CN116915255A - 用于本地斜波缓冲器电路中斜波稳定辅助电路的校准电路 - Google Patents
用于本地斜波缓冲器电路中斜波稳定辅助电路的校准电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116915255A CN116915255A CN202310384481.XA CN202310384481A CN116915255A CN 116915255 A CN116915255 A CN 116915255A CN 202310384481 A CN202310384481 A CN 202310384481A CN 116915255 A CN116915255 A CN 116915255A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- coupled
- bias
- circuit
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title abstract description 47
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title abstract description 47
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 37
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 33
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241000593989 Scardinius erythrophthalmus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 201000005111 ocular hyperemia Diseases 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
- H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/10—Calibration or testing
- H03M1/1009—Calibration
- H03M1/1014—Calibration at one point of the transfer characteristic, i.e. by adjusting a single reference value, e.g. bias or gain error
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
- H03M1/123—Simultaneous, i.e. using one converter per channel but with common control or reference circuits for multiple converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/124—Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
- H03M1/1245—Details of sampling arrangements or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
- H03M1/38—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
- H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
- H03M1/464—Non-linear conversion
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
- H03M1/56—Input signal compared with linear ramp
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
- H04N17/002—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for television cameras
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/709—Circuitry for control of the power supply
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
本申请涉及用于本地斜波缓冲器电路中斜波稳定辅助电路的校准电路。一种斜波缓冲器电路包含斜波缓冲器输入装置,所述斜波缓冲器输入装置具有经耦合以接收斜波信号的输入。电流监测器电路耦合到电力线及所述斜波缓冲器输入装置以响应于传导通过所述斜波缓冲器输入装置的输入电流而产生电流监测信号。拐角偏置电路耦合到所述电流监测器电路以响应于所述电流监测信号而产生辅助偏置电压。偏置电流源耦合到所述斜波缓冲器输入装置的输出。辅助电流源耦合到所述拐角偏置电路且耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间以响应于所述辅助偏置电压而将辅助电流从所述斜波缓冲器输入装置的所述输出传导到接地。
Description
技术领域
本发明一般来说涉及图像传感器,且特定来说但非排他地,涉及图像传感器中的斜波产生器。
背景技术
图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更宽广范围的电子装置中,期望通过装置架构设计以及图像获取处理而以尽可能多的方式(例如,分辨率、电力消耗、动态范围等)增强所述图像传感器的功能性、性能度量等。用于制造图像传感器的技术一直继续快速地进展。举例来说,对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些装置的进一步小型化及集成。
典型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器响应于来自外部场景被入射于图像传感器上的图像光而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如,光电二极管)的像素阵列,所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光后即刻产生图像电荷。由像素光生的图像电荷可作为列位线上的模拟输出图像信号来测量,所述模拟输出图像信号依据入射图像光而变化。换句话说,所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例,所述图像光作为模拟信号从列位线被读出并被转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即,图像数据)。
模/数转换器(ADC)通常用于CMOS图像传感器(CIS)中以通过图像传感器将电荷转换成电荷的数字表示。ADC基于图像电荷信号与参考电压信号的比较而产生电荷的数字表示。参考电压信号可常规地为由斜波产生器提供的斜波信号且所述比较可常规地由比较器执行,所述比较器提供可与计数器一起使用的输出,以产生图像电荷的数字表示。
应了解,由斜波产生器产生并由比较器接收的斜波信号的斜波稳定时间或延迟可限制图像传感器的最大帧速率。因此,减少由比较器接收的斜波信号的斜波稳定时间可增加最大帧速率且因此提高图像传感器的性能。
发明内容
在一个方面中,本申请涉及一种斜波缓冲器电路,其包括:斜波缓冲器输入装置,其具有经耦合以接收斜波信号的输入;电流监测器电路,其耦合到电力线及所述斜波缓冲器输入装置,其中所述电流监测器电路经配置以响应于传导通过所述斜波缓冲器输入装置的输入电流而产生电流监测信号;拐角偏置电路,其耦合到所述电流监测器电路,其中所述拐角偏置电路经配置以响应于从所述电流监测器电路接收的所述电流监测信号而产生辅助偏置电压;偏置电流源,其耦合到所述斜波缓冲器输入装置的输出,其中所述斜波缓冲器输入装置及所述偏置电流源耦合于电力线与接地之间;辅助电流源,其耦合到所述拐角偏置电路且耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间,其中所述辅助电流源经配置以响应于从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压而将辅助电流从所述斜波缓冲器输入装置的所述输出传导到接地。
在另一方面中,本申请提供一种成像系统,其包括:像素阵列,其用以接收图像光并作为响应产生图像电荷电压信号;及读出电路系统,其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号并作为响应提供所述图像电荷电压信号的数字表示,所述读出电路系统包含比较器,所述比较器用以接收所述图像电荷电压信号、将所述图像电荷电压信号与来自斜波产生器的斜波信号进行比较并作为响应提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示,其中所述比较器经耦合以通过斜波缓冲器电路接收所述斜波信号,其中所述斜波缓冲器电路包括:斜波缓冲器输入装置,其具有经耦合以接收所述斜波信号的输入;电流监测器电路,其耦合到电力线及所述斜波缓冲器输入装置,其中所述电流监测器电路经配置以响应于传导通过所述斜波缓冲器输入装置的输入电流而产生电流监测信号;拐角偏置电路,其耦合到所述电流监测器电路,其中所述拐角偏置电路经配置以响应于从所述电流监测器电路接收的所述电流监测信号而产生辅助偏置电压;偏置电流源,其耦合到所述斜波缓冲器输入装置的输出,其中所述斜波缓冲器输入装置及所述偏置电流源耦合于电力线与接地之间;辅助电流源,其耦合到所述拐角偏置电路且耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间,其中所述辅助电流源经配置以响应于从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压而将辅助电流从所述斜波缓冲器输入装置的所述输出传导到接地。
附图说明
参考以下图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例,其中除非另有规定,否则贯穿各个视图,相似元件符号是指相似部件。
图1图解说明根据本发明的教示的成像系统的一个实例,所述成像系统包含用以对读出电路中的模/数转换器中的本地斜波缓冲器电路中所包含的低电力斜波稳定辅助电路进行校准的电路。
图2是图解说明根据本发明的教示的实例性模/数转换器的框图,所述实例性模/数转换器经耦合以通过本地斜波缓冲器从斜波产生器接收斜波信号。
图3A展示根据本发明的教示的本地斜波缓冲器电路的示意图的一个实例,所述本地斜波缓冲器电路包含利用实例性电流监测器电路及实例性拐角偏置电路来校准的斜波稳定辅助电路。
图3B是图解说明具有斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路中的信号的时序图,所述斜波稳定辅助电路在斜波信号中的斜波事件期间不被激活。
图3C是图解说明根据本发明的教示的具有斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路中的信号的时序图,所述斜波稳定辅助电路在斜波信号中的斜波事件期间被激活。
图4展示根据本发明的教示的包含实例性斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图。
图5展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性多个本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的电流监测器电路的实例及实例性拐角偏置电路。
