CN116916178A - 用于电流积分斜坡dac稳定辅助电路的修整控制电路 - Google Patents

用于电流积分斜坡dac稳定辅助电路的修整控制电路 Download PDF

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CN116916178A CN202211480444.0A CN202211480444A CN116916178A CN 116916178 A CN116916178 A CN 116916178A CN 202211480444 A CN202211480444 A CN 202211480444A CN 116916178 A CN116916178 A CN 116916178A
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T·孙
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Abstract

本申请案涉及用于电流积分斜坡DAC稳定辅助电路的修整控制电路。一种斜坡产生器包含具有用于产生斜坡信号的输出的运算放大器。积分电流源经耦合到所述运算放大器的第一输入，且参考电压经耦合到所述运算放大器的第二输入。反馈电容器经耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间。监测电路经耦合到所述运算放大器的所述第一及第二输入以响应于所述第一及第二输入的比较而产生输出标记。修整控制电路经配置以响应于所述输出标记而产生修整信号。辅助电流源经配置以响应于由所述修整控制电路产生的所述修整信号而将辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。

Description

用于电流积分斜坡DAC稳定辅助电路的修整控制电路
技术领域
本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排它性地涉及一种图像传感器中的斜坡产生器。
背景技术
图像传感器已变得无处不在且现在被广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像机中以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更广范围的电子装置中，可期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功率消耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标等。用于制造图像传感器的技术继续高速发展。例如，对于更高分辨率及更低功率消耗的需求已鼓励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的图像光入射于图像传感器上而操作。图像传感器包含具有吸收入射图像光的部分并在吸收图像光之后产生图像电荷的光敏元件(例如光电二极管)的像素阵列。由像素光生的图像电荷可作为依据入射图像光而变化的列位线上的模拟输出图像信号来测量。换句话说，产生的图像电荷量与图像光的强度成正比，图像光作为模拟信号从列位线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)常用于CMOS图像传感器(CIS)中以通过图像传感器将电荷转换为电荷的数字表示。ADC基于图像电荷信号与参考电压信号的比较来产生电荷的数字表示。参考电压信号通常可为由斜坡产生器提供的斜坡信号，且比较通常可由比较器执行，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，由斜坡产生器产生且由比较器接收的斜坡信号的斜坡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坡信号的斜坡稳定时间可增加最大帧速率及因此图像传感器的性能。
发明内容
本公开的一个方面提供一种斜坡产生器，其包括：运算放大器，其具有第一输入、第二输入及用于产生斜坡信号的输出；积分电流源，其经耦合到所述运算放大器的所述第一输入；参考电压，其经耦合到所述运算放大器的所述第二输入；反馈电容器，其经耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间；辅助电流源，其经耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间；监测电路，其经耦合到所述运算放大器的所述第一及第二输入，其中所述监测电路经配置以响应于所述运算放大器的所述第一及第二输入的比较而产生输出标记；及修整控制电路，其经耦合到所述辅助电流源，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而产生修整信号，其中所述辅助电流源经配置以响应于由所述修整控制电路产生的所述修整信号而将辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。
