CN210405496U - 涌入电流控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涌入电流控制电路。具有该涌入电流控制电路的图像传感器可包含被布置成行和列的成像像素阵列。为了在最小化功率消耗的同时支持低速操作，图像传感器可在高功率上下文和低功率上下文之间交替。当在高功率上下文和低功率上下文之间转换时，可使用涌入电流限制电路来缓慢地斜线升高或斜线降低偏置电流，以帮助最小化电源电压波动。涌入电流限制电路可使用电流斜坡数模转换器进行数字控制，可实现线性电流斜坡，或者可实现电流反馈斜坡方案。

Description

涌入电流控制电路

技术领域

本实用新型整体涉及图像传感器，具体地涉及采用动态功率上下文切换的图像传感器，并且更具体地，涉及用于在动态上下文切换期间控制涌入电流的涌入电流控制电路。

背景技术

本部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面相关的本领域的各个方面，这些方面在下文有所描述和/或受权利要求书保护。据信，这种讨论有助于向读者提供背景信息，以有利于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述将以这种方式来阅读，而不是承认现有技术。

现代电子设备(诸如蜂窝电话、相机和计算机)常常使用数字图像传感器。图像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素的阵列形成。图像感测像素的阵列通常被布置成像素行和列。每个像素包括光敏层，该光敏层接收入射光子(光)并且将光子转变为电荷。列感测电路通常耦接到每个像素列以便从图像像素读出图像信号。

典型的图像捕获操作旨在当以较低速度操作时降低功率消耗。对于卷帘快门图像传感器，其中静态图片或视频帧不是通过获取整个帧的快照而捕获的，而是通过逐行快速地跨帧扫描来捕获的，降低功率消耗的一种方法是保持读出速度(或“线速率”)与全速模式相同，但在两个读取周期之间关闭模拟偏置电流。实际上，这引入了低功率“虚拟线”以填满增加的帧时间。

卷帘快门读出指针应与高功率状态重叠。在虚拟线期间，图像传感器可切换至较低功率状态。高功率状态和低功率状态之间的过渡有时被称为“动态功率上下文切换”。然而，根据所选择的集成时间，滚动集成开始时间可能与高功率和/或低功率状态重叠。在动态功率上下文切换事件期间对电源网络的影响可能相当有害，并且通常会导致尖峰和振荡。因此，在集成期间，像素可能不经意地对暗参考水平进行取样。

本文所述的实施方案就是在这种背景下出现的。

实用新型内容

本实用新型提出了一种涌入电流控制电路，包括：输出部，在所述输出部上提供偏置电流；电容器；电流源，所述电流源被配置为对所述电容器充电；源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管具有连接到所述电容器的栅极端子，其中所述输出部处的所述偏置电流与流过所述源极跟随器晶体管的电流的量成比例；和电流减法晶体管，所述电流减法晶体管连接到所述电容器，其中流过所述源极跟随器晶体管的电流的量经由负反馈路径镜像回到所述电流减法晶体管，使得所述电流源对所述电容器充电的速度随着所述偏置电流的增大而减小。

根据本实用新型的技术方案，具有该涌入电流控制电路的图像传感器能够在动态功率上下文切换期间通过该涌入电流控制电路来控制涌入电流，使电源网络处的电压波动/振荡/峰值最小化，并减小在动态功率上下文切换事件期间对电源网络的有害影响，从而降低图像传感器在图像捕获操作期间的功率消耗，提高图像质量。

附图说明

图1为根据一个实施方案的示例性电子设备的示意图。

图2为根据一个实施方案的图像传感器中的示例性图像像素阵列的示意图。

图3为根据一个实施方案的示出动态功率上下文切换的示意图。

图4为示出动态功率上下文切换的时序图。

图5为示出电源网络如何受动态功率上下文切换影响的时序图。

图6A为根据一个实施方案的示例性涌入电流限制电路的电路图，该电路包括数字控制的电流斜坡数模转换器(DAC)。

图6B为根据一个实施方案的示出图6A中所示类型的涌入电流限制电路的操作的时序图。

图7A为根据一个实施方案的示例性涌入电流限制电路的电路图，该电路实现模拟线性电流斜坡。

图7B为根据一个实施方案的示出图7A中所示类型的涌入电流限制电路的操作的时序图。

图8A为根据一个实施方案的示例性涌入电流限制电路的电路图，该电路实现负电流反馈。

图8B为根据一个实施方案的示出图8A中所示类型的涌入电流限制电路的操作的时序图。

图9A为根据一个实施方案的图像传感器的示意图，该图像传感器包括多个偏置上下文组。

图9B为根据一个实施方案的示出在断电时可如何延迟拉高/拉低启用信号以允许偏置电流降至低的时间的时序图。

具体实施方式

本实用新型的实施方案涉及图像传感器，并且更具体地讲，涉及采用动态上下文切换的图像传感器。本领域技术人员应该认识到，本实用新型的示例性实施方案可在缺少一些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本实用新型的实施方案，未详细描述众所周知的操作。