图6展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的实例性电流监测器电路及另一实例性拐角偏置电路。
图7展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的实例性电流监测器电路及另一实例性拐角偏置电路。
图8展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。
图9展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。
图10展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。
遍及图式的数个视图,对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解,图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的,且未必按比例绘制。举例来说,为帮助改进对本发明的各种实施例的理解,各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件而被放大。另外,通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的较不受阻挡的观察。
具体实施方式
本文中描述针对于成像系统的实例,所述成像系统具有用以对包含于读出电路中的本地斜波缓冲器电路中所包含的斜波稳定辅助电路进行校准的电路。在以下描述中,陈述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而,所属领域的技术人员将认识到,本文中所描述的技术可在不具有特定细节中的一或多者的情况下实践或者可利用其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中,未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使特定方面模糊。
在本说明书通篇中对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实例中。因此,在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必全部是指同一实例。此外,在一或多个实例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。
为便于描述,可在本文中使用空间相对术语(例如“底下”、“下面”、“上方”、“下方”、“上面”、“上部”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“中心”、“中间”等等)来描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系,如图中所图解说明。将理解,除了图中描绘的定向之外,所述空间相对术语还打算涵盖装置在使用或操作时的不同定向。举例来说,如果将各图中的装置旋转或翻转,那么描述为在其它元件或特征“下面”或“底下”或者“下方”的元件将然后被定向为在其它元件或特征“上面”。因此,术语“下面”及“下方”可涵盖上面及下面的定向两者。结构可按其它方式定向(旋转90度或以其它定向)且因此可解释本文中所使用的空间相对描述语。另外,还将理解,当元件被称为在两个其它元件“之间”时,所述元件可为所述两个其它元件之间的唯一元件,或者还可存在一或多个介入元件。
贯穿本说明书,使用数个术语。这些术语将呈现其在其所属领域中的普通含义,除非本文中另外具体定义或其使用的上下文将另外清晰地暗示。应注意,在本文件中,元件名称及符号可互换使用(例如,Si与硅);然而,其两者具有相同含义。
如将论述,描述成像系统的各种实例,所述成像系统包含用以对读出电路中的模/数转换器中的本地斜波缓冲器电路中所包含的低电力斜波稳定辅助电路进行校准的电路。在各种实例中,斜波产生器经配置以产生系统电平斜波信号,所述系统电平斜波信号经耦合以由读出电路中所包含的模/数转换器接收。每一模拟转换器包含比较器,所述比较器经耦合以通过本地斜波缓冲器电路接收来自列位线的模拟图像数据以及斜波信号。在实例中,低电力斜波稳定辅助电路包含辅助电流源,所述辅助电流源包含于每一本地斜波缓冲器中且耦合于本地斜波缓冲器电路的输出与接地之间。在实例中,低电力斜波稳定辅助电路提供从本地斜波缓冲器电路的输出到接地的辅助电流,所述辅助电流在输出本地斜波缓冲器电路的斜波事件或斜波阶段期间被接通。出于本公开的目的,应了解,输出斜波信号的斜波事件是在其期间斜波信号连续降低的时间。根据本发明的教示,耦合到本地斜波缓冲器电路的输出的输出电容器被辅助电流放电,这因此减少由本地斜波缓冲器电路的输出的负载引起的斜波信号的斜波稳定时间,并因此改进最大帧速率及图像传感器性能。另外,还包含用以校准低电力斜波稳定辅助电路的电路。在各种实例中,包含电流监测器以监测通过本地斜波缓冲器电路的斜波缓冲器输入装置的输入电流。根据本发明的教示,拐角偏置电路的各种实例耦合到电流监测器电路以产生辅助偏置电压,所述辅助偏置电压用于控制本地斜波缓冲器电路中的低电力斜波稳定辅助电路。
为了图解说明,图1展示根据本发明的教示的包含读出电路的成像系统100的一个实例,所述读出电路包含读出电路中的模/数转换器中的本地斜波缓冲器电路中所包含的低电力斜波稳定辅助电路。在各种实例中,用以校准本地斜波缓冲器电路中所包含的低电力斜波稳定辅助电路的电路包含于读出电路中。如所图解说明实例中所展示,成像系统100包含像素阵列102、控制电路110、读出电路106及功能逻辑108。在一个实例中,像素阵列102是包含多个像素电路104(例如,P1、P2、…、Pn)的二维(2D)阵列,所述多个像素电路布置成若干行(例如,R1到Ry)及若干列(例如,C1到Cx)以获取人、地点、对象等的图像数据,所述图像数据可然后用于再现人、地点、对象等的图像。
在各种实例中,每一像素电路104可包含经配置以响应于入射光而光生图像电荷的一或多个光电二极管。在每一光电二极管中产生的图像电荷被转移到每一像素电路104中所包含的浮动扩散部,该图像电荷被转换为图像信号且然后由读出电路106通过列位线112从每一像素电路104读出。在各种实例中,读出电路106可沿着读出列位线112(所图解说明)一次读出一行图像数据或可使用多种其它技术(未图解说明)来读出图像数据,例如串行读出或同时对所有像素电路104进行全并行读出。
在各种实例中,读出电路106可包含放大电路系统、模/数转换器(ADC)或其它。在所描绘实例中,ADC 118包含经耦合以通过列位线112从像素阵列102接收图像信号的比较器电路116。在一个实例中,比较器电路116可包含经耦合以通过位线112接收图像信号的多个比较器。在实例中,比较器电路116中所包含的比较器中的每一者还经耦合以从斜波产生器114接收斜波信号140,如所展示。在各种实例中,比较器中的每一者经耦合以通过本地斜波缓冲器电路接收斜波信号140。比较器电路116中所包含的每一比较器可用于基于斜波信号140与通过位线112接收的图像信号电压电平的比较而使用计数器来确定图像信号的数字表示。如将论述,在各种实例中,每一本地斜波缓冲器电路包含低电力斜波稳定辅助电路,所述低电力斜波稳定辅助电路减少斜波信号140的斜波稳定时间或延迟,以增加最大帧速率且因此改进成像系统100的性能。根据本发明的教示,读出电路106中还包含用以校准每一本地斜波缓冲器电路中所包含的低电力斜波稳定电路的电路。
在实例中,由ADC 118产生的数字图像数据值可然后由功能逻辑108接收。功能逻辑108可简单地存储数字图像数据或甚至通过应用后图像效果(例如,裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)而操纵数字图像数据。
在一个实例中,控制电路104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。举例来说,控制电路104可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中,快门信号是用于同时启用像素阵列102内的所有像素电路104以在单个获取窗期间同时撷取其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中,快门信号是滚动快门信号,使得在连续获取窗期间顺序地启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中,图像获取与例如闪光灯等照明效果同步。
在一个实例中,成像系统100可包含在数码相机、移动电话、膝上型计算机等中。另外,成像系统100可耦合到其它件硬件,例如处理器(通用或其它)、存储器元件、输出(USB端口、无线传输器、HDMI端口等)、照明/闪光灯、电输入(键盘、触摸显示器、跟踪垫、鼠标、麦克风等)及/或显示器。其它件硬件可将指令递送到成像系统100、从成像系统100提取图像数据或操纵由成像系统100供应的图像数据。
为了图解说明,图2展示经耦合以通过相应位线212从像素阵列202接收模拟图像数据的多个模/数转换器(ADC)218。应了解,图2中所图解说明的ADC 218中的每一者大体上彼此类似,且为了简洁起见仅在图2中标记ADC 218中的一者。如所描绘实例中所展示,斜波产生器214经配置以产生系统电平斜波信号VRAMP 220。每一ADC 218包含比较器216,所述比较器具有经耦合以通过位线212从像素阵列202接收模拟图像数据的第一输入(例如,反相输入),及经耦合以通过本地斜波缓冲器电路222接收斜波信号VRAMP 220的第二输入。在操作中,每一比较器经配置以在由比较器216通过本地斜波缓冲器电路222接收的斜波信号VRAMP 220的电压达到或等于从位线212接收的模拟图像数据的电压时翻转。计数器220耦合到比较器216的输出以在比较器216响应于通过本地斜波缓冲器电路222接收的斜波信号VRAMP 220与从位线212接收的模拟图像数据的电压的比较而翻转时提供从位线212接收的模拟图像数据的电压的数字表示。
图3A展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的本地斜波缓冲器电路的示意图的一个实例。应了解,图3A中所图解说明的本地斜波缓冲器电路可为图2中所图解说明的实例性本地斜波缓冲器电路,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
如图3A中描绘的实例中所展示,斜波缓冲器电路322包含输入装置390,所述输入装置具有经耦合以接收斜波信号VRAMP 320的输入。在所描绘实例中,将输入装置390图解说明为NMOS晶体管,所述NMOS晶体管具有耦合到电流监测器电路323的漏极、经耦合以接收斜波信号VRAMP 320的栅极及被配置为输入装置390的输出的源极。偏置电流源392耦合到输入装置390的输出,使得输入装置390及偏置电流源392耦合于电流监测器电路323与接地之间。在操作中,输入电流IIN 307是输入装置390的经配置以被传导通过输入装置390的漏极源极电流,且偏置电流IB 301经配置以被传导通过偏置电流源392。
在所描绘实例中,输出电容器CO 398或负载电容器耦合于输入装置390的输出与接地之间。辅助电流源394还耦合于输入装置390的输出与接地之间。如将论述,在各种实例中,辅助电流源394是可变电流源,所述可变电流源响应于辅助偏置电压VBASSIST 329而被修整且经配置以仅在斜波信号VRAMP 320中产生的斜波事件期间将辅助电流IASSIST 309从输入装置390的输出传导到接地。在所图解说明实例中,辅助电流开关396耦合到辅助电流源394,使得辅助电流开关396及辅助电流源394耦合于输入装置390的输出与接地之间。在各种实例中,辅助电流开关396经配置以仅在斜波信号VRAMP 320中产生的斜波事件期间接通,使得辅助电流源394经配置以仅在斜波信号VRAMP 320中产生的斜波事件期间被激活以将辅助电流IASSIST 309从输入装置390的输出传导到接地。在各种实例中,在斜波信号VRAMP 320中产生的斜波事件期间由辅助电流源394传导的辅助电流IASSIST 309大体上等于在斜波信号VRAMP 320中产生的斜波事件期间耦合到输入装置390的输出的输出电容器CO 398的充电电流。
