CN112243098B - 开关驱动器电路及包含其的成像系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及开关驱动器电路及包含其的成像系统。一种开关驱动器电路包含耦合在电压源和第一输出节点之间的第一晶体管。第二晶体管耦合在第一输出节点和第一放电节点之间。第一斜率控制电路耦合到第一放电节点以使第一放电节点以第一斜率放电。第三晶体管耦合在电压源和第二输出节点之间。第四晶体管耦合在第二输出节点和第二放电节点之间。第二斜率控制电路耦合到第二放电节点以使第二放电节点以第二斜率放电。第一和第二斜率不匹配。

Description

开关驱动器电路及包含其的成像系统
技术领域
本公开总体上涉及图像传感器，并且具体但非排它地涉及用于从图像传感器读出图像数据的采样和保持开关驱动器电路系统。
背景技术
图像传感器已经无处不在。它们广泛用于数字静态相机、蜂窝电话、安全摄像机以及医疗、汽车和其它应用。用于制造图像传感器的技术一直在快速地发展。例如，对更高分辨率和更低功耗的需求已经促进了对这些设备的进一步小型化和集成化。
图像传感器通常在像素阵列上接收光，所述光在像素中生成电荷。光的强度可以影响在每个像素中生成的电荷量，其中较高的强度生成较高的电荷量。相关双采样(CDS)是与CMOS图像传感器(CIS)一起使用的一项技术，它通过从图像传感器采样图像数据并从图像传感器的复位值读数中去除不希望有的偏移来减少从图像传感器读出的图像的噪声。在全局快门CIS设计中，采样和保持开关用于采样和保持信号(SHS)读数以及来自图像传感器的采样和保持复位(SHR)读数。采样和保持电路系统中的SHR和SHS开关被控制为分别采样来自图像传感器的复位电平和信号电平。理想情况下，在全局采样阶段期间，所有采样和保持开关同时切换，以将整个帧从图像传感器采样到存储电容器中。在全局采样完成后，将执行从图像传感器逐行读出，以数字化采样的复位和信号电平。复位和信号电平之间的数字化差异在CDS计算中用于恢复真实图像信号。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种开关驱动器电路，包括：第一晶体管，耦合在电压源和第一输出节点之间；第二晶体管，耦合在所述第一输出节点和第一放电节点之间；第一斜率控制电路，耦合到所述第一放电节点以使所述第一放电节点以第一斜率放电；第三晶体管，耦合在所述电压源和第二输出节点之间；第四晶体管，耦合在所述第二输出节点和第二放电节点之间；以及第二斜率控制电路，耦合到所述第二放电节点以使所述第二放电节点以第二斜率放电，其中所述第一和第二斜率不匹配。
在另一方面，本公开涉及一种开关驱动器电路，包括：多个上拉晶体管，其中所述多个上拉晶体管包含耦合在电压源和第一输出节点之间的第一上拉晶体管；多个下拉晶体管，其中所述多个下拉晶体管包含耦合在所述第一输出节点和接地节点之间的第一下拉晶体管；斜率控制电路，耦合到所述接地节点；以及多个全局连接开关，其中所述多个全局连接开关包含耦合在所述第一输出节点和所述斜率控制电路之间的第一全局连接开关。
在进一步的方面，本公开涉及一种成像系统，包括：像素阵列，包含多个像素；控制电路系统，耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路系统，耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据，其中所述读出电路系统包含：采样和保持电路系统，被耦合以采样和保持来自所述像素阵列的所述图像数据；以及开关驱动器电路，耦合到所述采样和保持电路系统以驱动所述多个采样和保持开关，其中所述开关驱动器电路包含：第一晶体管，耦合在电压源和第一输出节点之间；第二晶体管，耦合在所述第一输出节点和第一放电节点之间；第一斜率控制电路，耦合到所述第一放电节点以使所述第一放电节点以第一斜率放电；第三晶体管，耦合在所述电压源和第二输出节点之间；第四晶体管，耦合在所述第二输出节点和第二放电节点之间；以及第二斜率控制电路，耦合到所述第二放电节点以使所述第二放电节点以第二斜率放电，其中所述第一和第二斜率不匹配。
在进一步的方面，本公开涉及一种成像系统，包括：像素阵列，包含多个像素；控制电路系统，耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路系统，耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据，其中所述读出电路系统包含：采样和保持电路系统，被耦合以采样和保持来自所述像素阵列的所述图像数据；以及开关驱动器电路，耦合到所述采样和保持电路系统以驱动所述多个采样和保持开关，其中所述开关驱动器电路包含：多个上拉晶体管，其中所述多个上拉晶体管包含耦合在电压源和第一输出节点之间的第一上拉晶体管；多个下拉晶体管，其中所述多个下拉晶体管包含耦合在所述第一输出节点和接地节点之间的第一下拉晶体管；斜率控制电路，耦合到所述接地节点；以及多个全局连接开关，其中所述多个全局连接开关包含耦合在所述第一输出节点和所述斜率控制电路之间的第一全局连接开关。
附图说明
参照以下附图描述了本发明的非限制性和非穷举性的实施例，其中除非另外指明，否则贯穿各个视图，相同的参考标记指代相同的部分。
图1示出了根据本发明的教导的成像系统的一个示例。
图2是示例时序图，所述示例时序图示出了根据本发明的教导的图像传感器中的像素行的线读出的时序。
图3示出了根据本发明的教导的图像传感器中的像素单元的示例以及示例采样和保持电路的示意图。
图4示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的示例采样和保持开关驱动器的示意图。
图5示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的另一示例采样和保持开关驱动器的示意图。
图6A示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的又一示例采样和保持开关驱动器的示意图。
图6B是示出了根据本发明的教导的在图6A中所示的具有斜率控制的示例采样和保持开关驱动器中的一些信号的时序图。
图7A示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的再一示例采样和保持开关驱动器的示意图。
图7B是示出了根据本发明的教导的在图7A中所示的具有斜率控制的示例采样和保持开关驱动器中的一些信号的时序图。
