制电压来驱动所述MOS晶体管以产生初始电阻、线性减小电阻及所述最低电阻。
142.根据权利要求140所述的方法，其中所述放电时间窗在10微秒与1毫秒之间。
143.根据权利要求140所述的方法，其中使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述Σ-Δ型ADC进一步包括：
在第一放电时间窗期间，将第一开关电耦合到第一传感器像素及所述Σ-Δ型ADC；
在第二放电时间窗期间，将第二开关电耦合到第二传感器像素及所述Σ-Δ型ADC，
其中所述第一放电时间窗及所述第二放电时间窗对应于所述第一传感器像素及所述第二传感器像素的读出时间。
144.根据权利要求140所述的方法，其中在所述放电时间窗期间，所述可变电阻器的恒定电流是所述可变电阻器的初始电压除以所述初始电阻。
145.根据权利要求140所述的方法，其中使用所述多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述Σ-Δ型ADC进一步包括在相应放电时间窗期间将开关电耦合到相应传感器像素及所述可变电阻器；且
所述放电时间窗等于所述传感器像素的电容乘以所述可变电阻器的初始电阻。
146.根据权利要求139所述的方法，其中：
所述可变电阻器包含加权电阻器库；
所述加权电阻器库包含选择性地并联或串联电耦合的多个电阻器；且
所述方法进一步包括通过选择性地电耦合所述电阻器而将所述多个电阻器的组合的电阻从放电时间窗开始时的初始电阻线性地减小到所述放电时间窗结束时的最低电阻。
147.根据权利要求137所述的方法，其中传感器像素包含x射线传感器光电二极管且所述电荷指示所述x射线传感器光电二极管暴露于x射线。
148.根据权利要求137所述的方法，其中将相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个中进一步包括：
将所述多个传感器像素中的每一个暴露于x射线且产生所述相应电荷；及
将所述相应电荷存储于所述多个传感器像素中的每一个的存储电容器中。
149.根据权利要求137所述的方法，其中所述传感器电路进一步包括属于与所述第一多个传感器像素相同一列的第二多个传感器像素、第二多个开关，及第二Σ-Δ型ADC，所述方法进一步包括：
使用所述第二多个开关将所述多个传感器像素中的每一个循序地电耦合到所述第二Σ-Δ型ADC；及
在所述第二Σ-Δ型ADC处循序地接收所述第二多个传感器像素中的各传感器像素的所述相应电荷。
150.根据权利要求149所述的方法，其中所述第一多个传感器像素及所述第二多个传感器像素的数目相等。
151.根据权利要求149所述的方法，其中在第一行时间：
所述第一Σ-Δ型ADC接收所述第一多个传感器像素中的第一传感器像素的第一相应电荷；且
所述第二Σ-Δ型ADC接收所述第二多个传感器像素中的第二传感器像素的第二相应电荷。
152.根据权利要求137所述的方法，其中所述Σ-Δ型ADC接收恒定电流。
153.根据权利要求137所述的方法，其进一步包括对来自所述Σ-Δ型ADC的信号进行数字滤波。
154.一种制造根据权利要求120至136所述的传感器电路中的一个的方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112000169A (zh) * 2020-09-02 2020-11-27 合肥恒烁半导体有限公司 一种电流缓冲器电路及其应用
CN115802189A (zh) * 2022-09-30 2023-03-14 北京空间机电研究所 一种双向读出图像传感器的片上列开窗数据提取方法
TWI843302B (zh) * 2022-11-28 2024-05-21 松翰科技股份有限公司 微熱輻射計及其熱感測方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7289851B2 (ja) * 2018-04-17 2023-06-12 オブシディアン センサーズ インコーポレイテッド 読み出し回路および方法
US11617550B2 (en) * 2019-01-08 2023-04-04 Canon Medical Systems Corporation X-ray detector and x-ray CT apparatus
KR20210070709A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 에스케이하이닉스 주식회사 전원특성 측정장치, 그 전원특성 측정장치를 포함하는 이미지 시스템, 및 그 이미지 시스템의 동작 방법
US11496697B2 (en) 2020-02-28 2022-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. LWIR sensor with capacitive microbolometer and hybrid visible/LWIR sensor
JP2024502327A (ja) 2020-12-30 2024-01-18 オブシディアン センサーズ インコーポレイテッド データ変換器のための適応電荷測定回路
JP7433278B2 (ja) * 2021-09-01 2024-02-19 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 センサ装置および空気調和機
TWI839036B (zh) * 2022-08-22 2024-04-11 立錡科技股份有限公司 電流感測放大器電路及其輸入偏移電壓修正方法
US20240276108A1 (en) * 2023-02-12 2024-08-15 Novatek Microelectronics Corp. Image sensing device
WO2024180026A1 (en) 2023-02-28 2024-09-06 Trinamix Gmbh Synchronous measurement of bias and reference voltage for signal correction of photosensitive element