图1是根据本实用新型的一个实施方案的示例性电子设备的示意图。如图1所示，成像系统10可以是便携式成像系统，诸如相机、机动车成像系统、移动电话、摄像机、视频监控系统或任何其他所需的捕获数字图像数据的成像设备。系统10可包括相机模块12，该相机模块12用于将入射光转换成数字图像数据。相机模块12可包括透镜阵列14和一个或多个对应的图像传感器16。一个或多个透镜14和一个或多个图像传感器16可安装在同一封装内，并且可向处理电路18提供图像数据。图像传感器16可包括一个或多个图像传感器，并且透镜阵列14可包括一个或多个对应透镜。

处理电路18可包括一个或多个集成电路(例如，图像处理电路、微处理器、存储设备诸如随机存取存储器和非易失性存储器，等等)，并且可采用与相机模块12分开和/或构成相机模块12的一部分的部件实施(例如，这些部件为电路，这种电路构成包括图像传感器阵列16的集成电路的一部分，或者构成相机模块12内与图像传感器阵列16相关的集成电路的一部分)。如果需要，可使用处理电路18进一步处理并且存储被相机模块12捕获和处理的图像数据。如果需要，已处理图像数据可使用耦接至处理电路18的有线和/或无线通信路径提供给外部设备(如，计算机或其他设备)。

一个或多个图像传感器16中的每个像素可通过为每个图像像素提供滤色器来接收给定颜色的光。用于图像传感器中的图像传感器像素的滤色器可以例如是红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器。可还使用其他滤色器，诸如白色滤色器、双带IR截止滤色器(例如，允许透过可见光以及LED灯发出的某个范围的红外光的滤色器)等等。

图2是图像传感器中的示例性图像像素阵列的示意图。如图2所示，图像传感器(例如，图1的图像传感器16)可包括具有多个像素201(本文有时称为图像像素201或图像传感器像素201)的像素阵列202以及耦接到图像像素阵列202的行控制电路204。行控制电路204可通过对应的行控制线203向像素201提供像素控制信号(例如，行选择信号、像素复位信号、电荷转移信号等)以控制使用阵列202中的图像传感器像素对图像的捕获和读出。

图像传感器16可包括列控制和读出电路212以及控制和处理电路208，该控制和处理电路耦接到行控制电路204和列电路212。列控制电路212可经由多个列线211耦接到阵列202。例如，阵列202中的每列像素201可耦接到相应列线211。对应的模数转换器(ADC)214和列放大器216可插置在每个列线211上以便放大由阵列202捕获的模拟信号并且将所捕获的模拟信号转换为对应的数字像素数据。列控制和读出电路212可耦接到外部硬件，诸如处理电路。列控制和读出电路212可基于从控制和处理电路208接收到的信号来执行列读出。列控制和读出电路212可包括列ADC电路214和列放大器216。

放大器216可被配置为从像素阵列202接收模拟信号(例如，模拟复位或图像电平信号)并且放大模拟信号。模拟信号可包括来自单列像素或来自多列像素的数据，具体取决于应用。ADC 214可从放大器216接收放大的模拟信号，并且可对模拟信号执行模数转换操作以生成数字数据。数字数据可传输到列控制和读出电路212以便处理和读出。

一般来讲，希望在图像捕获操作期间最小化功率消耗，即使当以较低速度(例如，以低帧速率或高帧时间)下操作时也是如此。对于卷帘快门图像传感器，其中静态图片或视频帧不是通过获取整个帧的单个快照而捕获的，而是通过逐行快速地跨帧扫描来捕获的(作为一个示例)，最小化功率消耗的一种方法是保持读出速度(或“线速率”)与全速模式相同，同时在连续读取周期之间关闭模拟偏置电流。这有效地引入了低功率“虚拟线”以填满增加的帧时间。