贯穿附图中的若干视图，对应的参考标记指示对应的部件。技术人员将理解，图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大，以帮助改进对本发明的各种实施例的理解。而且，通常没有描绘在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但易于理解的元件，以便于促使本发明的这些各种实施例的视图更加清晰。
具体实施方式
本文描述了涉及具有斜率控制的采样和保持开关驱动器电路的示例。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对示例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文所述技术可以在没有一或多个具体细节的情况下，或者用其它方法、部件、材料等来实践。在其它情况下，公知的结构、材料或操作并未详细示出或描述，以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书对“一个示例”或“一个实施例”的引用是指结合示例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个示例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个示例中”或“在一个实施例中”不一定都指的是同一个示例。此外，特定特征、结构或特性可以在一或多个示例中以任何合适的方式组合。
贯穿本说明书，使用了若干技术术语。这些术语应采用其所属领域的普通含义，除非在本文中进行了具体定义或者它们的使用背景以其它方式明确提出。应当注意，贯穿本文档，元件名称和符号可以被互换地使用(例如，Si与硅)；但是，两者具有相同的含义。
图1示出了根据本公开的实施例的成像系统100的一个示例。如图1中所描绘的示例中所示，成像系统100以堆叠的芯片方案实现为CMOS图像传感器(CIS)，所述堆叠的芯片方案包含与逻辑裸片或专用集成电路(ASIC)裸片130一起堆叠的像素裸片128。在示例中，像素裸片128包含像素阵列102，并且ASIC裸片130包含采样和保持电路167的阵列，所述采样和保持电路通过像素级连接106耦合到像素阵列102。ASIC裸片130还包含控制电路系统110、读出电路系统108和功能逻辑112。在一个示例中，像素阵列102是光电二极管或图像传感器像素单元104(例如，像素P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。如图所示，光电二极管被布置成行(例如，行R1至Ry)和列(例如，列C1至Cx)，以采集人、地方、物体等的图像数据，所述图像数据随后可以用于渲染人、地方、物体等的2D图像。然而，光电二极管并不一定需要被布置成行和列，并且可以采用其它配置。
在一个示例中，读出电路系统108可以被耦合以通过采样和保持电路系统167从像素阵列102中的多个光电二极管104读出图像数据。如将在下面更详细描述的，在一个示例中，采样和保持电路系统167包含多个采样和保持电路，所述多个采样和保持电路通过像素级连接106在像素级上耦合到像素单元104以采样和保持复位值以及来自像素阵列102的信号值。然后可以将由读出电路系统108读出的图像数据传输到功能逻辑112。在各种示例中，读出电路系统108还可以包含放大电路系统、模数(ADC)转换电路系统或其它电路系统。
在一个示例中，功能逻辑112可以仅通过应用后图像效果(例如，裁剪、旋转、去除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)来存储图像数据或者甚至操纵图像数据。在一个示例中，读出电路系统108可以沿着读出列线(已示出)一次读出一行图像数据，或者可以使用各种其它技术(未示出)读出图像数据，诸如串行读出或同时完全并行读出所有像素104。
在一个示例中，控制电路系统110耦合到像素阵列102以控制像素阵列102中的多个光电二极管的操作。如将在下面更详细地描述的，控制电路系统110还包含开关驱动器168，所述开关驱动器被耦合以生成用来控制采样和保持电路系统167的控制信号，以采样和保持来自像素阵列102的复位值和信号值。在所描绘的示例中，控制电路系统110还被耦合以生成用于控制图像采集的快门信号。在一个示例中，快门信号是用于同时使像素阵列102内的所有像素单元104能够在单个采集窗口期间同时捕获其各自的图像数据的全局快门信号。在一个示例中，图像采集与诸如闪光灯之类的照明效果同步。
在一个示例中，成像系统100可被包含在数字相机、手机、膝上型计算机等中。另外，成像系统100可以耦合到其它硬件，诸如处理器(通用或其它用途)、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等)、照明/闪光灯、电气输入(键盘、触摸显示屏、触控板、鼠标、麦克风等)和/或显示屏。其它硬件可以将指令传递给成像系统100、从成像系统100提取图像数据，或操纵由成像系统100提供的图像数据。
图2是示例时序图214，所述示例时序图示出了根据本发明的教导的图像传感器中的像素行的线读出的时序，例如包含在图1的成像系统100中。如所提及的，在所描绘的示例中，成像系统100以全局快门设计和相关双采样(CDS)来实现。这样，全局复位操作在时间T0发生。在时间T1，曝光或积分周期开始。在时间T2，曝光或积分周期结束。如所描绘的示例中所示，全局传输操作或CDS读出操作在时间T2和时间T3之间发生。在一个示例中，全局传输操作以浮置扩散复位(FD复位)开始，此后可采样并保持来自像素阵列102的复位电平(SHR)。然后，可以发生信号电平的传输操作(TX传输)，此后可采样并保持来自像素阵列102的信号电平(SHS)。通过来自像素阵列102的复位电平和信号电平，可以获得CDS计算，以提供来自像素阵列102的真实图像数据信号。在时间T3之后，可以逐行开始从像素阵列102的线读出操作。
图3示出了根据本发明的教导的图像传感器中的像素单元304的示例以及采样和保持电路367的示例的示意图。应当注意，图3的像素单元304以及采样和保持电路367可以是图1中描述的像素单元104中的一个以及采样和保持电路系统167的电路中的一个的示例，并且以下所引用的类似命名和编号的元件被耦合并且如上所述起类似作用。如所描绘的示例中所示，像素单元304包含光电二极管316，所述光电二极管被耦合以响应于入射光而光生图像电荷。传输晶体管318被耦合以响应于传输信号TX将光生的图像电荷从光电二极管316传输到浮置扩散320。复位晶体管322耦合到像素电压源，以响应于复位信号RST而复位浮置扩散320。源极跟随器晶体管324的栅极被耦合以将浮置扩散320中的电荷转换为图像数据信号，所述图像数据信号被耦合以响应于行选择信号SEL而通过像素级连接306通过行选择晶体管326输出。在利用CDS的成像系统中，在浮置扩散复位操作之后，也通过像素级连接306读出浮置扩散320上的电荷以获得复位电平，并且在图像电荷被传输到浮置扩散320之后，也通过像素级连接306读出浮置扩散320上的电荷以获得信号电平。