在各种实例中,当斜波事件未发生在斜波信号VRAMP 320中时(例如,在斜波事件之前或在斜波信号VRAMP 320的非斜波事件期间),辅助电流开关396可经关断以撤销激活辅助电流源394。如此,在斜波信号VRAMP 320的非斜波事件期间,辅助电流开关396被关断且辅助电流IASSIST 309为零。在此时间,还了解,输出电容器CO 398不被充电或放电且输入电流IIN307大体上等于偏置电流IB 301。
在各种实例中,当斜波事件发生在斜波信号VRAMP 320中时,辅助电流开关396可经接通以激活辅助电流源394。如此,当激活辅助电流源394时,通过辅助电流源394将辅助电流IASSIST 309从输入装置390的输出传导到接地。在所描绘实例中,在斜波信号VRAMP 320中的斜波事件期间,输入装置390的输出处以及跨越输出电容器CO 398的输出电压VO 303跟随斜波信号VRAMP 320且因此相对于时间连续降低。如此,根据以下方程式用充电电流311对输出电容器CO 398进行充电:
在各种实例中,由辅助电流源394提供的辅助电流IASSIST 309在量值上大体上等于在斜波事件期间输出电容器CO 398的充电电流311。因此,还可根据以下方程式而确定辅助电流IASSIST 309:
如此,在斜波事件期间,偏置电流源392的偏置电流IB 301不需要为输出电容器CO398提供任何充电电流311。因此,根据本发明的教示,在斜波事件期间以及在斜波事件之前,输入装置390的输入电流IIN 307保持大体上等于偏置电流IB 301。以此方式,根据本发明的教示,输入装置390的输入电流IIN 307在斜波事件之前、期间及之后保持大体上恒定且不改变并且不取决于斜波信号VRAMP 320的信号斜率或输出电容器398的负载电容。
在各种实例中,电流监测器电路323经配置以响应于经配置以从电力线被传导通过输入装置390的输入电流IIN 307而产生电流监测信号VBMON 325。如所描绘实例中所展示,作为响应,拐角偏置电路327经耦合以从电流监测器电路323接收电流监测信号VBMON325来产生辅助偏置电压VBASSIST 329。辅助电流源394耦合到拐角偏置电路327以接收辅助偏置电压VBASSIST 329。在操作中,根据本发明的教示,辅助电流IASSIST 309由辅助电流源394响应于辅助偏置电压VBASSIST 329而产生。
图3B是图解说明具有斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路中的信号的时序图,所述斜波稳定辅助电路在斜波信号中的斜波事件期间不被激活。应了解,图3B的时序图中所图解说明的信号可为在未激活辅助电流源394的情况下存在于图3A中所描绘的本地斜波缓冲器电路中的信号的实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。特定来说,所描绘实例展示斜波信号VRAMP 320、输出电压信号VO 303、输入电流IIN 307及辅助电流IASSIST 309。
如图3B中描绘的实例中所展示,斜波电压信号VRAMP 320及输出电压VO 303在斜波事件之前的时间T0均为恒定的,所述斜波事件发生在时间T1。在时间T1之前的此非斜波事件时间周期期间,由于辅助电流源394被撤销激活,因此输入电流IIN 307等于偏置电流IB且辅助电流IASSIST 309等于零。
在时间T1,斜波事件发生在斜波信号VRAMP 320中,这可通过在时间T1之后斜波信号VRAMP 320的电压斜降并连续降低来看出。输出电压VO 303跟随斜波信号VRAMP 320且因此在时间T1之后也开始斜降并连续降低,这致使输出电容器CO 398被具有-(dVO/dt)*CO的量值的充电电流311充电。出于解释目的,图3B中所描绘的实例展示当在时间T1斜波事件发生在斜波信号VRAMP 320中时,辅助电流源394保持被撤销激活。如此,辅助电流IASSIST 309在时间T1保持为零。由于辅助电流IASSIST 309在时间T1保持为零,因此-(dVO/dt)*CO充电电流311由偏置电流源392提供。因此,在时间T1之后且在斜波信号VRAMP 320中的斜波事件期间,通过输入装置390的输入电流IIN 307降低达-(dVO/dt)*CO充电电流311,如图3B中的时间T2处所展示。随着在时间T1通过输入装置390的输入电流IIN 307降低,在输出电压VO 303中发生斜波稳定时间延迟以便对输出电容器CO 398进行充电,这导致输出电压VO 303中的非理想斜波信号386而非理想斜波信号384。
图3C是图解说明根据本发明的教示的具有斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路中的信号的时序图,所述斜波稳定辅助电路在斜波信号中的斜波事件期间被激活。应了解,图3C的时序图中所图解说明的信号可为存在于图3A中所描绘的本地斜波缓冲器电路中的信号的实例。进一步了解,图3C的时序图中所图解说明的信号与图3B中所展示的时序图中所图解说明的信号相同,只有辅助电流源394在时间T1被激活除外。因此,应了解,上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。特定来说,所描绘实例展示斜波信号VRAMP 320、输出电压信号VO 303、输入电流IIN 307及辅助电流IASSIST309。
如图3C中描绘的实例中所展示,斜波电压信号VRAMP 320及输出电压VO 303在斜波事件之前的时间T0均为恒定的,所述斜波事件发生在时间T1。在时间T1之前的此非斜波事件时间周期期间,由于辅助电流源394被撤销激活,因此输入电流IIN 307等于偏置电流IB且辅助电流IASSIST 309等于零。
在时间T1,斜波事件发生在斜波信号VRAMP 320中,这可通过在时间T1之后斜波信号VRAMP 320的电压斜降并连续降低来看出。输出电压VO 303跟随斜波信号VRAMP 320且因此在时间T1之后也开始斜降并连续降低,这致使输出电容器CO 398to be被具有-(dVO/dt)*CO的量值的充电电流311充电。
在图3C中所描绘的实例中,当在时间T1斜波事件发生在斜波信号VRAMP 320中时,辅助电流源394在时间T1被激活。如此,辅助电流IASSIST 309从零转变为大体上等于输出电容器CO 398的-(dVO/dt)*CO充电电流311的量值。如此,在时间T1之后且在斜波信号VRAMP320中的斜波事件期间,输入电流IIN 307保持大体上不改变,如图3C中的时间T2处所展示。在所描绘实例中,在输入电流IIN 307中图解说明较小误差331,这与图3B中所描绘的实例相比是显著的改进。如此,在如较小误差331所展示仅具有输入电流IIN 307的较小降低的情况下,仅在输出电压VO 303中发生较小的斜波稳定时间延迟,以便对输出电容器CO 398进行充电,这与图3B中所描绘的实例中的输出电压VO 303中的理想斜波信号384相比产生显著改进的非理想斜波信号386。
图4展示根据本发明的教示的包含实例性斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图。应了解,图4中所图解说明的本地斜波缓冲器电路可为图3A中所图解说明的实例性本地斜波缓冲器电路或图2中所图解说明的本地斜波缓冲器电路的实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
图4中所描绘的实例展示耦合在斜波缓冲器电路422的电力线488(例如,AVDD)与输入装置490之间的电流监测器电路423。在所描绘实例中,电流监测器电路423经配置以响应于被传导通过输入装置490的输入电流IIN 407而产生电流监测信号VBMON 425。如图4中描绘的实例中所展示,将电流监测器电路423图解说明为PMOS晶体管,所述PMOS晶体管具有耦合到电力线488的源极以及耦合在一起以响应于被传导通过输入装置490的输入电流而产生电流监测信号VBMON 425的栅极及漏极。将输入装置490图解说明为NMOS晶体管,所述NMOS晶体管具有耦合到电流监测器电路423的漏极、经耦合以接收斜波信号VRAMP 420的栅极以及被配置为输入装置490的输出以产生输出电压VO 403的源极,所述输出电压跟随斜波信号VRAMP 420。
在所图解说明实例中,偏置电流源492耦合到输入装置490的输出,使得输入装置490及偏置电流源492耦合于电流监测器电路423与接地AGND 413之间。在操作中,输入电流IIN 407是输入装置390的经配置以被传导通过输入装置490的漏极源极电流且偏置电流IB401经配置以被传导通过偏置电流源492。在所描绘实例中,将偏置电流源492展示为包含耦合于输入装置490与接地AGND 413之间的共源共栅耦合晶体管433及435。在一个实例中,偏置电流源492包含用以对晶体管433的偏置电压VCN 447进行取样及保持的电容器437及开关441,以及用以对晶体管435的偏置电压VBN 445进行取样及保持的电容器439及开关443,如所展示。
图4中所描绘的实例还图解说明经耦合以从输入装置490的输出提供辅助电流IASSIST 409的辅助电流源494,如所展示。在所描绘实例中,将辅助电流源494图解说明为包含耦合到输入装置490的输出的晶体管449及辅助电流开关496。在操作中,辅助电流开关496可经接通以激活辅助电流494且可经关断以将辅助电流源494撤销激活。在图4中所展示的实例中,晶体管449通过晶体管433耦合到输入装置490的输出。在另一实例中,应了解,晶体管449可不通过晶体管433而直接耦合到输出“Vo”403。如实例中所展示,根据本发明的教示,晶体管449的栅极经耦合以被辅助偏置电压VBASSIST 429偏置,从而对辅助电流IASSIST409进行修整。在一个实例中,辅助电流源494包含用以在晶体管449的栅极处对辅助偏置电压VBASSIST 429进行取样及保持的电容器453及开关455,如所展示。
图5展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性多个本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的电流监测器电路的实例及实例性拐角偏置电路。应了解,图5中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路可为图3A中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路的实例,或图2中所图解说明的本地斜波缓冲器电路的实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
图5中所描绘的实例展示经耦合以读出像素阵列的多个电路列中所包含的本地斜波缓冲器电路。所描绘实例展示多个ADC 518(k)、518(j)及518(i)的部分中所包含的本地斜波缓冲器电路。在所描绘实例中,ADC 518(j)及ADC 518(i)包含耦合到电力线588(例如,AVDD)的电流监测器电路523。在实例中,ADC 518(k)不包含电流监测器电路而是替代地包含耦合到电力线588的晶体管556。在实例中,晶体管556的栅极耦合到接地,而电流监测器电路523中所包含的晶体管的栅极与漏极耦合在一起以产生电流监测信号VBMON 525,如所展示。
ADC 518(k)、518(j)及518(i)的本地斜波缓冲器电路各自包含输入装置590,所述输入装置被展示为包含晶体管,所述晶体管具有经耦合以接收斜波信号VRAMP 520的栅极、通过晶体管556或电流监测器电路523耦合到电力线588的漏极,以及经耦合以分别产生输出电压VO 503(k)、VO 503(j)及VO 503(i)的源极,如所展示。在实例中,相应输出电压VO503(k)、VO 503(j)及VO 503(i)中的每一者跟随斜波信号VRAMP 520。
在所描绘实例中,本地斜波缓冲器电路中的每一者包含耦合在相应输入装置590与接地AGND 513之间的偏置电流源592。所描绘实例还图解说明本地斜波缓冲器电路中的每一者包含耦合在相应输入装置590与接地AGND 513之间的辅助电流源592。每一辅助电流源592经耦合以从拐角偏置电路527接收辅助偏置电压VBASSIST 529来修整相应辅助电流,所述相应辅助电流经配置以从相应输入装置590的输出传导到接地AGND 513。