卷帘快门读出指针应与打开模拟偏置电流的高功率状态重叠。在对应于虚拟线的周期期间，可将图像传感器切换到低功率状态，在该状态下模拟偏置电流被断开。高功率状态和低功率状态之间的过渡有时被称为“动态功率上下文切换”，如图3所示。如图3所示，图像传感器可在低功率上下文(或状态)300与高功率上下文(或状态)302之间切换。在低功率上下文300期间，提供给外围控制电路(例如，列控制和读出电路212以及相关联的列放大器216和ADC214、行控制电路204等)的偏置电流可被驱动至低值。在高功率上下文302期间，提供给外围控制电路的偏置电流可被驱动至其正常高值。

图4为示出动态功率上下文切换的时序图。线400表示卷帘快门图像传感器中不同行的集成开始时间(例如，对于行1-n)，而线402表示阵列中每行的读出指针。因此，对于任何给定行，线400和线402之间的时间段表示集成时间。在图4的示例中，时间t1表示像素阵列中第一行的集成开始时间，而时间t3表示第一行将被读出的时间。因此，介于t1和t3之间的时间段表示集成时间(T集成)，对于图像像素阵列中的每一行，集成时间应该相同。

如图4所示，集成开始事件可与低功率上下文和高功率上下文重叠。在图4中，图像传感器在时间t2处从低功率上下文300切换至高功率上下文302，并且在整个帧已读出之后，在时间t4处从高功率上下文302切换回至低功率上下文300。

图5为示出电源网络如何受动态功率上下文切换影响的时序图。迹线500表示电源网络上的正电源电压，而迹线502表示电源网络上的接地电源电压。在时间t2处，当图像传感器从较低功率状态切换至高功率状态(有时称为“加电”)时，迹线500可从标称电源电压水平Vaa下降至降低的电压水平Vaa'，同时经受波动/振荡504。类似地，迹线502可在经受波动/振荡506的同时从标称接地电源水平Vss上升至升高的电压水平Vss'。当图像传感器从高功率状态切换至低功率状态(有时称为“断电”)时，可也在时间t4处发生相同的电源波动/振荡。

这种在电源网络上的振荡或意外峰值可能导致在集成期间被像素无意地采样的暗参考水平。典型的四晶体管(4T)卷帘快门像素可使用相关的双采样(CDS)方案读出，其中可通过从已知参考水平减去图像信号来消除噪声/偏移。然而，一些卷帘快门像素诸如支持多个增益模式的像素(例如，高动态范围卷帘快门像素)不能完全依赖于CDS，因此像素暗参考水平的任何偏移将在最终输出中可见。此外，由电源电压波动引起的伪影通常难以经由外部固定图案噪声(FPN)校正来校正，因为将需要为帧速率和集成时间的每种组合存储暗参考图像。每次相机配置改变时(即，每当帧速率和集成时间改变时)，用机械快门应用实时偏移校正在大多数应用中是不可接受的解决方案。

根据一个实施方案，提供了一种用于控制和软化功率上下文切换本身的方案，该方案通过以某种方式逐渐斜线升高电流需求来控制和软化功率上下文切换，使得电源网络遭受最小的波动/振荡。通过在动态功率上下文切换期间将涌入偏置电流保持在控制之下，图像质量将通过防止任何快门伪影而得到改善，通过允许系统参与动态功率上下文切换将降低功率消耗，而不必担心降低图像质量，并且由于需要较不复杂的功率管理单元还降低了成本。

图6A为可用于在动态功率上下文切换事件期间逐渐斜线升高偏置电流的示例性涌入电流限制电路600的电路图。涌入电流限制电路600可被视为图像传感器上的控制和处理电路208、列控制电路或行控制电路的一部分。如图6A中所示，电流限制电路600可包括从正电源线602(例如，提供正电源电压Vaa的正电源端子)汲取电流的电流源i_in、电流数模转换器(DAC)608、控制电流DAC 608的斜坡控制器606、与电源线602和地线604(例如，提供接地电压Vss的接地电源线)之间的电流DAC 608串联连接的第一晶体管610、以及耦接到第一晶体管610的第二晶体管612。