继续所描绘的示例，采样和保持电路367包含第一采样和保持开关332，所述第一采样和保持开关耦合到像素级连接306，以响应于采样和保持复位控制信号SHR 348而将复位电平从像素单元304采样并保持到电容器CR 336中。另外，采样和保持电路367还包含第二采样和保持开关334，所述第二采样和保持开关耦合到像素级连接306，以响应于采样和保持信号控制信号SHS 350而将信号电平从像素单元304采样并保持到电容器CS 338中。如将在下面更详细地讨论的，采样和保持复位控制信号SHR 348以及采样和保持信号控制信号SHS 350由根据本发明的教导的具有斜率控制的采样和保持开关驱动器电路系统生成。在所描绘的示例中，用偏置电压Vb偏置的晶体管354耦合在像素级连接306和接地之间。
图3中描绘的示例还示出了源极跟随器晶体管340具有耦合到电容器CR 336的栅极，以将保持在电容器CR 336中的采样的复位电压电平转换为复位电平输出信号，所述复位电平输出信号响应于行选择RS_ROW信号而通过复位电平行选择晶体管344输出到位线复位BLR输出。另外，图3中所示的示例还示出了源极跟随器晶体管342具有耦合到电容器CS338的栅极，以将保持在电容器CS 338中的采样的信号电压电平转换为信号电平输出信号，所述信号电平输出信号响应于行选择RS_ROW信号而通过信号电平行选择晶体管346输出到位线信号BLS输出。
应当注意，理想情况下，在具有全局快门的图像传感器的全局传输阶段期间，所有采样和保持开关表现均相同，以实现完美的信号采样以生成高质量的图像。然而，实际上，由于采样操作的缺陷，例如，包含(1)全局使能信号的传播延迟、(2)电源寄生电阻/电容(RC)和/或(3)不同行中SHR和SHS控制信号驱动器中的每个的之间的不匹配，因此采样和保持操作的性能并不理想。例如，由于采样和保持操作中的非理想因素，可能会发生水平固定图案噪声(HFPN)和光学黑体(OB)位移。
如将在下面更详细地讨论的，全局采样和保持操作中的这些非理想因素通过根据本发明教导的全局切断斜率控制来缓解。在各种示例中，采样和保持切断操作最重要，而采样和保持接通操作并不那么关键。通过控制采样和保持开关的切断操作的斜率，可以根据本发明的教导改进所有采样和保持开关的总体性能，这些采样和保持开关在在成像系统中的像素阵列所有行上表现尽可能合理地相同。
例如，图4示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的采样和保持开关驱动器的一个示例的示意图。如所描绘的示例中所示，采样和保持开关驱动器电路系统包含开关驱动器468A，所述开关驱动器被耦合以针对像素阵列的第一行(例如，行[0])输出采样和保持复位控制信号SHR 448A以及采样和保持信号控制信号SHS 450A；以及开关驱动器468N，所述开关驱动器被耦合以针对像素阵列的第二行(例如，行[n-1])输出采样和保持复位控制信号SHR 448N以及采样和保持信号控制信号SHS 450N。应当注意，图4中描述的采样和保持复位控制信号448(SHR)以及采样和保持信号控制信号450(SHS)可以是图3中描述的采样和保持复位控制信号SHR 348以及采样和保持信号控制信号SHS 350的示例，并且以下所引用的类似命名和编号的元件被耦合并且如上所述起类似作用。
如图4中描绘的示例中所示，具有斜率控制的采样和保持开关驱动器包含开关驱动器468A，所述开关驱动器包含耦合在电压源VH和第一输出节点之间的第一晶体管456A，所述第一输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 448A。第二晶体管458A耦合在第一输出节点和第一放电节点459A之间。第一斜率控制电路460A耦合到第一放电节点459A以使第一放电节点459A以第一斜率放电。第三晶体管462A耦合在电压源VH和第二输出节点之间，所述第二输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 450A。第四晶体管464A耦合在第二输出节点和第二放电节点465A之间。第二斜率控制电路466A耦合到第二放电节点465A以使第二放电节点465A以第二斜率放电。
在所描绘的示例中，第一和第二斜率不匹配。例如，在一个示例中，第一斜率控制电路460A是具有第一电阻Rra的第一电阻器，而第二斜率控制电路466A是具有第二电阻Rsa的第二电阻器。在示例中，第一电阻器Rra和第二电阻器Rsa彼此不匹配。
在一个示例中，在第一输出节点处输出的采样和保持复位控制信号SHR 448A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第一采样和保持开关。像素阵列的第一行的第一采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。在示例中，在第二输出节点处输出的采样和保持信号控制信号SHS 450A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第二采样和保持开关。像素阵列的第一行的第二采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。
继续所描绘的示例，具有斜率控制的采样和保持开关驱动器进一步包含开关驱动器468N，所述开关驱动器包含耦合在电压源VH和第三输出节点之间的第五晶体管456N，所述第三输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 448N。第六晶体管458N耦合在第三输出节点和第三放电节点459N之间。第三斜率控制电路460N耦合到第三放电节点459N以使第三放电节点459A以第三斜率放电。第七晶体管462N耦合在电压源VH和第四输出节点之间，所述第四输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 450N。第八晶体管464N耦合在第四输出节点和第四放电节点465N之间。第四斜率控制电路466N耦合到第四放电节点465N以使第四放电节点465N以第四斜率放电。
在所描绘的示例中，第三和第四斜率不匹配，第一和第三斜率不匹配，并且第二和第四斜率不匹配。例如，在一个示例中，第三斜率控制电路460N是具有第三电阻Rrn的第三电阻器，而第四斜率控制电路包括具有第四电阻Rsn的第四电阻器。在示例中，第三电阻器Rrn和第四电阻器Rsn、第一电阻器Rra和第三电阻器Rrn不匹配，并且第二电阻器Rsa和第四电阻器Rsn彼此不匹配。