本公开的另一方面提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其用于接收图像光且作为响应而产生图像电荷电压信号；及读出电路，其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号，且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的数字表示，所述读出电路包含比较器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坡产生器的斜坡信号进行比较，且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述斜坡产生器包括：运算放大器，其具有第一输入、第二输入及用于产生斜坡信号的输出；积分电流源，其经耦合到所述运算放大器的所述第一输入；参考电压，其经耦合到所述运算放大器的所述第二输入；反馈电容器，其经耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间；辅助电流源，其经耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间；监测电路，其经耦合到所述运算放大器的所述第一及第二输入，其中所述监测电路经配置以响应于所述运算放大器的所述第一及第二输入的比较而产生输出标记；及修整控制电路，其经耦合到所述辅助电流源，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而产生修整信号，其中所述辅助电流源经配置以响应于由所述修整控制电路产生的所述修整信号而将辅助电流从所述运算放大器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详尽实施例，其中贯穿各种视图，相同参考数字指代相同部分，除非另外指定。
图1说明根据本发明的教导的包含含有斜坡产生器的读出电路的成像系统的一个实例，所述斜坡产生器具有拥有修整控制电路的斜坡稳定辅助电路。
图2展示根据本发明的教导的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。
图3是说明根据本发明的教导的包含由具有低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的信号的时序图。
图4展示根据本发明的教导的包含具有修整控制电路的实例的低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。
图5是说明包含由包含具有实例修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的信号的时序图。
图6展示根据本发明的教导的包含具有修整控制电路的另一实例的低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。
图7是更详细说明根据本发明的教导的由包含具有实例修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的实例的时序图。
图8是说明根据本发明的教导的用于修整包含在实例电流积分斜坡产生器中的实例低功率斜坡稳定辅助电路的过程的一个实例的流程图。
贯穿图示的若干视图，对应参考符号指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件出于简洁及清楚起见而说明且未必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可相对于其它元件放大以有助于改善对本发明的各种实施例的理解。另外，通常不描绘商业上可行实施例中有用或必要的常见但众所周知的元件以便促进本发明的这些各种实施例的更直观了解。
具体实施方式
本文描述涉及一种包含含有电流积分斜坡产生器的读出电路的成像系统的实例，所述电流积分斜坡产生器具有拥有修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或用其它方法、组件、材料等实践本文中描述的技术。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以免使某些方面不清楚。
贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的参考意指结合实例描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各个地方出现短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”未必均指同一实例。此外，特定特征、结构或特性可在一或多个实例中以任何适合方式组合。
为易于描述，可在本文中使用例如“在…下面”、“在…下方”、“在…上面”、“在…下”、“在…上方”、“上”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“中心”、“中间”等的空间相对术语以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如图中说明。将理解，除了图中描绘的定向外，空间相对术语希望也涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被旋转或翻转，那么被描述为“在其它元件或特征下方”或“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征下”的元件将定向成“在其它元件或特征上方”。因此，示范性术语“在…下方”及“在…下”可涵盖上方及下方的定向两者。装置可以其它方式定向(旋转九十度或按其它定向)且相应地解释本文中使用的空间相对描述词。另外，还将理解，当将元件称为“在两个其它元件之间”时，其可为两个其它元件之间的唯一元件，或还可存在一或多个中介元件。
贯穿本说明书，使用所属领域的若干术语。这些术语具有其所出自的所属领域中的一般意义，除非本文具体定义或其使用背景另有明确指示。应注意，可贯穿本文献互换使用元件名称及符号(例如，Si对硅)；然而，两者具有相同含义。