晶体管610和612可以是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管、n沟道晶体管或其他合适类型的下拉晶体管。具体地讲，晶体管610可具有栅极端子和与其栅极端子短路的漏极端子，并且有时被称为“二极管连接的”晶体管。晶体管612具有短接到晶体管610的栅极端子的栅极端子和连接至地线604的源极端子。晶体管612的漏极端子充当在其上提供偏置电流i_out的涌入电流限制电路600的输出端口。以这种方式进行配置，偏置电流i_out将镜像流过晶体管610的任何电流(例如，晶体管610和612以“电流镜”布置方式连接)。可将偏置电流i_out提供至图像传感器上的外围控制电路(例如，列控制和读出电路212以及相关联的列放大器216和ADC 214、行控制电路204等)。

斜坡控制器606可具有接收断电信号(pwd)的输入部。图6B示出了示出电流限制电路600的操作的相关波形。当信号pwd被断言时(例如，当pwd在时间t1之前被驱动为高时)，斜坡控制器606被禁用并且可在其输出部处输出恒定的低数字值。当斜坡控制器606输出低数字值时，电流DAC 608可仅将低电流或零电流输出到晶体管610上。由于电流DAC 608未输出任何电流，因此从电路600输出的偏置电流i_out将较低(例如，零安培)。需注意，在这段时间内，断言信号pwd将打开开关614，该开关将晶体管610和612的栅极端子向下拉到地面，从而有效地关闭晶体管610和612两者。

在时间t1处，解除断言信号pwd(例如，pwd被驱动为低)。响应于解除断言信号pwd，斜坡控制器606(例如，能够计数的有限状态机)将在固定时间步骤处输出增大的数字值。这将引导电流DAC 608以离散步进方式开始增大电流量，直到在时间t1'处达到最大数量i_in。这种上升的楼梯电流行为将镜像到输出电流i_out上。当达到i_in时，斜坡控制器606的数字输出应停止增大。此时，高功率状态是完全占用的。需注意，在这段时间内，解除断言信号pwd将立即关闭开关614，这将允许打开晶体管610和612。

当期望切换回到低功率状态时(在时间t2处)，可再次断言信号pwd(例如，pwd被驱动为高)。响应于解除断言信号pwd，斜坡控制器606将在固定时间步骤处输出减小的数字值。这将引导电流DAC 608以离散步进方式开始减小电流量，直到i_out返回到零。这种下降的楼梯电流行为将镜像到输出电流i_out上。此时，低功率状态是完全占用的。需注意，仅在i_out返回到零后，所断言的信号pwd将打开开关614，该开关停用晶体管610和612。这种类型的门控机构可使用(例如)逻辑“或非”门620和“与”门622来实现。逻辑“或非”门620接收来自斜坡控制器606的输出，并且仅当斜坡控制器输出返回到零时才断言其输出。逻辑“与”门622具有接收来自“或非”门620的输出部的信号的第一输入部和接收信号pwd的第二输入部。以此方式配置，当i_out返回到零时并且当信号pwd被断言时，“与”门622将仅打开开关614，如上所述。这仅仅是示例性的。如果需要，可也使用其他类型的启用方案。

斜坡控制器606和电流DAC 608可被配置为支撑多个斜坡轮廓和速度以提供增强的柔韧性。斜线上升和斜线下降轮廓可相同或不同。斜坡轮廓的斜率或“柔软性”可由电流DAC的尺寸确定。例如，通过增大电流DAC 608的尺寸，可增加步骤的数量，这将延长斜坡时间并且因此进一步软化涌入电流。以这种方式使用DAC 608以数字方式向上和向下步进偏置电流可显著地减小电源网络上的波动，这可帮助减少非期望的快门伪影并且改善图像质量。

根据另一个合适的布置方式，图7A示出了实现模拟线性电流斜坡的涌入电流限制电路700。如图7A所示，电流限制电路700可包括从参考电源线703(例如，提供参考电压Vref的正电源线)汲取i_in的电流源、可选择性使用电流源i_in充电或使用电流吸收器i_off放电的电容器C，以及具有第二(-)输入部、输出部和感测电容器C上的电荷量的第一(+)输入部的缓冲器710。电路700可还包括串联耦接在电源线702(例如，提供标称电源电压Vaa的正电源线)和地线704(例如，提供地电压Vss的接地电源线)之间的晶体管712(例如，二极管连接的上拉晶体管)、晶体管714和电阻器R。具体地讲，晶体管714(例如，n型下拉晶体管)具有连接到缓冲器710的输出部的栅极端子和连接到缓冲器710的第二(-)输入部的源极端子(即，节点750)。以此方式连接，在缓冲器710的第一(+)输入部处感测到的电压被转移到晶体管714的源极端子750上。