在一个示例中，在第三输出节点处输出的采样和保持复位控制信号SHR 448N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第一采样和保持开关。像素阵列的第二行的第一采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。在示例中，在第四输出节点处输出的采样和保持信号控制信号SHS 450N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第二采样和保持开关。像素阵列的第二行的第二采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。
图5示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的采样和保持开关驱动器的另一示例的示意图。如所描绘的示例中所示，采样和保持开关驱动器电路系统包含开关驱动器568A，所述开关驱动器被耦合以针对像素阵列的第一行(例如，行[0])输出采样和保持复位控制信号SHR 548A以及采样和保持信号控制信号SHS 550A；以及开关驱动器568N，所述开关驱动器被耦合以针对像素阵列的第二行(例如，行[n-1])输出采样和保持复位控制信号SHR 548N以及采样和保持信号控制信号SHS 550N。应当注意，图5中描述的采样和保持复位控制信号548(SHR)以及采样和保持信号控制信号550(SHS)可以是图3中描述的采样和保持复位控制信号SHR 348以及采样和保持信号控制信号SHS 350的示例，并且以下所引用的类似命名和编号的元件被耦合并且如上所述起类似作用。
如图5中描绘的示例中所示，具有斜率控制的采样和保持开关驱动器包含开关驱动器568A，所述开关驱动器包含耦合在电压源VH和第一输出节点之间的第一晶体管556A，所述第一输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 548A。第二晶体管558A耦合在第一输出节点和第一放电节点559A之间。第一斜率控制电路570A耦合到第一放电节点559A以使第一放电节点559A以第一斜率放电。
开关驱动器568N包含第三晶体管556N，所述第三晶体耦合在电压源VH和第二输出节点之间，所述第二输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 548N。第四晶体管558N耦合在第二输出节点和第二放电节点559N之间。第二斜率控制电路570N耦合到第二放电节点559N以使第二放电节点559N以第二斜率放电。
在所描绘的示例中，第一和第二斜率不匹配。例如，在一个示例中，第一斜率控制电路570A是具有第一电阻Ra的第一电阻器，而第二斜率控制电路570N是具有第二电阻Rn的第二电阻器。在示例中，第一电阻器Ra和第二电阻器Rn彼此不匹配。
在一个示例中，在第一输出节点处输出的采样和保持复位控制信号SHR 548A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第一采样和保持开关。像素阵列的第一行的第一采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。在示例中，在第二输出节点处输出的采样和保持信号控制信号SHR 548N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第一采样和保持开关。像素阵列的第二行的第一采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。
继续所描绘的示例，开关驱动器568A包含第五晶体管562A，所述第五晶体管耦合在电压源VH和第三输出节点之间，所述第三输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 550A。第六晶体管564A耦合在第三输出节点和第一放电节点559A之间。开关驱动器568N包含耦合在电压源VH和第四输出节点之间的第七晶体管562N，所述第四输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 550N。第八晶体管564N耦合在第四输出节点和第二放电节点559N之间。
在一个示例中，在第三输出节点处输出的采样和保持信号控制信号SHS 550A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第二采样和保持开关。像素阵列的第一行的第二采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。在示例中，在第四输出节点处输出的采样和保持信号控制信号SHS 550N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第二采样和保持开关。像素阵列的第二行的第二采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。
图6A示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有斜率控制的采样和保持开关驱动器的又一示例的示意图。如所描绘的示例中所示，采样和保持开关驱动器电路系统包含开关驱动器668A，所述开关驱动器包含多个上拉晶体管，所述多个上拉晶体管包含第一上拉晶体管656A。如图所示，第一上拉晶体管656A耦合在电压源VH和第一输出节点之间，所述第一输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 648A。在一个示例中，采样和保持复位控制信号SHR 648A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第一采样和保持开关。像素阵列的第一行的第一采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。开关驱动器668A还包含多个下拉晶体管，所述多个下拉晶体管包含耦合在第一输出节点和接地节点之间的第一下拉晶体管658A。斜率控制电路676还耦合到接地节点，以及多个全局连接开关，所述多个全局连接开关包含耦合在第一输出节点和斜率控制电路676之间的第一全局连接开关672A。