如将论述，描述包含具有电流积分斜坡产生器的读出电路的成像系统的各种实例，所述电流积分斜坡产生器具有拥有修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路。在各种实例中，斜坡产生器是包含运算放大器的电流积分斜坡产生器，所述运算放大器经配置为具有耦合在运算放大器的输入与输出之间的反馈电容器的积分器。积分电流源还耦合到运算放大器的输入。在实例中，低功率斜坡稳定辅助电路包含耦合在电流积分斜坡产生器的输出与接地之间的辅助电流源。在实例中，低功率斜坡稳定辅助电路将辅助电流从斜坡产生器的输出提供到接地，所述辅助电流在斜坡产生器的输出斜坡信号的斜坡事件或斜坡相位期间接通。为了本公开的目的，应了解，输出斜坡信号的斜坡事件是斜坡信号连续减小的时间。在另一实例中，应了解，输出斜坡信号的斜坡事件也可被视为斜坡信号连续增加的时间。耦合到斜坡产生器的输出的输出电容器通过辅助电流放电，这因此减少由斜坡产生器的输出的负载引起的斜坡信号的斜坡稳定时间，这因此改进最大帧速率及图像传感器性能。在各种实例中，低功率稳定辅助电路用修整控制电路来修整，这因此可根据本发明的教导来调整由低功率稳定辅助电路提供的辅助电流以适应压力、体积、温度(PVT)变化及/或过程变化。
为了说明，图1展示根据本发明的教导的包含含有斜坡产生器的读出电路的成像系统100的一个实例，所述斜坡产生器具有拥有修整控制电路的斜坡稳定辅助电路。如在所说明实例中展示，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，所述像素电路104经布置成行(例如，R1到Ry)及列(例如，C1到Cx)以获取人、地点、对象等的图像数据，所述图像数据可接着用于渲染人、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包含在每一像素电路104中的浮动扩散部，所述图像电荷被转换为图像信号，且接着由读出电路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(经说明)一次读出一行图像数据，或可使用各种其它技术(未说明)读出图像数据，例如同时对所有像素电路104进行串行读出或完全并行读出。
在各种实例中，读出电路106可包含放大电路、模/数转换器(ADC)或其它。在所描绘实例中，ADC 118包含比较器电路116，所述比较器电路经耦合以通过列位线112从像素阵列102接收图像信号。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，包含在比较器电路116中的每一比较器还经耦合以从斜坡产生器114接收斜坡信号140，如展示。在实例中，包含在比较器电路116中的每一比较器可用于基于斜坡信号140与通过位线112接收的图像信号电压电平的比较使用计数器来确定图像信号的数字表示。如下文将进一步详细论述，在各种实例中，斜坡产生器114是电流积分斜坡产生器。在各种实例中，由斜坡产生器114产生且由比较器电路116接收的斜坡信号140的斜坡稳定时间或延迟用低功率稳定辅助电路减小以增加最大帧速率，且因此改进成像系统100的性能。在各种实例中，低功率稳定辅助电路用修整控制电路来修整，这因此可根据本发明的教导来调整由低功率稳定辅助电路提供的辅助电流以适应压力、体积、温度(PVT)变化及/或其它条件。
在实例中，接着可由功能逻辑108接收由ADC 118产生的数字图像数据值。功能逻辑108可简单地存储数字图像数据或甚至通过施加图像后效果(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵数字图像数据。
在一个实例中，控制电路104经耦合到像素阵列102以控制像素阵列102中的多个光电二极管的操作。例如，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以在单个获取窗口期间同时捕获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，使得在连续获取窗口期间依序启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中，图像获取与照明效应(例如闪光)同步。
在一个实例中，成像系统100可包含在数码相机、手机、膝上型计算机或类似物中。另外，成像系统100可经耦合到其它件硬件，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、电输入(键盘、触控显示器、触控板、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。
图2展示根据本发明的教导的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。应了解，图2中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器可为图1中说明的斜坡产生器114的实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。
如图2中展示，电流积分斜坡产生器包含运算放大器224。运算放大器224的第一输入(例如，反相输入)经耦合到积分电流源230以接收积分电流IINT 232。运算放大器224的第二输入(例如，非反相输入)经耦合以接收参考电压VREF 234。在所描绘实例中，开关及电容器236可经耦合到运算放大器224的非反相输入以对运算放大器224的非反相输入处的参考电压VREF 224进行取样及保持。在所描绘实例中，反馈电容器CF 226经耦合到运算放大器224的输出及运算放大器224的反相输入。复位开关228还耦合在运算放大器224的输出与运算放大器224的反相输入之间。图2中描绘的实例展示输出电容器COUT 238经耦合在运算放大器224的输出与接地之间。如所描绘实例中展示，辅助电流源240经耦合在运算放大器224的输出与接地之间。在实例中，斜坡开关244经耦合到辅助电流源240，使得斜坡开关244及辅助电流源240经耦合在运算放大器224的输出与接地之间。
在操作中，辅助电流源240经配置以响应于复位开关228被关断而将辅助电流IASSIST246从运算放大器224的输出传导到接地，这对应于斜坡电压VRAMP 220中发生的斜坡事件。在所描绘实例中，在于斜坡电压VRAMP 220中发生的斜坡事件期间，斜坡开关244也被接通，以便在斜坡事件期间将辅助电流IASSIST 246从运算放大器224的输出传导到接地。电流IC 242表示从输出电容器COUT 238放电的电流，且电流IIN 240表示归因于输出电容器COUT238的放电而将在没有辅助电流源240的情况下由运算放大器224的输出吸收的电流。