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030213910A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-20 Anderson Shane M. Microbolometer focal plane array with temperature compensated bias
US20100181485A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 Ulis Device for the detection of an electromagnetic radiation and electromagnetic radiation detector comprising such devices
JP2011087169A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Fujitsu Ltd 読み出し回路、検出装置、及び、撮像装置
US20120168624A1 (en) * 2010-12-22 2012-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Measurement system and imager comprising such a system
US20120206150A1 (en) * 2009-08-27 2012-08-16 Kyle David Holzer Adjustable gain amplifier, automated test equipment and method for adjusting a gain of an amplifier
CN103118235A (zh) * 2013-02-06 2013-05-22 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 一种图像传感器中像元输出非线性响应的校正装置及方法
US20140061472A1 (en) * 2011-09-14 2014-03-06 Infrared Laboratories, Inc. Multi-band readout integrated circuits and related methods
CN105493633A (zh) * 2013-05-10 2016-04-13 上海新进半导体制造有限公司 用于具有triac调光器的led灯的电源

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2970586B2 (ja) * 1997-04-24 1999-11-02 日本電気株式会社 撮像装置
JP3149919B2 (ja) * 1997-12-03 2001-03-26 日本電気株式会社 固体撮像素子及びこれを用いた読み出し回路
ITMI20031505A1 (it) * 2003-07-22 2005-01-23 St Microelectronics Srl Circuito di lettura di tipo multisense-adattativo, in particolare per convertitori dc-dc interleaved e relativo metodo di lettura
JP4009598B2 (ja) * 2004-01-27 2007-11-14 三菱電機株式会社 赤外線固体撮像素子
US20060118729A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Chin Ken K Multicycle integration focal plane array (MIFPA) for lock-in (LI-), gated (G-), and gated lock-in (GLI-) imaging, spectroscopy and spectroscopic imaging
FR2918746B1 (fr) * 2007-07-13 2009-10-09 Commissariat Energie Atomique Capteur electronique a regulation thermique integree
WO2009039683A1 (fr) * 2007-09-28 2009-04-02 Chongfei Shen Capteur infrarouge, réseau de plan focal et leur système d'imagerie infrarouge
FR2925158B1 (fr) * 2007-12-12 2011-07-01 Ulis Dispositif pour la detection d'un rayonnement electromagnetique comportant un bolometre resistif d'imagerie, systeme comprenant une matrice de tels dispositifs et procede de lecture d'un bolometre d'imagerie d'un tel systeme
US8371163B2 (en) * 2008-06-26 2013-02-12 Marshall Delph Earle Techniques for monitoring storm conditions
US8507840B2 (en) * 2010-12-21 2013-08-13 Zena Technologies, Inc. Vertically structured passive pixel arrays and methods for fabricating the same
FR2945120B1 (fr) * 2009-04-30 2015-11-27 Ulis Systeme et procede de detection de rayonnement infrarouge
TWI375804B (en) * 2009-06-03 2012-11-01 Univ Chung Yuan Christian Signal readout circuit for amperometric chemical sensors
JP2012004879A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp 赤外線固体撮像装置
JP5834412B2 (ja) * 2011-01-18 2015-12-24 株式会社リコー 赤外線センサー及び赤外線アレイセンサー
FR3015666B1 (fr) * 2013-12-19 2017-02-03 Commissariat Energie Atomique Circuit de mesure pour detecteur bolometrique
EP3128742B1 (en) * 2015-08-03 2018-05-16 Fundació Institut de Ciències Fotòniques Image sensor with non-local readout circuit and optoelectronic device comprising said image sensor
US10127940B1 (en) * 2015-11-06 2018-11-13 Seagate Technology Llc Bolometer with temperature compensation for internal laser power monitoring in heat-assisted magnetic recording device
JP6345370B1 (ja) * 2017-01-12 2018-06-20 三菱電機株式会社 赤外線センサデバイス
JP7289851B2 (ja) * 2018-04-17 2023-06-12 オブシディアン センサーズ インコーポレイテッド 読み出し回路および方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030213910A1 (en) * 1999-10-07 2003-11-20 Anderson Shane M. Microbolometer focal plane array with temperature compensated bias
US20100181485A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 Ulis Device for the detection of an electromagnetic radiation and electromagnetic radiation detector comprising such devices
US20120206150A1 (en) * 2009-08-27 2012-08-16 Kyle David Holzer Adjustable gain amplifier, automated test equipment and method for adjusting a gain of an amplifier
JP2011087169A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Fujitsu Ltd 読み出し回路、検出装置、及び、撮像装置
US20120168624A1 (en) * 2010-12-22 2012-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Measurement system and imager comprising such a system
US20140061472A1 (en) * 2011-09-14 2014-03-06 Infrared Laboratories, Inc. Multi-band readout integrated circuits and related methods
CN103118235A (zh) * 2013-02-06 2013-05-22 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 一种图像传感器中像元输出非线性响应的校正装置及方法
CN105493633A (zh) * 2013-05-10 2016-04-13 上海新进半导体制造有限公司 用于具有triac调光器的led灯的电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIAN X ET AL.: ""Self-heating cancellation circuits for microbolometer"", 《SENSORS AND ACTUATORS A: PHYSICAL》, vol. 111, no. 2, pages 196 - 202, XP004492115, DOI: 10.1016/j.sna.2003.10.035 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112000169A (zh) * 2020-09-02 2020-11-27 合肥恒烁半导体有限公司 一种电流缓冲器电路及其应用
CN115802189A (zh) * 2022-09-30 2023-03-14 北京空间机电研究所 一种双向读出图像传感器的片上列开窗数据提取方法
TWI843302B (zh) * 2022-11-28 2024-05-21 松翰科技股份有限公司 微熱輻射計及其熱感測方法

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