在图6A中描绘的示例中，斜率控制电路676耦合到放电节点659，所述放电节点耦合到第一全局连接开关672A。在示例中，斜率控制电路676是有源放电电路，所述有源放电电路包含被耦合以使放电节点659放电的有源器件。特别地，在图6A中所示的示例中，斜率控制电路676的有源放电电路包含斜坡发生器，所述斜坡发生器被耦合以在放电节点659处生成斜坡信号Vramp 678。这样，斜率控制电路676的斜坡发生器被耦合以控制放电节点659以由斜坡信号Vramp 678确定的斜率放电。在一个示例中，斜率控制电路676包含耦合在放电节点659和接地之间的晶体管682。晶体管682的控制端子或栅极耦合到运算放大器680的输出。电容器684耦合在放电节点659和运算放大器680的第一输入之间。另一个电容器686耦合在运算放大器680的第一输入之间。运算放大器680的第二输入被耦合以接收输入电压Vin。在一个示例中，输入电压Vin可以是具有较小电压范围的斜坡信号。如将在下面进一步详细讨论的，在一个示例中，斜坡事件被配置为在第一全局连接开关672A处于激活状态时并且在第一上拉晶体管656A和第一下拉晶体管658A处于去激活状态时在斜坡信号Vramp678中发生。在示例中，斜坡信号Vramp 678中的斜坡事件被配置为在第一上拉晶体管656A从激活状态转变为去激活状态之后并且在第一下拉晶体管658A从去激活状态转变为激活状态之前发生。应当理解，图6A中所示的斜坡发生器是有源放电电路的一个示例，并且在其它实施例中，具有所描述的有源器件的有源放电电路的其它示例可以用于根据本发明教导的斜率控制电路676。
继续所描绘的示例，多个上拉晶体管还包含在开关驱动器668N中的第二上拉晶体管656N，所述第二上拉晶体管耦合在电压源VH和第二输出节点之间，所述第二输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 648N。多个下拉晶体管的第二下拉晶体管658N耦合在第二输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持复位控制信号SHR 648N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第一采样和保持开关。像素阵列的第二行的第一采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。多个全局连接开关还包含在开关驱动器668N中的第二全局连接开关672N，所述第二全局连接开关耦合在第二输出节点和斜率控制电路676之间。
多个上拉晶体管的第三上拉晶体管662A耦合在电压源VH和第三输出节点之间，所述第三输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 650A。多个下拉晶体管的第三下拉晶体管664A耦合在第三输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持信号控制信号SHS 650A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第二采样和保持开关。像素阵列的第一行的第二采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。多个全局连接开关还包含在开关驱动器668A中的第三全局连接开关674A，所述第三全局连接开关耦合在第三输出节点和斜率控制电路676之间。
多个上拉晶体管的第四上拉晶体管662N耦合在电压源VH和第四输出节点之间，所述第四输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 650N。多个下拉晶体管的第四下拉晶体管664N耦合在第四输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持信号控制信号SHS 650N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第二采样和保持开关。像素阵列的第二行的第二采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。多个全局连接开关还包含开关驱动器668N中的第四全局连接开关674N，所述第四全局连接开关耦合在第四输出节点和斜率控制电路676之间。
图6B是示出了对应于根据本发明的教导的在图6A中所示的具有斜率控制的示例采样和保持开关驱动器的一些信号的时序图。如图所示，在时间T0'之前，采样和保持复位使能信号shr_en 690被去激活，采样和保持复位控制信号shr 648被去激活，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656被去激活(例如，对于PMOS上拉晶体管656A低电平有效)，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672被去激活，输入电压使能信号vin_en 692被去激活，并且采样和保持保持复位下拉控制信号shr_pulldown658被激活(例如，对于NMOS下拉晶体管658A高电平有效)。
在时间T0'，采样和保持复位使能信号shr_en 690被激活，采样和保持复位控制信号shr 648被上拉至VH，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656被激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672被激活，输入电压使能信号vin_en 692保持去激活，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658被去激活。如图所示，应当注意，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672在输入电压使能信号vin_en被激活以对放电节点659充电之前被激活以随后进行成功的全局放电。
在时间T1'，采样和保持复位使能信号shr_en 690被去激活，并且在采样和保持复位控制信号shr 648中开始斜坡事件。此时，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656被去激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672保持激活，输入电压使能信号vin_en 692被激活，从而使斜坡事件能够在斜坡信号Vramp 678中发生，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658保持去激活。这样，应当理解，斜坡事件被配置为在采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672处于激活状态时并且在采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656以及采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658处于去激活状态时在采样和保持复位控制信号shr 648中发生。