具体来说，辅助电流IASSIST 246经配置以在斜坡电压VRAMP 220中的斜坡事件期间在量值上大体上等于输出电容器COUT 238的放电电流IC 242。因此，根据本发明的教导，原本需要由运算放大器224的输出吸收的输入电流IIN 240大体上保持为零，且运算放大器224无需重新稳定。因而，根据本发明的教导，斜坡电压VRAMP 220更接近于理想斜坡信号，其大体上没有斜坡稳定时间延迟，且在斜坡事件开始时具有更尖锐拐角。
图3是说明根据本发明的教导的包含由具有低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的信号的时序图。应了解，图3的时序图中说明的信号可为在图2中描绘的电流积分斜坡产生器中发现的信号的实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。具体来说，所描绘实例展示斜坡信号RAMP 344、复位信号RESET 328、斜坡电压信号VRAMP 320、输入电流IIN 340、电容器电流IC 342、辅助电流IASSIST346及电源线电流IAVDD 348。
如图3中描绘的实例中展示，在斜坡事件之前的时间T0将斜坡电压信号VRAMP 320初始化为电压VCVDN。在时间T1，斜坡事件开始，其被展示为斜坡信号RAMP 344转变为高电平(例如“1”)，且复位信号RESET 328转变为低电平(例如“0”)。在实例中，过渡到高电平(例如，“1”)的斜坡信号RAMP 344接通斜坡开关244，且过渡到低电平(例如，“0”)的复位信号RESET 328关断复位开关228，在图2中描绘的实例中展示。因而，斜坡事件在时间T1在斜坡电压信号VRAMP 320中开始，其中电压斜降，如展示。如将论述，在辅助电流IASSIST 346经配置为大体上等于电容器电流IC 342以使输出电容器COUT 238放电的情况下，斜坡电压信号VRAMP320在时间T1具有尖锐拐角，且开始线性斜降，大体上没有斜坡稳定时间延迟，如用理想斜坡信号384指示。应了解，在没有提供辅助电流IASSIST 346的辅助电流源240的情况下，将归因于输出电容器COUT 238的放电而出现非理想斜坡信号386。
具体来说，在时间T1，当斜坡事件或斜坡相位在斜坡电压信号VRAMP 320中开始时，积分电流IINT 332通过反馈电容器CF 326，且斜坡电压信号VRAMP 320开始斜降。此时，输出电容器COUT 338需要用电容器电流IC 342放电。在具有提供具有大体上等于电容器电流IC 342的量值的辅助电流IASSIST 246的辅助电流源240的情况下，由运算放大器224的输出吸收的输入电流IIN 340大体上保持为零，这在时间T1实现理想斜坡信号384，如展示。因此，应了解，在时间T1，辅助电流IASSIST 346、输入电流IIN 340及斜坡电压信号VRAMP 320可根据以下方程式表示：
IIN(t)＝0, (4)
关于方程式(3)中描述的辅助电流IASSIST 346，应注意，输出电容器COUT 338的电容值可包含由多晶硅电容器提供的电容以及耦合到运算放大器224的输出的源极跟随器晶体管的栅极到源极电容。另外，反馈电容器CF 226的电容值可包含由耦合在运算放大器224的反相输入与输出之间的金属氧化物金属电容器提供的电容。因此，应了解，当修整辅助电流源240时，也应考虑可能发生的过程变化。
在操作中，应进一步了解，在斜坡信号RAMP 344经配置以在非斜坡事件期间(例如，在时间T0)或在时间T1的斜坡事件之前关闭的情况下，归因于辅助电流IASSIST 346的额外功率消耗因斜坡开关244在非斜坡事件期间(例如，在时间T0)关断而节省。此外，如图3中展示，还应了解，电源线电流IAVDD 348在非斜坡事件期间(例如，在时间T0)及斜坡事件期间(例如，在时间T1)保持大体上恒定或不变，这是因为辅助电流源经耦合在运算放大器224的输出与接地之间，而不是耦合在电源线(例如，AVDD)与运算放大器224的输出之间。
图4展示根据本发明的教导的包含具有修整控制电路的实例的低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。应了解，图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器可为图1中说明的斜坡产生器114的另一实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。应进一步了解，图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器与图2中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器共有许多相似之处。
例如，如图4中展示，电流积分斜坡产生器包含运算放大器424。运算放大器424的第一输入(例如，反相输入)经耦合到积分电流源430以接收积分电流IINT 432。运算放大器424的第二输入(例如，非反相输入)经耦合以接收参考电压VREF 434。在所描绘实例中，开关及电容器436可经耦合到运算放大器424的非反相输入以对运算放大器424的非反相输入处的参考电压VREF 424进行取样及保持。在所描绘实例中，反馈电容器CF 426经耦合到运算放大器424的输出及运算放大器424的反相输入。复位开关428还耦合在运算放大器424的输出与运算放大器424的反相输入之间。图4中描绘的实例展示输出电容器COUT 438经耦合在运算放大器424的输出与接地之间。如所描绘实例中展示，辅助电流源440经耦合在运算放大器424的输出与接地之间。在实例中，斜坡开关444经耦合到辅助电流源440，使得斜坡开关444及辅助电流源440经耦合在运算放大器424的输出与接地之间。