图7B示出了示出电流限制电路700的操作的相关波形。当信号pwd被断言时(例如，当pwd在时间t1之前被驱动为高时)，开关706被关闭以断开电流源i_in与电容器C的连接，同时开关708被打开以保持电容器C放电。在此期间，应当保持i_out为低(例如，零安培)。

当信号pwd被解除断言时(例如，当pwd在时间t1处被驱动为高以从低功率上下文转换到高功率上下文时)，开关708被关闭并且开关706被打开以对电容器C上的电压进行充电。当电容器C使用电流源i_in充电时，相应地遵循节点750处的电压。当节点750处的电压上升时，流过晶体管712(例如，p型上拉晶体管)的电流将成比例地增大。流过二极管连接的晶体管712的电流将被镜像跨到晶体管716。只要节点750处的电压是低于参考电压水平Vref的某个预定电压偏移726，比较器724将输出低的值，其打开开关718，使得晶体管716可驱动输出节点722。预定电压偏移726可为10mV、50mV、100mV，或一些其他合适的可调电压增量。以此方式操作，输出节点722处的偏置电流i_out将以线性方式斜线升高，如图7B所示。电流斜线升高斜率可通过i_in/(R*C)(作为一个示例)来确定。

输出电流i_out将稳定在Vref/R，其应等于i_in。然而，管芯上电阻器R的值易于失配或随管芯变化。因此，在斜线升高之后，输出分支切换到与原始电流源i_in相同的本机偏置电流i_in_copy将是有益的。为了实现这一点，每当节点750处的电压超过(Vref—偏移)时，其中预定的偏移726可为100mV或一些其他合适的增量，比较器724将输出高值，这将关闭开关718，同时打开开关720以将i_in_copy分支切换到使用中。该分支切换将在时间t1'处导致轻微的短时脉冲干扰790，但偏置电流i_out将稳定在可预测的值i_in_copy。

为了发起向下倾斜(即，当在时间t2处从高功率上下文转换到低功率上下文时)，可重新断言信号pwd。断言信号pwd将关闭开关706并且打开开关708以使用电流吸收器i_off在电容器C上放电。当电容器C使用电流吸收器i_off充电时，节点750处的电压将相应地跟随。当节点750处的电压下降时，流过晶体管712(例如，p型上拉晶体管)的电流将成比例地减小。流过二极管连接的晶体管712的电流将被镜像跨到晶体管716。一旦节点750处的电压下降(Vref—偏移)，比较器将输出低值，这将关闭开关720，同时打开开关718以将晶体管716切换到使用中。该分支切换将在时间t2处导致轻微的短时脉冲干扰792，但随后将允许偏置电流i_out线性斜线降低直到i_out为零。电流斜线降低斜率可通过-i_off/(R*C)(作为一个示例)来确定。

以这种方式线性斜线升高和降低偏置电流可显著地减小电源网络上的波动，这可帮助减少非期望的快门伪影并且改善图像质量。

图7A的电流限制电路700可需要调节器或带隙电压参考以生成参考电压Vref。根据另一个合适的布置方式，图8A示出了实施不依赖于Vref生成的RC型电流反馈斜坡方案的涌入电流限制电路800。如图8A所示，电流限制电路800可包括从正电源线802(例如，提供正电源电压Vaa的正电源线)汲取i_in的电流源、可选择性使用电流源i_in充电或使用电流吸收器i_off放电的电容器C，以及具有连接到电容器C的顶部节点810的栅极的源极跟随器晶体管814(例如，n型晶体管)。电路800可还包括晶体管812(例如，二极管连接的上拉晶体管)和电阻器R，该电阻器与晶体管814串联耦接在电源线802和地线804之间(例如，提供地电压Vss的接地电源线)。以此方式连接，在晶体管814的栅极端子处感测到的电压v_in被转移到晶体管814的源极端子850上。节点850处的电压通常可为低于v_in的一个晶体管阈值电压(即，晶体管814的阈值电压Vth)。

图8B示出了示出电流限制电路800的操作的相关波形。当信号pwd被断言时(例如，当pwd在时间t1之前被驱动为高时)，开关806被关闭以断开电流源i_in与电容器C的连接，同时开关808被打开以保持电容器C放电。在此期间，应当保持i_out为低(例如，零安培)。