在图5中所描绘的实例中,将拐角偏置电路527图解说明为从包含电流监测器电路523的列接收电流监测信号VBMON 525,如所展示。如所提及,在一些实例中,并非所有列均包含电流监测器电路523。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路527图解说明为包含拐角偏置输入装置557,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 525的输入。图5中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置557图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线588的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 525的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 525而产生拐角偏置监测电流IBMON 559的漏极。在实例中,偏置产生器561经配置以响应于拐角偏置监测电流IBMON 559而产生辅助偏置电压VBASSIST529。在各种实例中,根据本发明的教示,辅助偏置电压VBASSIST 529经配置以修整本地斜波缓冲器电路的辅助电流源594。
图6展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的实例性电流监测器电路及另一实例性拐角偏置电路。应了解,图6中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路可为图5中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路的实例,或图3A中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路的实例,或者图2中所图解说明的本地斜波缓冲器电路的实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
图6中所描绘的实例展示ADC 618的部分中所包含的本地斜波缓冲器电路。在所描绘实例中,ADC 618包含耦合到电力线688(例如,AVDD)的电流监测器电路623。在实例中,将电流监测器电路623图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线688的源极以及耦合在一起以产生电流监测信号VBMON 625的栅极及漏极,如所展示。本地斜波缓冲器电路包含输入装置690,所述输入装置被展示为包含晶体管,所述晶体管具有经耦合以接收斜波信号VRAMP 620的栅极、通过电流监测器电路623耦合到电力线688的漏极及经耦合以产生输出电压VO 603的源极,如所展示。在实例中,输出电压VO 603跟随斜波信号VRAMP 620。
在所描绘实例中,偏置电流源692耦合于输入装置690与接地AGND 613之间以传导偏置电流IB 601。所描绘实例还图解说明辅助电流源694耦合于输入装置690与接地AGND613之间。在实例中,辅助电流源694经耦合以从拐角偏置电路627接收辅助偏置电压VBASSIST 629来修整辅助电流,所述辅助电流经配置以从相应输入装置690的输出传导到接地AGND 613。
在图6中所描绘的实例中,将拐角偏置电路627图解说明为从电流监测器电路623接收电流监测信号VBMON 625,如所展示。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路627图解说明为包含拐角偏置输入装置657,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 625的输入。图6中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置657图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线688的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 625的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 625而产生拐角偏置监测电流IBMON 659的漏极。
在实例中,偏置产生器661经配置以响应于从拐角偏置输入装置657接收的拐角偏置监测电流IBMON 659而产生辅助偏置电压VBASSIST 629。在各种实例中,根据本发明的教示,由拐角偏置电路627的偏置产生器661产生的辅助偏置电压VBASSIST 629经配置以修整辅助电流源694。
在图6中所描绘的实例中,偏置产生器661包含耦合到拐角偏置输入装置657的第一偏置产生器电流源663。拐角偏置输入装置657及第一偏置产生器电流源663耦合于电力线688与接地AGND 613之间。电流-电压转换器671耦合到拐角偏置输入装置657及第一偏置产生器电流源663。第二偏置产生器电流源679耦合到电流-电压转换器671。在图6中所描绘的实例中,取样与保持电路677耦合于电流-电压转换器671与第二偏置产生器电流源679之间。图6中所描绘的实例还图解说明复制辅助电流源681耦合到第二偏置产生器电流源679,如所展示。
在所描绘实例中,第一偏置产生器电流源663包含耦合于拐角偏置输入装置657与接地AGND 613之间的第一偏置产生器晶体管665。在实例中,取样与保持电路具备耦合于第一偏置产生器晶体管665的漏极与栅极之间的第一偏置产生器开关669及耦合于第一偏置产生器晶体管665的栅极与接地AGND 613之间的第一偏置产生器电容器667。在操作中,第一偏置产生器开关669及第一偏置产生器电容器667经配置以在第一偏置产生器开关669接通时对晶体管665的栅极电压进行取样且在第一偏置产生器开关669关断时保持所述电压。以此方式,可对由第一偏置产生器电流源663接收的拐角偏置监测电流IBMON 659进行取样及保持。
所图解说明实例展示电流-电压转换器671包含耦合到电力线688的电流-电压晶体管673及耦合于电流-电压晶体管673与第一偏置产生器电流源663之间的电流-电压开关675。电流-电压晶体管673的栅极及漏极耦合到电流-电压开关675。电流-电压转换器671的输出电压在电流-电压晶体管673的栅极及漏极处产生。电流-电压晶体管673的栅极及漏极经配置以在电流-电压开关675接通时取决于拐角偏置监测电流IBMON 659而产生电流-电压转换器671的输出电压。
在实例中,取样与保持电路677经耦合以接收电流-电压转换器671的输出电压,所述输出电压经耦合以被第二偏置产生器电流源679中所包含的晶体管的栅极接收。第二偏置产生器电流源679中所包含的晶体管的源极耦合到电力线688且第二偏置产生器电流源679中所包含的晶体管的漏极耦合到复制辅助电流源681。第二偏置产生器电流源679基于由取样与保持电路677保持的电压而输出电流。
在实例中,复制辅助电流源681包含复制辅助晶体管683,所述复制辅助晶体管具有耦合在一起并耦合到第二偏置产生器电流源679的栅极及漏极。复制辅助开关685耦合到复制辅助晶体管683,使得复制辅助晶体管683及复制辅助开关685耦合于第二偏置产生器电流源679与接地AGND 613之间。在实例中,辅助偏置电压VBASSIST 629经配置以响应于来自第二偏置产生器电流源679的电流而在复制辅助晶体管683的栅极及漏极处产生,如所展示。
在一个实例中,应了解,电流监测器电路623的晶体管及辅助电流源694的晶体管的相对宽度相等。举例来说,在一个实例中,假定电流监测器电路623的晶体管的宽度是m=1,拐角偏置输入装置657的晶体管的宽度也是m=1。在一个实例中,拐角偏置输入装置657的晶体管的宽度是m=a,晶体管673的宽度是m=ax,晶体管683的宽度是m=b,且第二偏置产生器电流源679的晶体管的宽度是m=bx。复制辅助电流源681经配置以在内部产生与理想辅助电流-(dVO/dt)*CO成比例的电流,从而产生辅助偏置电压VBASSIST 629。为了进一步图解说明图6中所描绘的实例的操作,在下文中还参考图3C中所描绘的时序图。
在开始于时间T1的斜波事件之前的时间T0,拐角偏置输入装置657输出与偏置电流IB 601成比例的电流a*IB。在开始于时间T1的斜波事件之前的时间T0的此周期期间,电流-电压转换器671中的电流-电压开关675关断且因此在此时间无电流流向电流-电压转换器671。
在时间T0之前,第一偏置产生器电流源663中的第一偏置产生器开关669接通以使第一偏置产生器电流源663中的第一偏置产生器晶体管665的漏极及栅极短路且因此第一偏置产生器电流源663汲取与来自拐角偏置输入装置657的拐角偏置监测电流IBMON659是相同电流的a*IB。然后在时间T0,第一偏置产生器电流源663中的第一偏置产生器开关669关断以在此时刻对第一偏置产生器晶体管665的栅极电压进行取样及保持。以此方式,第一偏置产生器电流源663经设定以汲取是拐角偏置监测电流IBMON 659的a*IB。在设定第一偏置产生器电流源663之后,电流-电压转换器671中的电流-电压开关675接通。
在时间T2或在时间T1之后(这是在斜波信号VRAMP 620斜降或连续降低时的斜波事件期间),拐角偏置输入装置657的输出电流改变为a*(IB-(-dVO/dt*CO)),其跟随由电流监测器电路623监测的电流。由于第一偏置产生器电流源663汲取a*IB(现在在校准期间,辅助电流源694被停用),因此从电流-电压转换器671(分流器)流出的电流变为与理想辅助电流IASSIST成比例的-a*(dVO/dt*CO)。如此,电流-电压转换器671产生与电流-a*(dVO/dt*CO)相关联的电压。
在时间T2,取样与保持电路677对由电流-电压转换器671产生的电压进行取样及保持且第二偏置产生器电流源679产生与-b*(dVO/dt*CO)成比例的电流。因此,根据本发明的教示,复制辅助电流源681产生辅助偏置电压VBASSIST 629以修整辅助电流源694来汲取所要电流-(dVO/dt)*CO。
图7展示根据本发明的教示的包含斜波稳定辅助电路的实例性本地斜波缓冲器电路的示意图,所述斜波稳定辅助电路具有用以校准斜波稳定电路的实例性电流监测器电路及另一实例性拐角偏置电路。应了解,图7中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路可为图5中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路的另一实例,或图3A中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路的实例,或者图2中所图解说明的本地斜波缓冲器电路的实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。进一步了解,图7中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路与图6中所图解说明的本地斜波缓冲器电路、斜波稳定电路、电流监测器电路及拐角偏置电路有许多相似之处。
举例来说,如图7中描绘的实例中所展示,本地斜波缓冲器电路包含于ADC 718的一部分中。在所描绘实例中,ADC 718包含耦合到电力线788(例如,AVDD)的电流监测器电路723。在实例中,将电流监测器电路723图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线788的源极以及耦合在一起以产生电流监测信号VBMON 725的栅极及漏极,如所展示。本地斜波缓冲器电路包含输入装置790,所述输入装置展示为包含晶体管,所述晶体管具有经耦合以接收斜波信号VRAMP 720的栅极、通过电流监测器电路723耦合到电力线788的漏极及经耦合以产生输出电压VO 703的源极,如所展示。在实例中,输出电压VO 703跟随斜波信号VRAMP 720。