在时间T2'，采样和保持复位使能信号shr_en 690保持去激活，并且采样和保持复位控制信号shr 648中的斜坡事件完成。当然，应当理解，图6B中所示的采样和保持复位控制信号shr 648中的斜坡事件的斜率和/或电压范围是出于解释的目的而提供的，并且在其它示例中，根据本发明的教导，可以利用采样和保持复位控制信号shr 648斜坡事件在时间T2'在斜坡事件结束处下落的其它斜率和/或电压范围。此时，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656保持去激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl672在时间T2'之后不久被去激活，因为采样和保持复位控制信号shr 648中的斜坡事件完成，输入电压使能信号vin_en 692在时间T2'被去激活，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658被激活。这样，应当理解，采样和保持复位控制信号shr 648中的斜坡事件被配置为在采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 656从激活状态转变为去激活状态之后并且在采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658从去激活状态转变为激活状态之前发生。
图7A示出了根据本发明的教导的图像传感器中具有倾斜控制的采样和保持开关驱动器的再一示例的示意图。如所描绘的示例中所示，采样和保持开关驱动器电路系统包含开关驱动器768A，所述开关驱动器包含多个上拉晶体管，所述多个上拉晶体管包含第一上拉晶体管756A。如图所示，第一上拉晶体管756A耦合在电压源VH和第一输出节点之间，所述第一输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 748A。在一个示例中，采样和保持复位控制信号SHR 748A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行((例如，行[0])的第一采样和保持开关。像素阵列的第一行的第一采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。开关驱动器768A还包含多个下拉晶体管，所述多个下拉晶体管包含耦合在第一输出节点和接地节点之间的第一下拉晶体管758A。斜率控制电路794还耦合到接地节点，以及多个全局连接开关，所述多个全局连接开关包含耦合在第一输出节点和斜率控制电路794之间的第一全局连接开关772A。
在图7A中描绘的示例中，斜率控制电路794耦合到放电节点759，所述放电节点耦合到第一全局连接开关772A。在示例中，斜率控制电路794是无源放电电路，所述无源放电电路包含被耦合以使放电节点759放电的无源器件。特别地，在图7A中所示的示例中，斜率控制电路794的无源放电电路包含RC衰减电路，所述RC衰减电路被耦合以在放电节点759处生成RC衰减信号Vramp 778。这样，斜率控制电路794的RC衰减电路被耦合以控制放电节点759以由RC衰减信号Vramp 778确定的斜率放电。在一个示例中，斜率控制电路794包含耦合在放电节点759和电阻器R 796之间的全局放电开关798。全局放电开关798被配置为对全局放电信号global_discharge作出响应。如将在下面进一步详细讨论的，在一个示例中，衰减事件被配置为在第一全局连接开关772A处于激活状态时并且在第一上拉晶体管756A和第一下拉晶体管758A处于去激活状态时在衰减信号Vramp 778中发生。在示例中，斜坡信号Vramp 778中的衰减事件被配置为在第一上拉晶体管756A从激活状态转变为去激活状态之后并且在第一下拉晶体管758A从去激活状态转变为激活状态之前发生。应当理解，图7A中所示的RC衰减电路是无源放电电路的一个示例，并且在其它实施例中，具有所描述的无源器件的无源放电电路的其它示例可以用于根据本发明教导的斜率控制电路794。
继续所描绘的示例，多个上拉晶体管还包含在开关驱动器768N中的第二上拉晶体管756N，所述第二上拉晶体管耦合在电压源VH和第二输出节点之间，所述第二输出节点被耦合以输出采样和保持复位控制信号SHR 748N。多个下拉晶体管的第二下拉晶体管758N耦合在第二输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持复位控制信号SHR 748N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1]))的第一采样和保持开关。像素阵列的第二行的第一采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持复位开关332。多个全局连接开关还包含在开关驱动器768N中的第二全局连接开关772N，所述第二全局连接开关耦合在第二输出节点和斜率控制电路794之间。
多个上拉晶体管的第三上拉晶体管762A耦合在电压源VH和第三输出节点之间，所述第三输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 750A。多个下拉晶体管的第三下拉晶体管764A耦合在第三输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持信号控制信号SHS 750A被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行(例如，行[0])的第二采样和保持开关。像素阵列的第一行的第二采样和保持开关可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。多个全局连接开关还包含在开关驱动器768A中的第三全局连接开关774A，所述第三全局连接开关耦合在第三输出节点和斜率控制电路794之间。