当信号pwd被解除断言时(例如，当pwd在时间t1处被驱动为高以从低功率上下文转换到高功率上下文时)，开关808被关闭并且开关806被打开以对电容器C上的电压进行充电。当电容器C使用电流源i_in充电时，将相应地遵循节点850处的电压。当节点850处的电压上升时，流过晶体管812的电流将成比例地增大。流过二极管连接的晶体管812的电流将被镜像跨到晶体管816。流过二极管连接的晶体管812的电流也将使用晶体管818作为i_out镜像到电路800的输出端口。

晶体管816(例如，p型上拉晶体管)与晶体管820(例如，二极管连接的n型下拉晶体管)串联耦接。流过二极管连接的晶体管820的电流量可使用反馈路径826镜像回到晶体管824。晶体管824可与电容器C并联耦接。以这种方式连接，随着偏置电流i_out的量上升，镜像回到晶体管824的电流的量也将随着时间的推移而增大，其用于随时间推移而吸收或减去来自电流源i_in的电荷。因此，晶体管824有时被称为电流减法晶体管。以此方式操作，输出端口处的偏置电流i_out将以非线性RC方式斜线升高，如图8B所示。升高的偏置电流i_out可以是i_in*(1–e^-[(t–t_th_on)/RC])的函数，其中t_th_on是源极跟随器晶体管814实际打开的时间。源极跟随器晶体管814的栅极处的电压v_in将稳定至(R*i_in+Vth)，但偏置电流i_out可自然地稳定至i_in，而与Vaa/R的值无关。因此，既不需要准确的电压参考也不需要电流复制分支，这相对于图7A的实施方式进一步简化了电路复杂性。

为了发起向下倾斜(即，当在时间t2处从高功率上下文转换到低功率上下文时)，可重新断言信号pwd。断言信号pwd将关闭开关806并且打开开关808以使用电流吸收器i_off在电容器C上放电。当电容器C使用电流吸收器i_off充电时，节点850处的电压将相应地跟随。当节点850处的电压下降时，流过晶体管812的电流将成比例地减小。流过二极管连接的晶体管812的电流将被镜像跨到晶体管816，该电流将经由晶体管816和820以及电流反馈路径826镜像回到晶体管824。因此，随着时间的推移，跨电容器C的累积电流放电量将会下降。以此方式操作，输出端口处的偏置电流i_out将以RC时间稳定的方式斜线下降。下降偏置电流i_out可以是i_off*(1–e^-[(t–t2)/RC])的函数，其中t2是放电开始的时间。源极跟随器晶体管814的栅极处的电压v_in将最终下降，并且偏置电流i_out可被驱动为低至t_th_off，即当源极跟随器晶体管814实际关闭时。

以这种方式使用负电流反馈斜线升高和降低偏置电流可显著地减小电源网络上的波动，这可帮助减少非期望的快门伪影并且改善图像质量。“软”功率转换是内部偏置系统固有的，内部偏置系统由电阻器R和电容器C的组合来简单限定。

图9A为根据一个实施方案的图像传感器的示意图，该图像传感器包括多个偏置上下文组。如图9A所示，主偏置电流生成电路或全局偏置电流生成电路902可向各种上下文组提供电流源i_in。一般来讲，图像传感器16可具有两个上下文组、单个上下文组、多于两个上下文组、2至10个偏置上下文组、或多于10个偏置上下文组。每个上下文组可具有其自身的电流斜坡电路900(例如，结合图6至图8所述的类型的涌入电流限制电路)，该电路接收来自主偏置电流生成器9-2和独立的断电控制信号的i_in。例如，第一上下文组可由第一断电控制信号pwd_context_1控制，而第二上下文组可由第二断电控制信号pwd_context_2控制。电流斜坡电路900可用于向与每个上下文组相关联的电路904提供偏置电流i_out。

仍然参见图9A，电路904可还耦接到开关910和912。开关910可用作停用下拉电流路径的“拉低”开关，而开关912用作“拉高”开关，其在低功率上下文期间停用电路904中的上拉电流路径。图9B为示出如何在动态功率切换事件期间控制拉高/拉低启用信号的时序图。在时间t1处，解除断言pwd_context，使得允许图像传感器从低功率状态转换到高功率状态。随后在时间t1'处断言启用信号，该信号关闭所有拉高和拉低开关，使得偏置电流i_out被允许缓慢斜线升高，并且允许电路904接收偏置电流i_out并且按预期正常工作。