在操作中，辅助电流源440经配置以响应于复位开关428被关断而将辅助电流IASSIST446从运算放大器424的输出传导到接地，这对应于斜坡电压VRAMP 420中发生的斜坡事件。在所描绘实例中，在于斜坡电压VRAMP 420中发生的斜坡事件期间，斜坡开关444也被接通，以便在斜坡事件期间将辅助电流IASSIST 446从运算放大器424的输出传导到接地。电流IC 442表示从输出电容器COUT 438放电的电流，且电流IIN 440表示归因于输出电容器COUT438的放电而将在没有辅助电流源440的情况下由运算放大器424的输出吸收的电流。
图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器与图2中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器之间的一些区别在于，图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器还包含监测电路450及修整控制电路460。在图4中描绘的实例中，辅助电流源440经耦合以响应于响应于监测电路450从修整控制电路460接收的修整信号462来进行修整，以便在斜坡电压VRAMP 420中的斜坡事件期间将辅助电流IASSIST 446修整到在量值上大体上等于输出电容器COUT 438的放电电流IC 442。因此，根据本发明的教导，原本需要由运算放大器424的输出吸收的输入电流IIN 440大体上保持为零，且运算放大器424无需重新稳定。因而，根据本发明的教导，斜坡电压VRAMP 420更接近于理想斜坡信号，其大体上没有稳定时间延迟，且在斜坡事件开始时具有更尖锐拐角。
如图4中描绘的实例中展示，监测电路450经耦合到运算放大器424的反相及非反相输入。在实例中，监测电路450包含比较器452，所述比较器452经配置以响应于运算放大器424的反相及非反相输入的比较而产生输出标记FLAG 454。修整控制电路460经耦合到监测电路450及辅助电流源440。在一个实例中，比较器452通过第一开关sw0456及第二开关sw1 458耦合到运算放大器424的反相及非反相输入，如展示。在操作中，修整控制电路460经配置以响应于由监测电路450产生的输出标记FLAG 454而产生修整信号462，所述输出标记FLAG 454由比较器452响应于运算放大器424的反相及非反相输入的比较而产生。因此，辅助电流源440经配置以响应于由修整控制电路460产生的修整信号462而通过辅助电流源440修整或调整从运算放大器424的输出传导到接地的辅助电流IASSIST 446。
如图4中描绘的实例中展示，修整控制电路460包含锁存器或触发器464，所述锁存器或触发器464具有经耦合以从监测电路450接收输出标记FLAG 454的时钟输入。在实例中，触发器464具有耦合到触发器464的Q bar(Qb)输出的D输入。在实例中，触发器464的Qb输出是锁存启用信号latch_en 466，其经耦合以在修整控制电路460的修整存储器468的写入启用信号WR_EN输入处被接收。
在一个实例中，修整控制电路460的修整存储器可用经配置以存储修整代码470的修整寄存器来实施。在一个实例中，修整代码470可被初始化为预置代码，所述预置代码接着可递增(例如，“+1”)，如展示，直到锁存启用信号latch_en 466响应于从监测电路450的比较器452接收的输出标记FLAG 454而翻转(例如，0到1或1到0)。在另一实例中，应了解，修整电路的逻辑可经反转，使得修整代码470递减(例如“-1”)或以其它方式调整，直到锁存启用信号latch_en 466响应于响应于运算放大器424的反相及非反相输入的比较而从监测电路450的比较器452接收的输出标记FLAG 454翻转(例如，0到1或1到0)。
根据本发明的教导，一旦锁存启用信号latch_en 466已响应于比较器452的输出标记FLAG 454翻转(例如，0到1或1到0)而翻转(例如，0到1或1到0)，便设置修整代码470，接着将所述修整代码470保存在修整存储器468中，且用于在产生辅助电流IASSIST446时经由修整信号462控制或修整辅助电流源440。
图5是说明根据本发明的教导的包含由包含具有实例修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的信号的时序图。应了解，图5的时序图中说明的信号可为在图4中描绘的电流积分斜坡产生器中发现的信号的实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。具体来说，所描绘实例展示斜坡信号RAMP 544、复位信号RESET 528、斜坡电压信号VRAMP 520及输出标记信号FLAG 554。
如图5中描绘的实例中展示，在斜坡事件之前的时间T0将斜坡电压信号VRAMP 520初始化为电压VCVDN。在时间T1，斜坡事件开始，其被展示为斜坡信号RAMP 544转变为高电平(例如“1”)，且复位信号RESET 528转变为低电平(例如“0”)。在实例中，过渡到高电平(例如，“1”)的斜坡信号RAMP 544接通斜坡开关444，且过渡到低电平(例如，“0”)的复位信号RESET 528关断复位开关428，在图4中描绘的实例中展示。因而，斜坡事件在时间T1在斜坡电压信号VRAMP 520中开始，其中电压斜降，如展示。
在一个实例中，当斜坡信号RAMP转变为高电平(例如，“1”)时，第一开关sw0 456及第二开关sw1 458也在时间T1接通。因而，监测电路450开始监测运算放大器424的反相及非反相输入。此时，假设在时间T1启用修整存储器468的写入启用输入WR_EN，那么修整代码470从初始值递增，直到输出标记FLAG 554从低电平翻转到高电平(例如，0到1)的时间T2。在时间T2，修整代码470被记录或保存在修整存储器468中。在各种实例中，根据本发明的教导，所记录或保存的修整代码470可在随后或不同时间作为默认值写回到修整存储器468中。