多个上拉晶体管的第四上拉晶体管762N耦合在电压源VH和第四输出节点之间，所述第四输出节点被耦合以输出采样和保持信号控制信号SHS 750N。多个下拉晶体管的第四下拉晶体管764N耦合在第四输出节点和接地节点之间。在一个示例中，采样和保持信号控制信号SHS 750N被耦合以驱动耦合到像素阵列的第二行(例如，行[n-1])的第二采样和保持开关。像素阵列的第二行的第二采样和保持开关也可以对应于例如图3中所示的采样和保持信号开关334。多个全局连接开关还包含开关驱动器768N中的第四全局连接开关774N，所述第四全局连接开关耦合在第四输出节点和斜率控制电路794之间。
图7B是示出了根据本发明的教导的在图7A中所示的具有斜率控制的示例采样和保持开关驱动器中的一些信号的时序图。如图所示，在时间T0"之前，采样和保持复位使能信号shr_en 790被去激活，采样和保持复位控制信号shr 748被去激活，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 756被去激活(例如，对于PMOS上拉晶体管756A低电平有效)，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 772被去激活，全局放电信号global_discharge 798被去激活，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 758被激活(例如，对于NMOS下拉晶体管758A高电平有效)。
在时间T0"，采样和保持复位使能信号shr_en 790被激活，采样和保持复位控制信号shr 748被上拉至VH，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 756被激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 772被激活，全局放电信号global_discharge798保持去激活，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 758被去激活。这样，应当理解，在全局放电信号global_discharge 798开始放电事件之前，公共放电节点759被充电至VH。
在时间T1"，采样和保持复位使能信号shr_en 790被去激活，并且在采样和保持复位控制信号shr 748中开始RC衰减事件。此时，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup756被去激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 772保持激活，全局放电信号global_discharge 798被激活，从而使RC衰减事件能够在衰减信号Vramp 778中发生，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 758保持去激活。这样，应当理解，RC衰减事件被配置为在采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 772处于激活状态时并且在采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 756以及采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 758处于去激活状态时在采样和保持复位控制信号shr 748中发生。
在时间T2"，采样和保持复位使能信号shr_en 690保持去激活，并且采样和保持复位控制信号shr 748中的RC衰减事件完成。在所描绘的示例中，RC衰减事件始于将采样和保持复位控制信号shr 748上拉至VH的电压，并且采样和保持复位控制信号shr 748衰减事件在时间T2"在衰减事件结束处下降至大约0.1-0.2V。当然，应当理解，图7B中所示的0.1-0.2V范围是出于解释的目的而提供的，并且在其它示例中，根据本发明的教导，可以利用采样和保持复位控制信号shr 748衰减事件在时间T2"在斜坡事件结束处下落的其它电压范围。此时，采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup 756保持去激活，采样和保持复位全局连接开关控制信号shr_conn_glbl 672在时间T2"之后不久被去激活，因为采样和保持复位控制信号shr 748中的RC衰减事件完成，全局放电信号global_discharge 798在时间T2"被去激活，并且采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown 658被激活。这样，应当理解，衰减信号Vramp 778中的RC衰减事件被配置为在采样和保持复位上拉控制信号shr_pullup756从激活状态转变为去激活状态之后并且在采样和保持复位下拉控制信号shr_pulldown758从去激活状态转变为激活状态之前发生。
包含摘要中描述的内容在内的本发明的所示示例的以上描述并不旨在是穷举性的或将本发明限制为所公开的精确形式。尽管本文出于说明的目的描述了本发明的具体示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内可以进行各种修改。
可以根据以上详细描述对本发明进行这些修改。在以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书中所公开的具体示例。而是，本发明的范围将完全由以下权利要求书确定，所述权利要求书将根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (17)

1.一种开关驱动器电路，包括：
第一晶体管，耦合在电压源和第一输出节点之间；
第二晶体管，耦合在所述第一输出节点和第一放电节点之间；
第一斜率控制电路，耦合到所述第一放电节点以使所述第一放电节点以第一斜率放电；
第三晶体管，耦合在所述电压源和第二输出节点之间；
第四晶体管，耦合在所述第二输出节点和第二放电节点之间；以及
第二斜率控制电路，耦合到所述第二放电节点以使所述第二放电节点以第二斜率放电，其中所述第一和第二斜率不匹配。
2.根据权利要求1所述的开关驱动器电路，
其中所述第一斜率控制电路包括具有第一电阻的第一电阻器，
其中所述第二斜率控制电路包括具有第二电阻的第二电阻器，
其中所述第一和第二电阻器彼此不匹配。
3.根据权利要求2所述的开关驱动器电路，
其中所述第一输出节点被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行的第一采样和保持开关，并且