在时间t2处，重新断言pwd_context，使得图像传感器从高功率状态转变回到低功率状态。在解除断言启用信号之前，应当允许偏置电流i_out降至低(在时间t3处)。换句话讲，使启用信号的解除断言延迟至时间t4。在时间t4处，启用信号被解除断言，其打开所有拉高和拉低开关910，使得电路904被停用。

本文所述的技术通常适用于卷帘快门图像传感器，但通常可延伸以支持用于任何电子应用的动态功率上下文切换，其中希望控制涌入电流并且应当最小化电源网络处的电压波动/振荡/峰值。如果需要，可翻转所有极性(例如，可反转n型晶体管和p型晶体管)。尽管以特定顺序描述了操作方法，但应当理解，可在所述操作之间执行其他操作，所述操作可被调整以使得它们在稍有不同的时间处发生，或者所述操作可分布在允许以与处理相关联的各种间隔执行处理操作的系统中，只要以期望的方式执行覆盖操作的处理。

在各种实施方案中，图像传感器具有涌入电流控制/限制电路，其包括在其上提供偏置电流的输出部、电容器、被配置为对电容器充电的电流源、具有连接到电容器的栅极端子的源极跟随器晶体管、以及连接到电容器的电流减法晶体管。偏置电流与流过源极跟随器晶体管的电流的量成比例。流过源极跟随器晶体管的电流的量经由负反馈路径镜像回到电流减法晶体管，使得电流源对所述电容器充电的速度随着偏置电流的增大而减小。

在各种实施方案中，图像传感器具有涌入电流限制电路，其包括在其上提供偏置电流的输出部、电容器、被配置为对电容器充电的电流源、被配置为感测电容器上的电荷的量的缓冲器、以及具有连接到缓冲器的栅极端子的下拉晶体管。偏置电流与流过下拉晶体管的电流的量成比例，并且偏置电流以线性模拟方式斜线升高。电流限制电路还包括被配置为镜像流过下拉晶体管的电流的第一上拉分支、被配置为接收电流源的副本的第二上拉分支、以及确定第一上拉分支还是第二上拉分支连接到输出部的比较器。

在各种实施方案中，图像传感器具有涌入电流限制电路，其包括第一二极管连接的晶体管、被配置为镜像流过第一晶体管的电流的量的第二晶体管、被配置为向第一晶体管提供可变量的电流的电流数模转换器、以及斜坡控制器，该斜坡控制器被配置为接收断电信号并且将增大的数字比特输出到电流数模转换器，使得偏置电流以步进或阶梯方式斜线升高。

根据一个实施方案，提供了一种涌入电流控制电路，其包括在其上提供偏置电流的输出部、电容器、被配置为对电容器充电的电流源、具有连接到电容器的栅极端子的源极跟随器晶体管(其中输出部处的偏置电流与流过源极跟随器晶体管的电流的量成比例)以及连接到电容器的电流减法晶体管。流过源极跟随器晶体管的电流的量经由负反馈路径可镜像回到电流减法晶体管，使得电流源对电容器充电的速度随着偏置电流的增大而减小。

根据另一个实施方案，电容器和电流减法晶体管任选地并联连接。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括电流吸收器，电流吸收器被配置为使电容器放电，其中电流源和电流吸收器中的至多一者在任何时间点处主动连接到所述电容器。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括与电流源串联连接的第一开关和与电流吸收器串联连接的第二开关，其中第一开关和第二开关由断电信号控制。

根据另一个实施方案，偏置电流任选地以非线性模拟方式斜线升高。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括与源极跟随器晶体管串联连接的电阻器。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括与源极跟随器晶体管串联连接的第一上拉晶体管，其中第一上拉晶体管为二极管连接的。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括镜像第一上拉晶体管的电流的第二上拉晶体管和与第二上拉晶体管串联连接的下拉晶体管，其中下拉晶体管为二极管连接的。

根据另一个实施方案，下拉晶体管和电流减法晶体管任选地具有彼此短路的栅极端子。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括镜像第一上拉晶体管的电流的第三上拉晶体管，其中偏置电流流过第三上拉晶体管。