图6展示根据本发明的教导的包含具有修整控制电路的另一实例的低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器的示意图的一个实例。应了解，图6中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器可为图1中说明的斜坡产生器114的另一实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。应进一步了解，图6中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器与图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器共有许多相似之处。
例如，如图6中展示，电流积分斜坡产生器包含运算放大器624。运算放大器624的第一输入(例如，反相输入)经耦合到积分电流源630以接收积分电流IINT 632。运算放大器624的第二输入(例如，非反相输入)经耦合以接收参考电压VREF 634。在所描绘实例中，开关及电容器636可经耦合到运算放大器624的非反相输入以对运算放大器624的非反相输入处的参考电压VREF 624进行取样及保持。在所描绘实例中，反馈电容器CF 626经耦合到运算放大器624的输出及运算放大器624的反相输入。复位开关628还耦合在运算放大器624的输出与运算放大器624的反相输入之间。图6中描绘的实例展示输出电容器COUT 638经耦合在运算放大器624的输出与接地之间。如所描绘实例中展示，辅助电流源640经耦合在运算放大器624的输出与接地之间。在实例中，斜坡开关644经耦合到辅助电流源640，使得斜坡开关644及辅助电流源640经耦合在运算放大器624的输出与接地之间。
在操作中，辅助电流源640经配置以响应于复位开关628被关断而将辅助电流IASSIST646从运算放大器624的输出传导到接地，这对应于斜坡电压VRAMP 620中发生的斜坡事件。在所描绘实例中，在于斜坡电压VRAMP 620中发生的斜坡事件期间，斜坡开关644也被接通，以便在斜坡事件期间将辅助电流IASSIST 646从运算放大器624的输出传导到接地。电流IC 642表示从输出电容器COUT 638放电的电流，且电流IIN 640表示归因于输出电容器COUT438的放电而将在没有辅助电流源640的情况下由运算放大器624的输出吸收的电流。
类似于图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器，图6中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器还包含耦合到运算放大器624的反相及非反相输入的监测电路650。在实例中，监测电路650包含比较器652，所述比较器652经配置以响应于运算放大器624的反相及非反相输入的比较而产生输出标记FLAG 654。在一个实例中，比较器452通过第一开关sw0 456及第二开关sw1 458耦合到运算放大器424的反相及非反相输入，如展示。在各种实例中，由监测电路650产生的输出标记FLAG 654可由修整控制电路(例如，举例来说，图4中展示的修整控制电路460)接收以产生修整代码。
图6中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器与图4中展示的具有低功率斜坡稳定辅助电路的电流积分斜坡产生器之间的区别之一在于，图6中展示的修整控制电路660包含经配置以存储或预加载预定修整代码670的修整存储器668。在一个实例中，修整代码670可为先前由修整控制电路460响应于由监测电路450产生的输出标记FLAG 454而产生的修整代码470。因此，在各种实例中，修整控制电路660可被实施为每一裸片的一次性可编程存储器，其包含具有低功率斜坡稳定辅助电路的一或多个电流积分斜坡产生器，如图6中展示。在各种实例中，修整控制电路660可在裸片内部或外部。在实例中，修整代码670因此可融合到修整控制电路660的修整存储器668中。
图7是更详细说明根据本发明的教导的由包含具有实例修整控制电路的低功率斜坡稳定辅助电路的实例电流积分斜坡产生器产生的斜坡信号的实例的时序图。应了解，图7的时序图中说明的斜坡信号720的实例可类似于在图4中描绘的电流积分斜坡产生器中发现的斜坡信号420的实例或展示图5中说明的斜坡信号520的更多细节的实例，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。
如图7中描绘的实例中展示，在时间T1开始的斜坡事件之前，斜坡信号720在一定电压(例如，约2.1伏)下初始化。在时间T1，斜坡事件开始且斜坡信号720开始斜降，如展示。时间T1之后的斜坡信号786展示由辅助电流源440提供的在没有修整或具有最小修整的斜坡事件期间的斜坡信号720。因而，斜坡信号786是非理想的，其中归因于来自输出电容器COUT 438的电容器电流IC 442的放电电流，由电流IIN 440引起的斜坡稳定时间延迟由运算放大器224的输出吸收。应了解，当在斜坡事件期间存在非理想斜坡信号786时，输出标记FLAG 454尚未翻转(例如，FLAG＝0)。当修整电路460使修整代码470递增(例如，“+1”)时，斜坡信号720在图7中展示的修整方向上改进，直到输出标记FLAG 454翻转(例如，FLAG＝0到FLAG＝1)，如在所展示的斜坡事件期间用理想斜坡信号784展示。图7中描绘的实例还说明在输出标记FLAG 454不翻转，这导致斜坡信号720的过度修整的情况下在斜坡事件期间的斜坡信号720的实例。
图8是说明根据本发明的教导的用于修整实例电流积分斜坡产生器的实例低功率斜坡稳定辅助电路的过程的一个实例的流程图。应了解，图8中描绘的用于修整实例低功率斜坡稳定辅助电路的过程可说明图4中描绘的电流积分斜坡产生器的修整过程，且上文描述的类似命名及编号的元件在下文类似地耦合及运作。