其中所述第二输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第一行的第二采样和保持开关。
4.根据权利要求3所述的开关驱动器电路，进一步包括：
第五晶体管，耦合在所述电压源和第三输出节点之间；
第六晶体管，耦合在所述第三输出节点和第三放电节点之间；
第三斜率控制电路，耦合到所述第三放电节点以使所述第三放电节点以第三斜率放电；
第七晶体管，耦合在所述电压源和第四输出节点之间；
第八晶体管，耦合在所述第四输出节点和第四放电节点之间；
第四斜率控制电路，耦合到所述第四放电节点以使所述第四放电节点以第四斜率放电，其中所述第三和第四斜率不匹配，其中所述第一和第三斜率不匹配，并且其中所述第二和第四斜率不匹配。
5.根据权利要求4所述的开关驱动器电路，
其中所述第三斜率控制电路包括具有第三电阻的第三电阻器，
其中所述第四斜率控制电路包括具有第四电阻的第四电阻器，
其中所述第一和第三电阻器、所述第二和第四电阻器以及所述第三和第四电阻器彼此不匹配。
6.根据权利要求5所述的开关驱动器电路，
其中所述第三输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的第二行的第一采样和保持开关，并且
其中所述第四输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第二行的第二采样和保持开关。
7.根据权利要求2所述的开关驱动器电路，
其中所述第一输出节点被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行的第一采样和保持开关，并且
其中所述第二输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的第二行的第一采样和保持开关。
8.根据权利要求7所述的开关驱动器电路，进一步包括：
第五晶体管，耦合在所述电压源和第三输出节点之间；
第六晶体管，耦合在所述第三输出节点和所述第一放电节点之间；
第七晶体管，耦合在所述电压源和第四输出节点之间；以及
第八晶体管，耦合在所述第四输出节点和所述第二放电节点之间。
9.根据权利要求8所述的开关驱动器电路，
其中所述第三输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第一行的第二采样和保持开关，并且
其中所述第四输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第二行的第二采样和保持开关。
10.一种成像系统，包括：
像素阵列，包含多个像素；
控制电路系统，耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及
读出电路系统，耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据，其中所述读出电路系统包含：
采样和保持电路系统，被耦合以采样和保持来自所述像素阵列的所述图像数据；以及
开关驱动器电路，耦合到所述采样和保持电路系统以驱动多个采样和保持开关，其中所述开关驱动器电路包含：
第一晶体管，耦合在电压源和第一输出节点之间；
第二晶体管，耦合在所述第一输出节点和第一放电节点之间；
第一斜率控制电路，耦合到所述第一放电节点以使所述第一放电节点以第一斜率放电；
第三晶体管，耦合在所述电压源和第二输出节点之间；
第四晶体管，耦合在所述第二输出节点和第二放电节点之间；以及
第二斜率控制电路，耦合到所述第二放电节点以使所述第二放电节点以第二斜率放电，其中所述第一和第二斜率不匹配。
11.根据权利要求10所述的成像系统，
其中所述第一斜率控制电路包括具有第一电阻的第一电阻器，
其中所述第二斜率控制电路包括具有第二电阻的第二电阻器，
其中所述第一和第二电阻器彼此不匹配。
12.根据权利要求11所述的成像系统，
其中所述第一输出节点被耦合以驱动耦合到像素阵列的第一行的第一采样和保持开关，并且
其中所述第二输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第一行的第二采样和保持开关。
13.根据权利要求12所述的成像系统，其中所述开关驱动器电路进一步包括：
第五晶体管，耦合在所述电压源和第三输出节点之间，其中所述第三输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的第二行的第一采样和保持开关；
第六晶体管，耦合在所述第三输出节点和第三放电节点之间；
第三斜率控制电路，耦合到所述第三放电节点以使所述第三放电节点以第三斜率放电；
第七晶体管，耦合在所述电压源和第四输出节点之间，其中所述第四输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第二行的第二采样和保持开关；
第八晶体管，耦合在所述第四输出节点和第四放电节点之间；
第四斜率控制电路，耦合到所述第四放电节点以使所述第四放电节点以第四斜率放电，其中所述第三和第四斜率不匹配，其中所述第一和第三斜率不匹配，并且其中所述第二和第四斜率不匹配。
14.根据权利要求13所述的成像系统，
其中所述第三斜率控制电路包括具有第三电阻的第三电阻器，
其中所述第四斜率控制电路包括具有第四电阻的第四电阻器，
其中所述第一和第三电阻器、所述第二和第四电阻器以及所述第三和第四电阻器彼此不匹配。
15.根据权利要求11所述的成像系统，
其中所述第一输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的第一行的第一采样和保持开关，并且
其中所述第二输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的第二行的第一采样和保持开关。
16.根据权利要求15所述的成像系统，其中所述开关驱动器电路进一步包括：
第五晶体管，耦合在所述电压源和第三输出节点之间；
第六晶体管，耦合在所述第三输出节点和所述第一放电节点之间；
第七晶体管，耦合在所述电压源和第四输出节点之间；以及
第八晶体管，耦合在所述第四输出节点和所述第二放电节点之间。
17.根据权利要求16所述的成像系统，
其中所述第三输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第一行的第二采样和保持开关，并且
其中所述第四输出节点被耦合以驱动耦合到所述像素阵列的所述第二行的第二采样和保持开关。
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