根据一个实施方案，提供了一种涌入电流控制电路，其包括在其上提供偏置电流的输出部、电容器、被配置为对电容器充电的电流源、被配置为感测电容器上的电荷量的缓冲器、以及具有连接到缓冲器的栅极端子的下拉晶体管，其中输出部处的偏置电流与流过下拉晶体管的电流的量成比例，并且其中偏置电流以线性模拟方式斜线升高。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括电流吸收器，所述电流吸收器被配置为使所述电容器放电，其中所述电流源和所述电流吸收器中的至多一者在任何时间点处主动连接到所述电容器。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括与电流源串联连接的第一开关和与电流吸收器串联连接的第二开关，其中第一开关和第二开关由断电信号控制。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括比较器，比较器具有连接到下拉晶体管的第一输入部和被配置为接收参考电压的第二输入部。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括被配置为镜像流过下拉晶体管的电流的第一上拉分支和被配置为接收电流源的副本的第二上拉分支，其中第一和第二上拉分支中的所选择的一个连接到输出部。

根据另一个实施方案，比较器任选地被配置为确定第一上拉分支还是第二上拉分支连接到输出部。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括插置在比较器的第二输入部处的可调电压偏移。

根据一个实施方案，提供了一种涌入电流控制电路，其包括二极管连接的第一晶体管、被配置为镜像流过第一晶体管的电流的量的第二晶体管、以及被配置为向第一晶体管提供可变量的电流的电流数模转换器。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括斜坡控制器，该斜坡控制器被配置为接收断电信号并且将增加的数字比特输出到电流数模转换器，使得偏置电流以步进方式斜线升高。

根据另一个实施方案，涌入电流控制电路任选地还包括连接到第一晶体管和第二晶体管的栅极端子的开关，其中开关也由断电信号控制。

前述内容仅仅是对本实用新型原理的示例性说明，并且本领域技术人员可以进行多种修改。上述实施方案可单独实施或以任意组合方式实施。

Claims (10)

1.一种涌入电流控制电路，其特征在于，包括：

输出部，在所述输出部上提供偏置电流；

电容器；

电流源，所述电流源被配置为对所述电容器充电；

源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管具有连接到所述电容器的栅极端子，其中所述输出部处的所述偏置电流与流过所述源极跟随器晶体管的电流的量成比例；和

电流减法晶体管，所述电流减法晶体管连接到所述电容器，其中流过所述源极跟随器晶体管的电流的量经由负反馈路径镜像回到所述电流减法晶体管，使得所述电流源对所述电容器充电的速度随着所述偏置电流的增大而减小。

2.根据权利要求1所述的涌入电流控制电路，其中，所述电容器和所述电流减法晶体管并联连接。

3.根据权利要求1所述的涌入电流控制电路，其中，还包括：

电流吸收器，所述电流吸收器被配置为使所述电容器放电，其中所述电流源和所述电流吸收器中的至多一者在任何时间点主动连接到所述电容器。

4.根据权利要求3所述的涌入电流控制电路，其中，还包括：

第一开关，所述第一开关与所述电流源串联连接；和

第二开关，所述第二开关与所述电流吸收器串联连接，其中所述第一开关和所述第二开关由断电信号控制。

5.根据权利要求1所述的涌入电流控制电路，其中，所述偏置电流以非线性模拟方式斜线升高。

6.根据权利要求1所述的涌入电流控制电路，还包括：

电阻器，所述电阻器与所述源极跟随器晶体管串联连接。

7.根据权利要求6所述的涌入电流控制电路，其中，还包括：

第一上拉晶体管，所述第一上拉晶体管与所述源极跟随器晶体管串联连接，其中所述第一上拉晶体管为二极管连接的。

8.根据权利要求7所述的涌入电流控制电路，其中，还包括：

第二上拉晶体管，所述第二上拉晶体管镜像所述第一上拉晶体管的所述电流；和

下拉晶体管，所述下拉晶体管与所述第二上拉晶体管串联连接，其中所述下拉晶体管为二极管连接的。

9.根据权利要求8所述的涌入电流控制电路，其中，所述下拉晶体管和所述电流减法晶体管具有彼此短路的栅极端子。

10.根据权利要求9所述的涌入电流控制电路，其中，还包括：

第三上拉晶体管，所述第三上拉晶体管镜像所述第一上拉晶体管的所述电流，其中所述偏置电流流过所述第三上拉晶体管。

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