如图8中描绘的实例中展示，处理在处理框872开始，其中初始化修整代码(例如，trim_code＝0x00)，且将锁存启用信号初始化为高值(例如，latch_en＝1)以设置修整存储器的写入启用输入。在决策框874，确定监测电路的输出标记是否已翻转(例如，是否Flag＝1？)。
如果决策框874确定标记已翻转，或Flag＝1，那么在处理框880将修整代码锁存或存储在修整存储器中。接着，在处理框882将锁存启用信号latch_en设置为0，此停用修整存储器的写入启用输入，且处理结束。
在另一实例中，应了解，来自处理框882的处理可代替地在处理框876继续。在此实例中，仅在第一次出现Flag＝1时，修整代码才被锁存或存储在修整存储器中。
返回参考图8中描绘的实例，如果决策框874确定标记尚未翻转，或Flag＝0，那么在处理框876使修整代码递增(例如，trim_code＝trim_code+1)。接着，在决策框878，确定修整代码是否已递增到最大值(例如，trim_code＝0xFF？)。
如果决策框878确定修整代码已递增到最大值(例如，trim_code＝0xFF)，那么处理结束。如果决策框878确定修整代码尚未递增到最大值(例如，trim_code<0xFF)，那么处理循环返回到决策框874。
不希望本发明的所说明实例的上文描述(包含摘要中描述的内容)为详尽性或将本发明限于所公开的精确形式。尽管本文中出于说明性目的描述本发明的特定实例，但相关领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内各种修改是可能的。
依据上文的详细描述可对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应被解释为将本发明限于本说明书中所公开的特定实例。而是，本发明的范围将要完全由所附权利要求书确定，所附权利要求书应根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (26)

1.一种斜坡产生器，其包括：
运算放大器，其具有第一输入、第二输入及用于产生斜坡信号的输出；
积分电流源，其经耦合到所述运算放大器的所述第一输入；
参考电压，其经耦合到所述运算放大器的所述第二输入；
反馈电容器，其经耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间；
辅助电流源，其经耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间；
监测电路，其经耦合到所述运算放大器的所述第一及第二输入，其中所述监测电路经配置以响应于所述运算放大器的所述第一及第二输入的比较而产生输出标记；及
修整控制电路，其经耦合到所述辅助电流源，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而产生修整信号，其中所述辅助电流源经配置以响应于由所述修整控制电路产生的所述修整信号而将辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。
2.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中由所述修整电路产生的所述修整信号包括经配置以控制由所述辅助电流源产生的所述辅助电流的修整代码。
3.根据权利要求2所述的斜坡产生器，其中所述修整控制电路包括经配置以存储所述修整代码的修整存储器，其中所述修整电路经配置以响应于存储在所述修整存储器中的所述修整代码而产生所述修整信号。
4.根据权利要求3所述的斜坡产生器，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记具有第一值而调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记具有第二值而不进一步调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码。
5.根据权利要求4所述的斜坡产生器，其中所述修整控制电路进一步包括具有经耦合以接收由所述监测电路产生的所述输出标记的时钟输入的触发器，其中所述触发器的输出经配置以产生经耦合以由所述修整存储器接收的锁存启用标记，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述触发器产生的所述锁存启用标记而不进一步调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码。
6.根据权利要求3所述的斜坡产生器，其中存储在所述修整存储器中的所述修整代码是响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而确定的先前产生的修整代码。
7.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其进一步包括耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间的复位开关，其中所述复位开关经配置以接通以使所述斜坡产生器复位，其中斜坡事件经配置以响应于所述复位开关被关断而在所述运算放大器的所述输出处的所述斜坡信号中产生，其中所述辅助电流源经配置以响应于所述复位开关被关断而将所述辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。
8.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其进一步包括耦合在所述运算放大器的所述第二输入与接地之间的参考电容器。
9.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其进一步包括耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间的输出电容器。
10.根据权利要求9所述的斜坡产生器，其中所述辅助电流大体上等于传导通过所述积分电流源的积分电流乘以所述输出电容器的电容与所述反馈电容器的电容的比率。