在所描绘实例中,偏置电流源792耦合于输入装置790与接地AGND 713之间以传导偏置电流IB 701。所描绘实例还图解说明辅助电流源794耦合于输入装置790与接地AGND713之间。在实例中,辅助电流源794经耦合以从拐角偏置电路727接收辅助偏置电压VBASSIST 729来修整辅助电流,所述辅助电流经配置以从相应输入装置790的输出被传导到接地AGND 713。
在图7中所描绘的实例中,将拐角偏置电路727图解说明为从电流监测器电路723接收电流监测信号VBMON 725,如所展示。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路727图解说明为包含拐角偏置输入装置757,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 725的输入。图7中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置757图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线788的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 725的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 725而产生拐角偏置监测电流IBMON 759的漏极。
在实例中,偏置产生器761经配置以响应于从拐角偏置输入装置757接收的拐角偏置监测电流IBMON 759而产生辅助偏置电压VBASSIST 729。在各种实例中,根据本发明的教示,由拐角偏置电路727的偏置产生器761产生的辅助偏置电压VBASSIST 729经配置以修整辅助电流源794。
在图7中所描绘的实例中,偏置产生器761包含模/数转换器787,所述模/数转换器经耦合以从拐角偏置输入装置757接收拐角偏置监测电流IBMON 759来产生拐角偏置监测电流IBMON 759的数字表示。逻辑电路789经耦合以从模/数转换器787接收拐角偏置监测电流IBMON 759的数字表示。逻辑电路789经配置以响应于拐角偏置监测电流IBMON 759的数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号。辅助偏置电压产生器791经配置以响应于从逻辑电路789接收的数字辅助电压偏置设定信号而产生辅助偏置电压VBASSIST 729。在实例中,逻辑电路789经配置以基于来自模/数转换器787的拐角偏置监测电流IBMON 759的数字表示而确定辅助偏置产生器791的理想稳定。
图8展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。应了解,图8中所图解说明的拐角偏置电路可为图7中所图解说明的拐角偏置电路的另一实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
在所描绘实例中,将拐角偏置电路827图解说明为接收电流监测信号VBMON 825。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路827图解说明为包含拐角偏置输入装置857,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 825的输入。图8中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置857图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线888(例如,AVDD)的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 825的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 825而产生拐角偏置监测电流IBMON 859的漏极。
在实例中,偏置产生器861经配置以响应于从拐角偏置输入装置857接收的拐角偏置监测电流IBMON 859而产生辅助偏置电压VBASSIST 829。在各种实例中,根据本发明的教示,由拐角偏置电路827的偏置产生器861产生的辅助偏置电压VBASSIST 829经配置以修整辅助电流源。
在图8中所描绘的实例中,偏置产生器861包含模/数转换器887,所述模/数转换器经耦合以从拐角偏置输入装置857接收拐角偏置监测电流IBMON 859来产生拐角偏置监测电流IBMON 859的数字表示。逻辑电路889经耦合以从模/数转换器887接收拐角偏置监测电流IBMON 859的数字表示。逻辑电路889经配置以响应于拐角偏置监测电流IBMON 859的数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号。辅助偏置电压产生器891经配置以响应于从逻辑电路889接收的数字辅助电压偏置设定信号而产生辅助偏置电压VBASSIST 829。在实例中,逻辑电路889经配置以基于来自模/数转换器887的拐角偏置监测电流IBMON 859的数字表示而确定辅助偏置产生器891的理想稳定。
在图8中所描绘的实例中,模/数转换器887包含经耦合以汲取第一可变电流IIN2899的第一可变电流源897。在实例中,模/数转换器887还包含耦合到拐角偏置输入装置859及第一可变电流源897的电流比较器电路893。在操作中,逻辑电路889经配置以控制第一可变电流源897。在操作中,电流比较器电路893经配置以响应于被传导通过第一可变电流源897的第一可变电流IIN2 899与来自拐角偏置输入装置857的拐角偏置监测电流IBMON 859的比较而产生拐角偏置监测电流IBMON 859的数字表示。
在所描绘实例中,辅助偏置电压产生器891包含耦合到逻辑电路889的第二可变电流源895。在操作中,第二可变电流源895经配置以响应于来自逻辑电路889的数字辅助电压偏置设定信号而传导第二可变电流IBVAR 812。如所描绘实例中所展示,辅助偏置电压产生器891还包含电流镜,该电流镜具有耦合于电力线888与第二可变电流源895之间的第一电流镜晶体管802,及耦合到电力线888的第二电流镜晶体管804。第二电流镜晶体管804的栅极耦合到第一电流镜晶体管802的栅极及漏极。在操作中,第二可变电流IBVAR 812被传导通过第一电流镜晶体管802且镜像第二可变电流被传导通过第二电流镜晶体管804。在所描绘实例中,复制辅助电流源881耦合到第二电流镜晶体管804,使得镜像第二可变电流被传导通过复制辅助电流源881。
在所图解说明实例中,复制辅助电流源881包含复制辅助晶体管883,所述复制辅助晶体管具有耦合在一起并耦合到第二电流镜晶体管804的栅极及漏极。复制辅助开关885耦合到复制辅助晶体管883,使得复制辅助晶体管883及复制辅助开关885耦合于第二电流镜晶体管804与接地AGND 813之间。在实例中,辅助偏置电压VBASSIST 829经配置以响应于镜像第二可变电流被传导通过第二电流镜晶体管804而在复制辅助晶体管883的栅极及漏极处产生,如所展示。
在一个实例中,再次参考图3C中所描绘的时序图,逻辑电路889控制第一可变电流源897以将来自拐角偏置输入装置857的拐角偏置监测电流IBMON 859转换为数字。为此,逻辑电路889逐步地改变由第一可变电流源897汲取的第一可变电流IIN2 899。由于拐角偏置输入装置857产生拐角偏置监测电流IBMON 859且第一可变电流源897汲取第一可变电流IIN2 899,因此在斜波事件期间的时间T2将IBMON-IIN2的电流差输入到电流比较器893。在操作中,电流比较器经配置以评估输入电流IBMON-IIN2且取决于输入电流的极性而确定所述电流比较器的输出。举例来说,当IBMON 859大于IIN2 899时,电流比较器893可输出高值(例如,“1”),且当IBMON 859小于IIN2 899时,电流比较器893可输出低值(例如,“0”)。逻辑电路889经配置以检测电流比较器893的输出何时翻转或改变以评估IBMON 859的值。根据本发明的教示,基于结果,逻辑电路889经配置以控制第二可变电流源895来产生辅助偏置电压VBASSIST 829。
图9展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。应了解,图9中所图解说明的拐角偏置电路可为图7中所图解说明的拐角偏置电路的另一实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
在所描绘实例中,将拐角偏置电路927图解说明为接收电流监测信号VBMON 925。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路927图解说明为包含拐角偏置输入装置957,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 925的输入。图9中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置957图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线988(例如,AVDD)的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 925的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 925而产生拐角偏置监测电流IBMON 959的漏极。
在实例中,偏置产生器961经配置以响应于从拐角偏置输入装置957接收的拐角偏置监测电流IBMON 959而产生辅助偏置电压VBASSIST 929。在各种实例中,根据本发明的教示,由拐角偏置电路927的偏置产生器961产生的辅助偏置电压VBASSIST 929经配置以修整辅助电流源。
在图9中所描绘的实例中,偏置产生器961包含模/数转换器987,所述模/数转换器经耦合以从拐角偏置输入装置957接收拐角偏置监测电流IBMON 959来产生拐角偏置监测电流IBMON 959的数字表示。逻辑电路989经耦合以从模/数转换器987接收拐角偏置监测电流IBMON 959的数字表示。逻辑电路989经配置以响应于拐角偏置监测电流IBMON 959的数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号。辅助偏置电压产生器991经配置以响应于从逻辑电路989接收的数字辅助电压偏置设定信号而产生辅助偏置电压VBASSIST 929。在实例中,逻辑电路989经配置以基于来自模/数转换器987的拐角偏置监测电流IBMON 959的数字表示而确定辅助偏置产生器991的理想稳定。
在所描绘实例中,模/数转换器987包含经耦合以汲取参考电流IBREF 910的参考电流源908。模/数转换器987还包含耦合到拐角偏置输入装置957、参考电流源908及逻辑电路989的电流比较器电路993。模/数转换器987进一步包含经耦合以从逻辑电路989接收数字辅助电压偏置设定信号的可变电流源电路995。
在实例中,电流镜电路展示为包含耦合到电力线988及电流比较器电路993的第一电流镜晶体管906、耦合到电力线988、可变电流源电路995及第一电流镜晶体管906的第二电流镜晶体管902以及耦合到电力线988的第三电流镜晶体管904,如所展示。第一电流镜晶体管906的栅极及第三电流镜晶体管904的栅极耦合到第二电流镜晶体管902的栅极及漏极。
在操作中,第一电流镜晶体管906经配置以将第一可变电流提供到电流比较器电路993的输入。可变电流源995经配置以响应于来自逻辑电路989的数字辅助电压偏置设定信号而产生第二可变电流IBVAR 912。在实例中,第二可变电流IBVAR 912被传导通过第二电流镜晶体管902且由第一电流镜晶体管906提供的第一可变电流因此是镜像第二可变电流IBVAR 912。因此,可变电流源995经配置以产生第二可变电流IBVAR 912来控制从第一电流镜晶体管906提供到电流比较器电路993的输入的第一可变电流。