11.根据权利要求9所述的斜坡产生器，其中传导通过所述辅助电流源的所述辅助电流大体上等于在经配置以响应于所述复位开关被关断而在所述运算放大器的所述输出处的所述斜坡信号中产生的所述斜坡事件期间来自所述输出电容器的放电电流。
12.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中当所述复位开关经配置以接通以使所述斜坡产生器复位时，所述辅助电流为零。
13.根据权利要求12所述的斜坡产生器，其进一步包括耦合到所述辅助电流源的辅助电流开关，其中所述辅助电流开关经配置以在所述复位开关经配置以接通时被关断，其中所述辅助电流开关经配置以在所述复位开关经配置以关断时被接通。
14.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其用于接收图像光且作为响应而产生图像电荷电压信号；及
读出电路，其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号，且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的数字表示，所述读出电路包含比较器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坡产生器的斜坡信号进行比较，且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述斜坡产生器包括：
运算放大器，其具有第一输入、第二输入及用于产生斜坡信号的输出；
积分电流源，其经耦合到所述运算放大器的所述第一输入；
参考电压，其经耦合到所述运算放大器的所述第二输入；
反馈电容器，其经耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间；
辅助电流源，其经耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间；
监测电路，其经耦合到所述运算放大器的所述第一及第二输入，其中所述监测电路经配置以响应于所述运算放大器的所述第一及第二输入的比较而产生输出标记；及
修整控制电路，其经耦合到所述辅助电流源，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而产生修整信号，其中所述辅助电流源经配置以响应于由所述修整控制电路产生的所述修整信号而将辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。
15.根据权利要求14所述的成像系统，其中由所述修整电路产生的所述修整信号包括经配置以控制由所述辅助电流源产生的所述辅助电流的修整代码。
16.根据权利要求15所述的成像系统，其中所述修整控制电路包括经配置以存储所述修整代码的修整存储器，其中所述修整电路经配置以响应于存储在所述修整存储器中的所述修整代码而产生所述修整信号。
17.根据权利要求16所述的成像系统，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记具有第一值而调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述监测电路产生的所述输出标记具有第二值而不进一步调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码。
18.根据权利要求17所述的成像系统，其中所述修整控制电路进一步包括具有经耦合以接收由所述监测电路产生的所述输出标记的时钟输入的触发器，其中所述触发器的输出经配置以产生经耦合以由所述修整存储器接收的锁存启用标记，其中所述修整控制电路经配置以响应于由所述触发器产生的所述锁存启用标记而不进一步调整存储在所述修整存储器中的所述修整代码。
19.根据权利要求16所述的成像系统，其中存储在所述修整存储器中的所述修整代码是响应于由所述监测电路产生的所述输出标记而确定的先前产生的修整代码。
20.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述斜坡产生器进一步包括耦合在所述运算放大器的所述第一输入与所述输出之间的复位开关，其中所述复位开关经配置以接通以使所述斜坡产生器复位，其中斜坡事件经配置以响应于所述复位开关被关断而在所述运算放大器的所述输出处的所述斜坡信号中产生，其中所述辅助电流源经配置以响应于所述复位开关被关断而将所述辅助电流从所述运算放大器的所述输出传导到接地。
21.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述斜坡产生器进一步包括耦合在所述运算放大器的所述第二输入与接地之间的参考电容器。
22.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述斜坡产生器进一步包括耦合在所述运算放大器的所述输出与接地之间的输出电容器。
23.根据权利要求22所述的成像系统，其中所述辅助电流大体上等于传导通过所述积分电流源的积分电流乘以所述输出电容器的电容与所述反馈电容器的电容的比率。
24.根据权利要求22所述的成像系统，其中传导通过所述辅助电流源的所述辅助电流大体上等于在经配置以响应于所述复位开关被关断而在所述运算放大器的所述输出处的所述斜坡信号中产生的所述斜坡事件期间来自所述输出电容器的放电电流。
25.根据权利要求14所述的成像系统，其中当所述复位开关经配置以接通以使所述斜坡产生器复位时，所述辅助电流为零。
26.根据权利要求25所述的成像系统，其中所述斜坡产生器进一步包括耦合到所述辅助电流源的辅助电流开关，其中所述辅助电流开关经配置以在所述复位开关经配置以接通时被关断，其中所述辅助电流开关经配置以在所述复位开关经配置以关断时被接通。
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