在所描绘实例中,辅助偏置电压产生器991包含耦合到第二电流镜晶体管902的第三电流镜晶体管904,如上文所论述。如此,传导通过第三电流镜晶体管904的第三可变电流也是镜像第二可变电流IBVAR 912。在实例中,辅助偏置电压产生器991还包含复制辅助电流源981,所述复制辅助电流源耦合到第三电流镜晶体管904,使得传导通过第三电流镜晶体管904的第三可变电流被传导通过复制辅助电流源981。
在所图解说明实例中,复制辅助电流源981包含复制辅助晶体管983,所述复制辅助晶体管具有耦合在一起并耦合到第三电流镜晶体管904的栅极及漏极。复制辅助开关985耦合到复制辅助晶体管983,使得复制辅助晶体管983及复制辅助开关985耦合于第三电流镜晶体管904与接地AGND 913之间。在实例中,辅助偏置电压VBASSIST 929经配置以响应于被传导通过第三电流镜晶体管904的第三可变电流而在复制辅助晶体管983的栅极及漏极处产生,如所展示。
在一个实例中,假定拐角偏置输入装置957的晶体管的宽度为m=a,第一电流镜晶体管906的宽度为m=ax,第二电流镜晶体管902的宽度为m=cx,复制辅助晶体管983的宽度为m=b,且第三电流镜晶体管904的晶体管的宽度为m=bx。如此,可假定通过第一电流镜晶体管906的第一可变电流为a*ICOMP,来自第二电流镜晶体管902的第二可变电流为c*ICOMP,通过第三电流镜晶体管904的第三可变电流为c*ICOMP,且参考电流源908经设计以汲取偏置电流a*IB。
因此,在操作期间,应了解,逻辑电路989控制由连接到接地AGND 913的可变电流源995产生的第二可变电流IBVAR 912。第二可变电流IBVAR 912(来自可变电流源995的电流c*ICOMP)被镜像且通过第一电流镜晶体管906向电流比较器电路993的输入输出第一可变电流a*ICOMP。由参考电流源908产生的参考电流IBREF 910耦合到电流比较器电路993的输入,所述电流比较器电路经配置以汲取电流a*IB。在发生于图3C中的时间T2的校准期间,由拐角偏置输入装置957产生的拐角偏置电流IBMON 959IIN是a*{IB-(-dVO/dt)*CO},使得去往电流比较器的输入电流变为a*{ICOMP-(-dVO/dt)*CO}。在此周期期间,逻辑电路989经配置以改变由可变电流源995产生的第二可变电流IBVAR 912,以找到接近于(-dVO/dt)*CO的ICOMP。根据本发明的教示,在校准之后,逻辑电路989存储电流比较器电路993被翻转时的设定且由可变电流源995产生的第二可变电流IBVAR 912最接近于c*(-dVO/dt)*CO,其通过偏置产生器991中的第三电流镜晶体管904被镜像到第三可变电流以提供偏置电压VBASSIST 929。
图10展示根据本发明的教示的用以校准斜波稳定电路的另一实例性拐角偏置电路的示意图。应了解,图10中所图解说明的拐角偏置电路可为图7中所图解说明的拐角偏置电路的另一实例,且上文所描述的类似命名及编号的元件在下文中类似地耦合及起作用。
在所描绘实例中,将拐角偏置电路1027图解说明为接收电流监测信号VBMON1025。在所图解说明实例中,将拐角偏置电路1027图解说明为包含拐角偏置输入装置1057,所述拐角偏置输入装置具有经耦合以接收电流监测信号VBMON 1025的输入。图10中所图解说明的实例将拐角偏置输入装置1057图解说明为晶体管,所述晶体管具有耦合到电力线1088(例如,AVDD)的源极、经耦合以接收电流监测信号VBMON 1025的栅极,以及经耦合以响应于电流监测信号VBMON 1025而产生拐角偏置监测电流IBMON 1059的漏极。
在实例中,偏置产生器1061经配置以响应于从拐角偏置输入装置1057接收的拐角偏置监测电流IBMON 1059而产生辅助偏置电压VBASSIST 1029。在各种实例中,根据本发明的教示,由拐角偏置电路1027的偏置产生器1061产生的辅助偏置电压VBASSIST 1029经配置以修整辅助电流源。
在图10中所描绘的实例中,偏置产生器1061包含模/数转换器1087,所述模/数转换器经耦合以从拐角偏置输入装置1057接收拐角偏置监测电流IBMON 1059来产生拐角偏置监测电流IBMON 1059的数字表示。逻辑电路1089经耦合以从模/数转换器1087接收拐角偏置监测电流IBMON 1059的数字表示。逻辑电路1089经配置以响应于拐角偏置监测电流IBMON 1059的数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号。辅助偏置电压产生器1091经配置以响应于从逻辑电路1089接收的数字辅助电压偏置设定信号而产生辅助偏置电压VBASSIST 1029。在实例中,逻辑电路1089经配置以基于来自模/数转换器1087的拐角偏置监测电流IBMON 1059的数字表示而确定辅助偏置产生器1091的理想设定。
在所描绘实例中,模/数转换器1087包含经耦合以汲取参考电流IBREF 1010的参考电流源1008。模/数转换器1087还包含耦合到拐角偏置输入装置1057及逻辑电路1089的电流比较器电路1093。模/数转换器1087进一步包含可变电流源电路1095,所述可变电流源电路耦合到电力线1088且经耦合以从逻辑电路1089接收数字辅助电压偏置设定信号,以作为响应提供可变电流IBVAR 1012。如所描绘实例中所展示,第一开关1014耦合于可变电流源1095与电流比较器电路1093的输入之间。如此,可变电流源1095及第一开关1014耦合于电力线1088与电流比较器电路1093的输入之间。第二开关1016耦合于可变电流源1012与辅助偏置电压产生器1091之间。
在操作中,在校准操作期间,第一开关1014经配置以接通且第二开关1016经配置以关断。在操作中,在校准操作期间,第一可变电流经配置以通过第一开关1014而与来自拐角偏置输入装置1057的拐角偏置监测电流IBMON 1059一起从可变电流源1012被提供到电流比较器电路的输入。在校准操作完成之后,第一开关1014经配置以关断且第二开关1016经配置以接通。如此,在校准操作完成之后,第二可变电流经配置以通过第二开关1016而从可变电流源1095被提供到辅助偏置电压产生器1091。
在所描绘实例中,辅助偏置电压产生器1091包含复制辅助电流源1081,所述复制辅助电流源经耦合以在校准操作完成之后通过第二开关1016而接收从可变电流源1095提供的第二可变电流。在所图解说明实例中,复制辅助电流源1081包含复制辅助晶体管1083,所述复制辅助晶体管具有耦合在一起并耦合到第二开关1016的栅极及漏极。复制辅助开关1085耦合到复制辅助晶体管1083,使得复制辅助晶体管1083及复制辅助开关1085耦合于第二开关1016与接地AGND 1013之间。在实例中,辅助偏置电压VBASSIST 1029经配置以响应于通过第二开关1016从可变电流源1095提供的第二可变电流而在复制辅助晶体管1083的栅极及漏极处产生,如所展示。
在一个实例中,假定复制辅助晶体管1083的宽度是m=a,通过参考电流源1008的参考电流IBREF 1010是a*IB。在校准期间,第一开关1014接通(例如,闭合)且第二开关1016关断(例如,断开)并且逻辑1089改变控制信号以扫掠可变电流IBVAR,使得由IBVAR 1012提供的第一可变电流与来自模/数转换器1087的拐角偏置监测电流IBMON 1059一起耦合到电流比较器电路1093的输入,以找到辅助电流IASSIST的最佳值。根据本发明的教示,在完成校准且IBVAR 1012的值因此被设定为最接近于a*(-dVO/dt)*CO的a*ICOMP之后,第一开关1014然后关断(例如,断开)且第二开关1016接通(例如,闭合),使得电流a*ICOMP被提供到偏置产生器1091以产生辅助偏置电压VBASSIST 1029。
包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上描述并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的精确形式。虽然出于说明性目的而在本文中描述了本发明的特定实例,但如所属领域的技术人员将认识到,可在本发明的范围内做出各种修改。
可鉴于以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于本说明书中所揭示的特定实例。而是,本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定,所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。
Claims (42)
1.一种斜波缓冲器电路,其包括:
斜波缓冲器输入装置,其具有经耦合以接收斜波信号的输入;
电流监测器电路,其耦合到电力线及所述斜波缓冲器输入装置,其中所述电流监测器电路经配置以响应于传导通过所述斜波缓冲器输入装置的输入电流而产生电流监测信号;
拐角偏置电路,其耦合到所述电流监测器电路,其中所述拐角偏置电路经配置以响应于从所述电流监测器电路接收的所述电流监测信号而产生辅助偏置电压;
偏置电流源,其耦合到所述斜波缓冲器输入装置的输出,其中所述斜波缓冲器输入装置及所述偏置电流源耦合于电力线与接地之间;
辅助电流源,其耦合到所述拐角偏置电路且耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间,其中所述辅助电流源经配置以响应于从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压而将辅助电流从所述斜波缓冲器输入装置的所述输出传导到接地。
2.根据权利要求1所述的斜波缓冲器电路,其中所述电流监测器电路包括电流监测器晶体管,所述电流监测器晶体管具有耦合到所述电力线的源极以及耦合到所述斜波缓冲器输入装置的栅极及漏极,其中所述电流监测器电路经配置以在所述电流监测器晶体管的所述栅极处产生所述电流监测信号。
3.根据权利要求1所述的斜波缓冲器电路,其中所述辅助电流源包括耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间的辅助电流晶体管,其中所述辅助电流晶体管包含经耦合以从所述拐角偏置电路接收所述辅助偏置电压的栅极。
4.根据权利要求3所述的斜波缓冲器电路,其中所述辅助电流源进一步包括:
取样与保持电容器,其耦合到所述辅助电流晶体管的所述栅极以保持从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压;及
取样与保持开关,其耦合到所述取样与保持电容器,其中所述取样与保持开关经配置以将从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压取样到所述取样与保持电容器上。
5.根据权利要求1所述的斜波缓冲器电路,其中所述拐角偏置电路包括:
拐角偏置输入装置,其具有经耦合以从所述电流监测器电路接收所述电流监测信号的输入,其中所述拐角偏置输入装置经配置以响应于来自所述电流监测器电路的所述电流监测信号而产生拐角偏置监测电流;及
偏置产生器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置以接收所述拐角偏置监测电流,其中所述偏置产生器经配置以响应于从所述拐角偏置输入装置接收的所述拐角偏置监测电流而产生所述辅助偏置电压。
6.根据权利要求5所述的斜波缓冲器电路,其中所述偏置产生器电路包括:
第一偏置产生器电流源,其耦合到所述拐角偏置输入装置,其中所述拐角偏置输入装置及所述第一偏置产生器电流源耦合于所述电力线与接地之间;
电流-电压转换器,其耦合到所述拐角偏置输入装置及所述第一偏置产生器电流源;
第二偏置产生器电流源,其耦合到所述电流-电压转换器;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第二偏置产生器电流源。
7.根据权利要求6所述的斜波缓冲器电路,其中所述第一偏置产生器电流源包括:
第一偏置产生器晶体管,其耦合于所述拐角偏置输入装置与接地之间;
第一偏置产生器开关,其耦合于所述拐角偏置输入装置与所述第一偏置产生器晶体管的栅极之间;及
第一偏置产生器电容器,其耦合于所述第一偏置产生器晶体管的所述栅极与接地之间。
8.根据权利要求6所述的斜波缓冲器电路,其中所述电流-电压转换器包括:
电流-电压晶体管,其耦合到所述电力线;及
电流-电压开关,其耦合于所述电流-电压晶体管与所述第一偏置产生器电流源之间,其中所述电流-电压晶体管的栅极及漏极耦合到所述电流-电压开关,其中所述电流-电压转换器的输出电压在所述电流-电压晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
9.根据权利要求6所述的斜波缓冲器电路,其中所述第二偏置产生器电流源包括:
取样与保持电路,其经耦合以从所述电流-电压转换器接收输出电压;及
第二偏置产生器晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第二偏置产生器晶体管的栅极耦合到所述取样与保持电路以接收从所述电流-电压转换器取样及保持的所述输出电压。
10.根据权利要求6所述的斜波缓冲器电路,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二偏置产生器电流源与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
11.根据权利要求5所述的斜波缓冲器电路,其中所述偏置产生器电路包括:
模/数转换器,其经耦合以从所述拐角偏置输入装置接收所述拐角偏置监测电流来产生所述拐角偏置监测电流的数字表示;
逻辑电路,其经耦合以从所述模/数转换器接收所述拐角偏置监测电流的所述数字表示,其中所述逻辑电路经配置以响应于所述拐角偏置监测电流的所述数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号;及
辅助偏置电压产生器,其经配置以响应于数字辅助电压偏置设定信号而产生所述辅助偏置电压。
12.根据权利要求11所述的斜波缓冲器电路,其中所述模/数转换器包括:
第一可变电流源,其经耦合以汲取第一可变电流;及
电流比较器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置及所述第一可变电流源,其中所述电流比较器电路经配置以响应于传导通过所述第一可变电流源的所述第一可变电流与所述拐角偏置监测电流的比较而控制所述第一可变电流源,其中所述电流比较器电路经配置以响应于传导通过所述第一可变电流源的所述第一可变电流与所述拐角偏置监测电流的所述比较而产生所述拐角偏置监测电流的所述数字表示。
13.根据权利要求11所述的斜波缓冲器电路,其中所述辅助偏置电压产生器包括:
第二可变电流源,其耦合到所述逻辑电路,其中所述第二可变电流源经配置以响应于来自所述逻辑电路的所述数字辅助电压偏置设定信号而传导第二可变电流;
第一电流镜晶体管,其耦合于所述电力线与所述第二可变电流源之间,其中所述第二可变电流被传导通过所述第一电流镜晶体管;
第二电流镜晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第二电流镜晶体管的栅极耦合到所述第一电流镜晶体管的栅极及漏极,其中镜像第二可变电流被传导通过所述第二电流镜晶体管;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第二电流镜晶体管。
14.根据权利要求13所述的斜波缓冲器电路,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二电流镜晶体管与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
15.根据权利要求11所述的斜波缓冲器电路,其中所述模/数转换器包括:
参考电流源,其经耦合以汲取参考电流;
电流比较器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置、所述参考电流源及所述逻辑电路;及
可变电流源电路,其经耦合以从所述逻辑电路接收所述数字辅助电压偏置设定信号,其中所述逻辑电路经配置以响应于由所述电流比较器对所述拐角偏置监测电流及经配置以被提供到所述电流比较器电路的输入的第一可变电流与所述参考电流进行的比较而控制所述可变电流源电路来控制所述第一可变电流。
16.根据权利要求15所述的斜波缓冲器电路,其中所述模/数转换器进一步包括:
第一电流镜晶体管,其耦合到所述电力线及所述电流比较器电路,其中所述第一电流镜晶体管经配置以将所述第一可变电流提供到所述电流比较器电路的所述输入;及
第二电流镜晶体管,其耦合到所述电力线、所述可变电流源电路及所述第一电流镜晶体管,其中所述第一电流镜晶体管的栅极耦合到所述第二电流镜晶体管的栅极及漏极,其中所述第二电流镜晶体管及所述可变电流源电路耦合于所述电力线与接地之间,其中第二可变电流经配置以被传导通过所述第二电流镜晶体管及所述可变电流源电路。
17.根据权利要求16所述的斜波缓冲器电路,其中所述辅助偏置电压产生器包括:
第三电流镜晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第三电流镜晶体管的栅极耦合到所述第二电流镜晶体管的所述栅极及所述漏极,其中所述第三电流镜晶体管经配置以提供第三可变电流;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第三电流镜晶体管。
18.根据权利要求17所述的斜波缓冲器电路,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第三电流镜晶体管与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
19.根据权利要求15所述的斜波缓冲器电路,其中所述模/数转换器进一步包括:
第一开关,其耦合于所述可变电流源电路与所述电流比较器电路的所述输入之间,其中所述可变电流源电路及所述第一开关耦合于所述电力线与所述电流比较器电路的所述输入之间;及
第二开关,其耦合于所述可变电流源电路与所述辅助偏置电压产生器之间,
其中在校准操作期间,所述第一开关经配置以接通且所述第二开关经配置以关断,其中在所述校准操作期间,所述第一可变电流经配置以通过所述第一开关而从所述可变电流源电路被提供到所述电流比较器电路的所述输入,
其中在所述校准操作完成之后,所述第一开关经配置以关断且所述第二开关经配置以接通,其中在所述校准操作完成之后,第二可变电流经配置以通过所述第二开关而从所述可变电流源电路被提供到所述辅助偏置电压产生器。
20.根据权利要求19所述的斜波缓冲器电路,其中所述辅助偏置电压产生器包括耦合到所述第二开关的复制辅助电流源。
21.根据权利要求20所述的斜波缓冲器电路,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二开关与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
22.一种成像系统,其包括:
像素阵列,其用以接收图像光并作为响应产生图像电荷电压信号;及
读出电路系统,其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号并作为响应提供所述图像电荷电压信号的数字表示,所述读出电路系统包含比较器,所述比较器用以接收所述图像电荷电压信号、将所述图像电荷电压信号与来自斜波产生器的斜波信号进行比较并作为响应提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示,其中所述比较器经耦合以通过斜波缓冲器电路接收所述斜波信号,其中所述斜波缓冲器电路包括:
斜波缓冲器输入装置,其具有经耦合以接收所述斜波信号的输入;
电流监测器电路,其耦合到电力线及所述斜波缓冲器输入装置,其中所述电流监测器电路经配置以响应于传导通过所述斜波缓冲器输入装置的输入电流而产生电流监测信号;
拐角偏置电路,其耦合到所述电流监测器电路,其中所述拐角偏置电路经配置以响应于从所述电流监测器电路接收的所述电流监测信号而产生辅助偏置电压;
偏置电流源,其耦合到所述斜波缓冲器输入装置的输出,其中所述斜波缓冲器输入装置及所述偏置电流源耦合于电力线与接地之间;
辅助电流源,其耦合到所述拐角偏置电路且耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间,其中所述辅助电流源经配置以响应于从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压而将辅助电流从所述斜波缓冲器输入装置的所述输出传导到接地。
23.根据权利要求22所述的成像系统,其中所述电流监测器电路包括电流监测器晶体管,所述电流监测器晶体管具有耦合到所述电力线的源极以及耦合到所述斜波缓冲器输入装置的栅极及漏极,其中所述电流监测器电路经配置以在所述电流监测器晶体管的所述栅极处产生所述电流监测信号。
24.根据权利要求22所述的成像系统,其中所述辅助电流源包括耦合于所述斜波缓冲器输入装置的所述输出与接地之间的辅助电流晶体管,其中所述辅助电流晶体管包含经耦合以从所述拐角偏置电路接收所述辅助偏置电压的栅极。
25.根据权利要求24所述的成像系统,其中所述辅助电流源进一步包括:
取样与保持电容器,其耦合到所述辅助电流晶体管的所述栅极以保持从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压;及
取样与保持开关,其耦合到所述取样与保持电容器,其中所述取样与保持开关经配置以将从所述拐角偏置电路接收的所述辅助偏置电压取样到所述取样与保持电容器上。
26.根据权利要求22所述的成像系统,其中所述拐角偏置电路包括:
拐角偏置输入装置,其具有经耦合以从所述电流监测器电路接收所述电流监测信号的输入,其中所述拐角偏置输入装置经配置以响应于来自所述电流监测器电路的所述电流监测信号而产生拐角偏置监测电流;及
偏置产生器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置以接收所述拐角偏置监测电流,其中所述偏置产生器经配置以响应于从所述拐角偏置输入装置接收的所述拐角偏置监测电流而产生所述辅助偏置电压。
27.根据权利要求26所述的成像系统,其中所述偏置产生器电路包括:
第一偏置产生器电流源,其耦合到所述拐角偏置输入装置,其中所述拐角偏置输入装置及所述第一偏置产生器电流源耦合于所述电力线与接地之间;
电流-电压转换器,其耦合到所述拐角偏置输入装置及所述第一偏置产生器电流源;
第二偏置产生器电流源,其耦合到所述电流-电压转换器;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第二偏置产生器电流源。
28.根据权利要求27所述的成像系统,其中所述第一偏置产生器电流源包括:
第一偏置产生器晶体管,其耦合于所述拐角偏置输入装置与接地之间;
第一偏置产生器开关,其耦合于所述拐角偏置输入装置与所述第一偏置产生器晶体管的栅极之间;及
第一偏置产生器电容器,其耦合于所述第一偏置产生器晶体管的所述栅极与接地之间。
29.根据权利要求27所述的成像系统,其中所述电流-电压转换器包括:
电流-电压晶体管,其耦合到所述电力线;及
电流-电压开关,其耦合于所述电流-电压晶体管与所述第一偏置产生器电流源之间,其中所述电流-电压晶体管的栅极及漏极耦合到所述电流-电压开关,其中所述电流-电压转换器的输出电压在所述电流-电压晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
30.根据权利要求27所述的成像系统,其中所述第二偏置产生器电流源包括:
取样与保持电路,其经耦合以从所述电流-电压转换器接收输出电压;及
第二偏置产生器晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第二偏置产生器晶体管的栅极耦合到所述取样与保持电路以接收从所述电流-电压转换器取样及保持的所述输出电压。
31.根据权利要求27所述的成像系统,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二偏置产生器电流源与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
32.根据权利要求26所述的成像系统,其中所述偏置产生器电路包括:
模/数转换器,其经耦合以从所述拐角偏置输入装置接收所述拐角偏置监测电流来产生所述拐角偏置监测电流的数字表示;
逻辑电路,其经耦合以从所述模/数转换器接收所述拐角偏置监测电流的所述数字表示,其中所述逻辑电路经配置以响应于所述拐角偏置监测电流的所述数字表示而产生数字辅助电压偏置设定信号;及
辅助偏置电压产生器,其经配置以响应于数字辅助电压偏置设定信号而产生所述辅助偏置电压。
33.根据权利要求32所述的成像系统,其中所述模/数转换器包括:
第一可变电流源,其经耦合以汲取第一可变电流;及
电流比较器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置及所述第一可变电流源,其中所述电流比较器电路经配置以响应于传导通过所述第一可变电流源的所述第一可变电流与所述拐角偏置监测电流的比较而控制所述第一可变电流源,其中所述电流比较器电路经配置以响应于传导通过所述第一可变电流源的所述第一可变电流与所述拐角偏置监测电流的所述比较而产生所述拐角偏置监测电流的所述数字表示。
34.根据权利要求32所述的成像系统,其中所述辅助偏置电压产生器包括:
第二可变电流源,其耦合到所述逻辑电路,其中所述第二可变电流源经配置以响应于来自所述逻辑电路的所述数字辅助电压偏置设定信号而传导第二可变电流;
第一电流镜晶体管,其耦合于所述电力线与所述第二可变电流源之间,其中所述第二可变电流被传导通过所述第一电流镜晶体管;
第二电流镜晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第二电流镜晶体管的栅极耦合到所述第一电流镜晶体管的栅极及漏极,其中镜像第二可变电流被传导通过所述第二电流镜晶体管;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第二电流镜晶体管。
35.根据权利要求34所述的成像系统,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二电流镜晶体管与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
36.根据权利要求32所述的成像系统,其中所述模/数转换器包括:
参考电流源,其经耦合以汲取参考电流;
电流比较器电路,其耦合到所述拐角偏置输入装置、所述参考电流源及所述逻辑电路;
可变电流源电路,其经耦合以从所述逻辑电路接收所述数字辅助电压偏置设定信号,其中所述可变电流源电路经配置以响应于由所述电流比较器对所述拐角偏置监测电流及经配置以被提供到所述电流比较器电路的输入的第一可变电流与所述参考电流进行的比较而控制所述第一可变电流。
37.根据权利要求36所述的成像系统,其中所述模/数转换器进一步包括:
第一电流镜晶体管,其耦合到所述电力线及所述电流比较器电路,其中所述第一电流镜晶体管经配置以将所述第一可变电流提供到所述电流比较器电路的所述输入;及
第二电流镜晶体管,其耦合到所述电力线、所述可变电流源电路及所述第一电流镜晶体管,其中所述第一电流镜晶体管的栅极耦合到所述第二电流镜晶体管的栅极及漏极,其中所述第二电流镜晶体管及所述可变电流源电路耦合于所述电力线与接地之间,其中第二可变电流经配置以被传导通过所述第二电流镜晶体管及所述可变电流源电路。
38.根据权利要求37所述的成像系统,其中所述辅助偏置电压产生器包括:
第三电流镜晶体管,其耦合到所述电力线,其中所述第三电流镜晶体管的栅极耦合到所述第二电流镜晶体管的所述栅极及所述漏极,其中所述第三电流镜晶体管经配置以提供第三可变电流;及
复制辅助电流源,其耦合到所述第三电流镜晶体管。
39.根据权利要求38所述的成像系统,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第三电流镜晶体管与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
40.根据权利要求36所述的成像系统,其中所述模/数转换器进一步包括:
第一开关,其耦合于所述可变电流源电路与所述电流比较器电路的所述输入之间,其中所述可变电流源电路及所述第一开关耦合于所述电力线与所述电流比较器电路的所述输入之间;及
第二开关,其耦合于所述可变电流源电路与所述辅助偏置电压产生器之间,
其中在校准操作期间,所述第一开关经配置以接通且所述第二开关经配置以关断,其中在所述校准操作期间,所述第一可变电流经配置以通过所述第一开关而从所述可变电流源电路被提供到所述电流比较器电路的所述输入,
其中在所述校准操作完成之后,所述第一开关经配置以关断且所述第二开关经配置以接通,其中在所述校准操作完成之后,第二可变电流经配置以通过所述第二开关而从所述可变电流源电路被提供到所述辅助偏置电压产生器。
41.根据权利要求40所述的成像系统,其中所述辅助偏置电压产生器包括耦合到所述第二开关的复制辅助电流源。
42.根据权利要求41所述的成像系统,其中所述复制辅助电流源包括:
复制辅助晶体管,其具有耦合在一起的栅极及漏极;及
复制辅助开关,其耦合到所述复制辅助晶体管,其中所述复制辅助晶体管及所述复制辅助开关耦合于所述第二开关与接地之间,其中所述辅助偏置电压经配置以在所述复制辅助晶体管的所述栅极及所述漏极处产生。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/659,045 | 2022-04-13 | ||
US17/659,045 US11968468B2 (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Calibration circuit for ramp settling assist circuit in local ramp buffer circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116915255A true CN116915255A (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=88307455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310384481.XA Pending CN116915255A (zh) | 2022-04-13 | 2023-04-11 | 用于本地斜波缓冲器电路中斜波稳定辅助电路的校准电路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11968468B2 (zh) |
CN (1) | CN116915255A (zh) |
TW (1) | TW202348023A (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6442711B2 (ja) * | 2013-11-29 | 2018-12-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 固体撮像装置及び撮像装置 |
US9571775B1 (en) | 2015-11-16 | 2017-02-14 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor power supply rejection ratio improvement through ramp generator in continuous time readout circuitry |
US10334193B2 (en) * | 2016-02-11 | 2019-06-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Read-out circuits of image sensors and image sensors including the same |
US10051225B2 (en) | 2016-12-12 | 2018-08-14 | Omnivision Technologies, Inc. | Current injection for fast ramp start-up during analog-to-digital operations |
US10498993B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-12-03 | Omnivision Technologies, Inc. | Ramp signal settling reduction circuitry |
US10826470B2 (en) | 2019-03-13 | 2020-11-03 | Omnivision Technologies, Inc. | Integrating ramp circuit with reduced ramp settling time |
KR102669696B1 (ko) * | 2019-09-16 | 2024-05-28 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
KR20220023601A (ko) | 2020-08-21 | 2022-03-02 | 삼성전자주식회사 | Cds 회로 및 이의 동작 방법, cds 회로를 포함하는 이미지 센서 |
-
2022
- 2022-04-13 US US17/659,045 patent/US11968468B2/en active Active
-
2023
- 2023-03-30 TW TW112112148A patent/TW202348023A/zh unknown
- 2023-04-11 CN CN202310384481.XA patent/CN116915255A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202348023A (zh) | 2023-12-01 |
US20230336891A1 (en) | 2023-10-19 |
US11968468B2 (en) | 2024-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108737754B (zh) | 双斜坡模/数转换器的比较器 | |
CN107888850B (zh) | 用于提供增加的模/数转换范围的成像系统和设备及方法 | |
CN111327849B (zh) | 用于双重斜波模/数转换器的比较器 | |
CN111698439B (zh) | 具有减少的斜坡稳定时间的积分斜坡电路 | |
CN111629159B (zh) | 成像系统、比较电路及相关比较方法 | |
CN111565047B (zh) | 单斜率模数转换器的比较器输出电路 | |
TW202220203A (zh) | 用於橫向溢流整合電容器(lofic)讀出影像感測器的自動歸零技術 | |
CN112243099B (zh) | 具有比较器的列放大器复位电路 | |
CN114650060B (zh) | 用于调整模拟增益的列放大器电容器开关电路 | |
CN116915255A (zh) | 用于本地斜波缓冲器电路中斜波稳定辅助电路的校准电路 | |
Sun et al. | A buffer direct injection and direct injection readout circuit with mode selection design for infrared focal plane arrays | |
CN114650382B (zh) | 用于单斜率模/数转换器的具有dc切断装置的比较器级 | |
US11722801B1 (en) | Ramp settling assist circuit in local ramp buffer circuit | |
US11770634B1 (en) | Trimming control circuit for current integration ramp DAC settling assist circuit | |
CN116909340A (zh) | 低功率电流积分dac斜变稳定辅助电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |