CN212969863U - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型题为“用于列沉降加速的具有升压电流控制电路的图像传感器”。本实用新型提供了一种图像传感器，该图像传感器可包括被布置成行和列的成像像素阵列。每个成像像素列可耦接到相应列输出线。每个列输出线可耦接到相应第一电流源。为了减小列输出线的沉降时间，每个列输出线可在读出期间选择性地耦接到相应第二电流源。升压电流控制电路可控制将来自第二电流源的电流施加到列输出线的晶体管。升压电流控制电路可包括比较器，该比较器将成像像素的实际电流与针对成像像素的目标电流进行比较。逻辑电路可使用比较器的输出来控制升压电流使能晶体管、读出放大器的增益和/或双转换增益晶体管。

Description

图像传感器
本申请要求于2019年6月12日提交的临时专利申请62/860,308的权益和于2019年10月4日提交的临时专利申请62,910,627的权益，两个申请全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本实用新型整体涉及成像设备，并且更具体地讲，涉及用于像素读出的具有列线的成像传感器。
背景技术
图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。
随着图像传感器的像素分辨率和帧率两者均增大，可用于从图像传感器中的每行读出信号的时间的量减小。如果不小心，则可能没有足够的时间以从图像传感器正确读出信号。在这些情况下，信号可能不期望地衰减，或者可能需要不期望的大功率消耗水平来读出不衰减的信号。
因此，将期望能够提供改进的读出技术，该读出技术允许在短时间帧期间对未衰减的信号进行采样。
实用新型内容
根据本公开的一个方面，提供有一种图像传感器，包括：成像像素；列输出线，所述列输出线耦接到成像像素列；电流源；放大器，所述放大器具有耦接到所述列输出线的第一输入和输出；模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器具有耦接到所述放大器的所述输出的第二输入；和控制电路，所述控制电路被配置为：在读出期间将所述电流源选择性地耦接到所述列输出线；以及调节所述放大器的增益。
优选地，所述控制电路包括比较器，所述比较器具有耦接到所述成像像素列的第一输入端子和耦接到附加电流源的第二输入端子，其中所述图像传感器还包括：晶体管，所述晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间，其中在读出期间将所述电流源选择性地耦接到所述列输出线包括在读出期间选择性地使所述晶体管生效，并且其中所述控制电路包括逻辑电路，所述逻辑电路接收来自所述比较器的输出并向所述晶体管的栅极端子提供控制信号。
优选地，所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的所述输出来调节所述放大器的所述增益。
优选地，所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的所述输出翻转的时间来调节所述放大器的所述增益。
优选地，所述控制电路包括比较器，所述比较器将实际电流与目标电流进行比较，并且其中所述控制电路被配置为当所述实际电流小于所述目标电流时，在读出期间将所述电流源耦接到所述列输出线。
优选地，所述控制电路包括比较器，所述比较器将实际电流与目标电流进行比较，并且其中所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的输出来调节所述放大器的所述增益。
优选地，所述电流源是第一电流源，并且其中所述图像传感器还包括：第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述第一电流源和所述列输出线之间；第二电流源；和第二晶体管，所述第二晶体管插置在所述第二电流源和所述列输出线之间。
优选地，所述图像传感器还包括：第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间；和第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述列输出线和地之间。
根据本公开的再一个方面，提供有一种图像传感器，包括：成像像素，其中所述成像像素中的成像像素包括：光敏区域；浮动扩散区；转移晶体管，所述转移晶体管耦接在所述光敏区域和所述浮动扩散区之间；电容器；和双转换增益晶体管，所述双转换增益晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述电容器之间；列输出线，所述列输出线耦接到包括所述成像像素的成像像素列；以及控制电路，其中所述控制电路包括将实际电流与目标电流进行比较的比较器，并且其中所述控制电路被配置为基于所述比较器的输出在读出期间控制所述双转换增益晶体管。
根据本公开的又一个方面，提供有一种图像传感器，包括：成像像素阵列；列输出线，所述列输出线耦接到成像像素列；电流源；第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间；第二晶体管，所述第二晶体管插置在所述列输出线和地之间；以及控制电路，所述控制电路被配置为基于实际电流和目标电流之间的比较来在读出期间选择性地使所述第一晶体管生效。
附图说明
图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。
图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的示例性像素阵列以及相关联的读出电路的示意图。
图3是根据一个实施方案的具有成像像素和升压电流控制电路的示例性图像传感器的示意图。
图4是根据一个实施方案的示例性图像传感器的示意图，其示出图3的升压电流控制电路可如何包括比较器和逻辑电路。
图5是根据一个实施方案的用于在读出期间操作图4所示类型的图像传感器的示例性步骤的流程图。
图6是根据一个实施方案的具有钳位电路以及升压电流控制电路的示例性图像传感器的示意图。
图7是根据一个实施方案的具有电流感测电路和附加读出电路的示例性图像传感器的示意图，该电流感测电路用于控制耦接到列输出线的电流源。
图8是根据一个实施方案的具有电流感测电路的示例性图像传感器的示意图，该电流感测电路用于控制耦接到列输出线的升压电流源。
图9是根据一个实施方案的具有预充电晶体管和电流感测电路的示例性图像传感器的示意图，该电流感测电路用于控制耦接到列输出线的电流源。
图10是根据一个实施方案的具有电流感测电路的示例性图像传感器的示意图，该电流感测电路用于控制双转换增益模式。
具体实施方式
本实用新型的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本实用新型的示例性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。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。
电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件生成的电荷相对应。
图1是示例性成像和响应系统的示意图，该系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1的系统100可以是电子设备，诸如相机、移动电话、摄像机、或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。
如图1所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个透镜。
相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者，在给定图像传感器阵列集成电路中可以有不同类型的图像传感器。在图像捕获操作期间，每个透镜可将光聚集到相关联的图像传感器14上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(例如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟-数字转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。
可以将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像处理和数据格式化电路16。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图像专家组格式或简称JPEG格式)。在典型布置方式(有时称为片上系统(SOC)布置方式)中，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16在共用半导体衬底(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)上实现。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可以形成在单独半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可以形成在已堆叠的单独衬底上。
成像系统10(例如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20。主机子系统20可包括处理软件，该处理软件用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中物体的距离、过滤或以其他方式处理成像系统10提供的图像。
如果需要，系统100可为用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用的能力。为实现这些功能，系统100的主机子系统20可具有输入-输出设备22(诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器)以及存储和处理电路24。存储和处理电路24可包括易失性存储器和非易失性存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器等)。存储和处理电路24还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。
图2中示出了图1的相机模块12的布置方式的示例。如图2所示，相机模块12包括图像传感器14以及控制和处理电路44。控制和处理电路44可对应于图1中的图像处理和数据格式化电路16。图像传感器14可包括像素阵列，诸如像素34(在本文中有时称为图像传感器像素、成像像素或图像像素34)的阵列32，并且还可包括控制电路40和42。控制和处理电路44可耦接到行控制电路40，并且可经由数据和控制路径26耦接到列控制和读出电路42。行控制电路40可从控制和处理电路44接收行地址，并可通过控制路径36向图像像素34供应对应行控制信号(例如，双重转换增益控制信号、像素重置控制信号、电荷转移控制信号、光晕控制信号、行选择控制信号或任何其他期望像素控制信号)。列控制和读出电路42可经由一条或多条导线诸如列线38耦接到像素阵列32的列。列线38可耦接到图像像素阵列32中的每列图像像素34(例如，每列像素可耦接到对应列线38)。列线38可用于从图像像素34读出图像信号，并向图像像素34供应偏置信号(例如，偏置电流或偏置电压)。在图像像素读出操作期间，可使用行控制电路40来选择图像像素阵列32中的像素行，并且与该像素行的图像像素34相关联的图像数据可由列控制和读出电路42在列线38上读出。
列控制和读出电路42可包括列电路，诸如用于放大从阵列32读出的信号的列放大器、用于对从阵列32读出的信号进行采样和存储的采样和保持电路、用于将读出的模拟信号转换成对应数字信号的模拟-数字转换器电路、以及用于存储读出信号和任何其他期望数据的列存储器。列控制和读出电路42可通过线26将数字像素值输出到控制和处理电路44。
阵列32可以具有任何数量的行和列。一般来讲，阵列32的大小以及阵列32中的行和列的数量将取决于图像传感器14的特定具体实施。虽然行和列在本文中一般相应被描述为水平和竖直的，但是行和列可以指任何网格状的结构(例如，本文中描述为行的特征部可竖直地布置，并且本文中描述为列的特征部可水平地布置)。
像素阵列32可以设置有滤色器阵列，该滤色器阵列具有多个滤色器元件，该滤色器阵列允许单个图像传感器对不同颜色的光进行采样。例如，诸如阵列32中的图像像素的图像传感器像素可设置有滤色器阵列，该滤色器阵列允许单个图像传感器使用对应的被布置成拜耳马赛克图案的红色、绿色和蓝色图像传感器像素对红光、绿光和蓝光(RGB)进行采样。拜耳马赛克图案由2×2个图像像素的重复单元格组成，其中两个绿色图像像素沿对角线彼此相对，并且邻近与蓝色图像像素沿对角线相对的红色图像像素。在另一个合适示例中，拜耳图案中的绿色像素被替换为具有宽带滤色器元件(例如，透明滤色器元件、黄色滤色器元件等)的宽带图像像素。这些示例仅仅是示例性的，并且一般来讲，可在任何期望数量的图像像素34上方形成任何期望颜色和任何期望图案的滤色器元件。
如果需要，阵列32可以是堆叠管芯布置方式的一部分，其中阵列32的像素34被划分在两个或更多个堆叠衬底之间。在此类布置方式中，阵列32中的每个像素34可在像素内的任何期望节点处被划分在两个管芯之间。举例来说，节点诸如浮动扩散节点可形成在两个管芯之上。包括光电二极管和耦接在光电二极管与期望节点(在本示例中，诸如浮动扩散节点)之间的电路的像素电路可以形成在第一管芯上，并且其余像素电路可以形成在第二管芯上。期望节点可形成在连接两个管芯的耦接结构(诸如导电衬垫、微型衬垫、导电互连结构或导电通孔)上(即，作为该耦接结构的一部分)。在两个管芯结合之前，耦接结构可以在第一管芯上具有第一部分，并且可以在第二管芯上具有第二部分。第一管芯和第二管芯可彼此结合，使得该耦接结构的第一部分和该耦接结构的第二部分被结合在一起并且电耦合。如果需要，耦接结构的第一部分和第二部分可彼此压缩结合。然而，这仅仅是例示性的。如果需要，可以使用任何金属对金属结合技术诸如软钎焊或焊接，来将形成在相应第一管芯和第二管芯上的耦接结构的第一部分和第二部分结合在一起。
如上所述，像素电路中被划分到两个管芯之上的期望节点可为浮动扩散节点。另选地，像素电路中被划分到两个管芯之上的期望节点可为在浮动扩散区与源极跟随器晶体管的栅极之间的节点(即，浮动扩散节点可以形成在其上形成光电二极管的第一管芯上，同时耦接结构可以将浮动扩散节点连接到第二管芯上的源极跟随器晶体管)、在浮动扩散区与转移晶体管的源极-漏极节点之间的节点(即，浮动扩散节点可以形成在光电二极管未位于其上的第二管芯上)、在源极跟随器晶体管的源极-漏极节点与行选择晶体管之间的节点、或像素电路的任何其他期望节点。
一般来讲，阵列32、行控制电路40、列控制和读出电路42以及控制和处理电路44可以被划分在两个或更多个堆叠衬底之间。在一个示例中，阵列32可以形成在第一衬底中，并且行控制电路40、列控制和读出电路42以及控制和处理电路44可以形成在第二衬底中。在另一个示例中，阵列32可以被划分在第一衬底和第二衬底之间(使用上述像素划分方案中的一个像素划分方案)，并且行控制电路40、列控制和读出电路42以及控制和处理电路44可以形成在第三衬底中。
图3是包括成像像素的示例性图像传感器的示意图。如图所示，图像传感器14可包括成像像素34。成像像素34可包括感光元件102(例如，光电二极管)。光敏元件102具有耦接到地的第一端子。光敏元件102的第二端子耦接到转移晶体管104。转移晶体管104利用相关联的浮动扩散电容106耦接到浮动扩散(FD)区FD。重置晶体管108可耦接在浮动扩散区FD与供压线路110之间。供电线路110(有时称为列供电线路110或供压线路110)可提供来自电压源端子142的供电电压(VAA)。光敏元件102可以是掺杂半导体区(例如，在硅衬底中的通过离子注入、杂质扩散或其他掺杂工艺掺杂的区)。浮动扩散区FD也可以是掺杂半导体区。
源极跟随器晶体管114(SF)具有栅极端子，该栅极端子耦接到浮动扩散区FD和重置晶体管108的第一端子。源极跟随器晶体管114还具有耦接到供压线路110的第一源极-漏极端子。源极跟随器晶体管114的第一源极-漏极端子也耦接到升压电流控制电路130。在本申请中，每个晶体管被示出为具有三个端子：源极、漏极和栅极。每个晶体管的源极和漏极端子可根据晶体管的偏置方式和所用晶体管的类型而改变。为简单起见，源极和漏极端子在本文中称为源极-漏极端子或简称为端子。源极跟随器晶体管114的第二源极-漏极端子耦接到行选择晶体管116。采样晶体管116可插置在源极跟随器晶体管114和列输出线118(有时称为列线118)之间。
列输出线118可耦接到电流源，诸如电流源120。电流源可提供第一偏置电流(IBIAS)。偏置电流使能晶体管124插置在列输出线118和电流源120之间。列输出线118也可耦接到附加电流源，诸如电流源128。电流源128可提供第二偏置电流(IBOOST)，有时称为升压偏置电流。偏置电流升压使能晶体管126插置在电流源128和偏置电流使能晶体管124之间。
转移晶体管104的栅极端子接收控制信号TX。重置晶体管108的栅极端子接收控制信号RST。行选择晶体管116的栅极端子接收控制信号RS。偏置电流使能晶体管124的栅极端子接收偏置电流使能信号BIAS_EN。偏置电流升压使能晶体管126的栅极端子接收升压使能信号BOOST_EN。可由行控制电路(例如，图2中的行控制电路40)通过控制路径(例如，图2中的控制路径36)来提供控制信号TX、RST和RS。可由控制和处理电路(例如，图2中的控制和处理电路44)通过控制路径(例如，图2中的数据和控制路径26)来提供控制信号BIAS_EN。可由升压电流控制电路130来提供控制信号BOOST_EN。升压电流控制电路130、采样和保持电路122、晶体管124和126以及电流源120和128可全部被视为列控制和读出电路(例如，图2中的列控制和读出电路42)。
当期望对来自浮动扩散区FD的信号进行采样时，可使行选择晶体管116生效。在使行选择晶体管生效之后，采样和保持电路122可用于获得并存储列输出线118的电压，该电压指示浮动扩散区FD上的电压。然而，在使行选择晶体管116生效和列输出线118的电压沉降之间可能存在延迟。该延迟有时可称为沉降时间。通常，沉降时间可与由电流源120和/或128(有时统称为可调电流源)提供的总偏置电流的量值成反比例。
考虑其中仅电流源120用于将电流施加到列输出线的示例(因此，总偏置电流等于IBIAS)。随着IBIAS的量值增大，与将电压采样到列输出线118上相关联的沉降时间减小。因此，大的IBIAS可确保即使在快速帧率和高分辨率下，沉降时间也足够快速以进行未衰减读出。然而，尽管期望地地减小了沉降时间，但增大偏置电流IBIAS也可不期望地增大功率消耗，降低输出摆幅并增大噪声。
为了在减轻功率消耗的同时减小沉降时间，图3的图像传感器允许使用任选的次级电流源128和升压电流控制电路130来选择性地增大施加到列输出线的总偏置电流。升压电流控制电路130可被配置为使升压使能晶体管126选择性地生效。当使升压使能晶体管126生效时，来自电流源128的偏置电流IBOOST被施加到列输出线118。因此，施加到列输出线118的总偏置电流从IBIAS(当未使升压使能晶体管126生效时)增大到IBIAS和IBOOST的和(当使升压使能晶体管126生效时)。
升压电流控制电路130可被配置为仅当总偏置电流被识别为太低时才施加电流升压。这确保即使在快速帧率和高分辨率下，沉降时间也足够快速以进行未衰减读出。然而，因为仅在需要时才施加升压电流，因此功率消耗得以最小化。
图4是图3的示例性图像传感器的示意图，其具有用于升压电流控制电路130的一种可能的布置方式的详细描述。如图4所示，升压电流控制电路130可包括比较器132、电阻器138和电阻器140、偏置电压源端子142、电流源144和逻辑电路146。比较器132、电阻器138和电阻器140、偏置电压源端子142和电流源144可称为电流感测电路131。比较器132具有第一输入端子134和第二输入端子136。输入端子134耦接到电阻器138(RSHUNT_1)，该电阻器有时称为分流电阻器138。输入端子136耦接到电阻器140(RSHUNT_2)，该电阻器有时称为分流电阻器140。输入端子134可耦接到源极跟随器晶体管114。输入端子136可耦接到电流源144。
电阻器138插置在输入端子134和电压源端子142之间(其将电源电压VAA提供给供电线路110)。电阻器140插置在输入端子136和电压源端子142之间。比较器132的输出被提供给逻辑电路146。逻辑电路146可基于比较器的输出将升压电流使能信号BOOST_EN输出到晶体管126的栅极端子。
电阻器138和电阻器140可具有低电阻率，使得它们不影响读出。任何期望电阻值可用于电阻器138和电阻器140中的每一者。电阻器138的电阻可与电阻器140的电阻相同或可与电阻器140的电阻不同。图4中使用的晶体管的示例仅仅是示例性的。如果需要，可使用能够测量电流的另一种类型的电路部件(例如，二极管连接的晶体管)。
比较器132允许将成像像素的实际供电电流与针对成像像素的目标供电电流进行比较。比较器的输入端子134通过源极跟随器晶体管114耦接到像素。因此，该输入端子测量(例如，从电压源端子142通过分流电阻器138、列供电线路110、源极跟随器晶体管114、行选择晶体管116、列输出线118、偏置电流使能晶体管124以及由电流源120和128提供的可调电流源)施加到像素的实际电流。输入端子136耦接到电流源144，该电流源提供偏置电压ICOMP(有时称为参考电压或比较电压)。因此，输入端子136测量(例如，从电压源端子142通过分流电阻器140和电源144)比较电流。可将偏置电压ICOMP设置为目标值，使得比较电流类似于或等于(例如模拟)流过像素34的电流。如果实际电流太低(例如，低于比较电流)，则可将升压电流IBOOST施加到像素，以帮助列线沉降到其中通过像素的电流等于目标电流值ICOMP的点。一旦实际电流与目标电流值(例如，比较电流)匹配，则可移除升压电流以节省功率。
逻辑电路146可使用比较器132的输出来确定用于提供给晶体管126的升压使能控制信号BOOST_EN。逻辑电路146有多种可能的方法来使晶体管126生效和失效。在一种可能的场景中，逻辑电路146可在读出周期期间默认为使晶体管126生效。一旦比较器132指示通过像素的实际电流与目标电流匹配，然后逻辑电路146就可使晶体管126失效。
在另一个可能的方案中，逻辑电路146可在读出周期期间默认为使晶体管126失效，并且如果比较器指示实际电流低于目标电流，则逻辑电路146可仅使晶体管126生效以施加升压电流。在这种场景中，逻辑电路可在评估实际电流是否太低之前等待给定延迟时间。例如，逻辑电路默认为关断升压电流，然后在延迟时间之后，如果实际电流仍然低于目标电流，则逻辑电路通过使晶体管126生效来接通升压电流。
逻辑电路146也可在给定读出期间仅将升压使能控制信号接通和关闭一次。这可确保电流源不会以不期望的方式迅速地接通和关闭。
应当理解，图4的仅示出图像传感器中的成像像素中的一个成像像素的示例仅仅是示例性的。图像传感器14包括多个成像像素行和多个成像像素列(如图2所示)。每个列输出线可耦接到相应成像像素列中的每个成像像素的行选择晶体管。类似地，比较器132的输入端子134耦接到相应成像像素列(例如，输入端子134耦接到相应成像像素列中的每个成像像素的源极跟随器晶体管)。
逻辑电路146可包括任何期望部件。例如，逻辑电路146可包括一个或多个与门、一个或多个或门、一个或多个与非门、一个或多个或非门、一个或多个逆变器、一个或多个异或门、一个或多个比较器、一个或多个数字-模拟转换器、一个或多个模拟-数字转换器、一个或多个晶体管等。逻辑电路146可包括数字逻辑部件和/或模拟部件。
采样和保持电路122可包括任何期望部件。例如，采样和保持电路122可包括一个或多个电容器、一个或多个模拟-数字转换器、一个或多个数字-模拟转换器、一个或多个比较器、一个或多个参考电压源等。
由电流源144提供的电流ICOMP的量值可以是可调的。在图像传感器的操作期间，ICOMP的量值可被更新为任何期望电流。ICOMP的量值可由逻辑电路146、由行控制电路40或由图像传感器中的任何其他期望控制电路来调节。在一个示例性示例中，可将ICOMP的量值设置为等于来自电流源120的IBIAS的量值。然而，如果需要，可使用其他期望量值。
来自电流源128的电流IBOOST的量值可大于来自电流源120的电流IBIAS的量值。IBOOST可能会超过IBIAS的两倍、超过IBIAS的三倍、超过IBIAS的五倍、超过IBIAS的十倍、小于IBIAS的二十倍，介于IBIAS-的两倍和十倍之间，介于IBIAS-的四倍和十二倍之间等。IBOOST和IBIAS均可任选地是可调节的。IBOOST和/或IBIAS的量值可由逻辑电路146、由行控制电路40、或由在图像传感器中的任何其他期望控制电路来调节。
在一些情况下，IBIAS可等于0。因此，如果需要，可任选地完全省略电流源120。当IBIAS等于0时，图像传感器可仅依赖于升压电流IBOOST以用作列输出线沉降期间的偏置电流。升压电流仍可由逻辑电路146以类似于当IBIAS大于0时的方式来控制。
如图4所示提供任选的升压电流容量可允许偏置电流IBIAS低于在不存在升压电流的情况下的偏置电流。这具有降低噪声和允许较大电压摆幅的附加有益效果(因为在采样点处使用了较低的IBIAS)。
应当理解，每个成像像素列可具有相应升压电流控制电路130。换句话讲，每个像素列将具有单个相应比较器132、相关联的逻辑电路146等。
图5是示出用于在双采样读出期间操作图4的图像传感器的示例性步骤的流程图。在双采样中，在读出期间获得重置值和信号值。然后可在后续处理期间从信号值减去重置值以帮助校正噪声。双采样可以是相关双采样(其中在信号值之前对重置值进行采样)或不相关双采样(其中在对信号值进行采样之后对重置值进行采样)。具体地，结合图5描述了相关双采样读出。然而，应当指出的是，可使用图4的图像传感器来执行其他类型的读出。
在读出之前，光电二极管102可响应于入射光而积聚电荷。当到了发生读出的时间时，可在步骤202处使重置晶体管108生效。使重置晶体管108生效可将浮动扩散区FD重置为重置电压。可在步骤202期间使偏置电流使能晶体管124失效。
在步骤204处，可使行选择晶体管116和偏置电流使能晶体管124生效。使行选择晶体管116和偏置电流使能晶体管124生效可导致列输出线118沉降到输出电压，该输出电压指示浮动扩散区FD上的电压。为了减小列输出线的沉降时间(例如，为了降低列输出线达到输出电压花费的时间的长度)，可任选地在步骤206处施加升压电流IBOOST。逻辑电路146可使用来自比较器132的输出来确定在步骤206期间何时使升压电流使能晶体管126生效。当使升压电流使能晶体管126生效时，除了来自电流源120的偏置电流之外，来自电流源128的升压电流被施加到列输出线。晶体管124可在整个步骤206中保持生效(例如，即使当使晶体管126失效时，晶体管124仍保持生效)。
在步骤208处，在列输出线118已沉降到输出电压之后，采样和保持电路122可对列输出线电压进行采样和保持。该样本可称为重置样本、重置信号或重置电压(因为列输出线电压指示浮动扩散区FD上的重置电压)。在步骤208期间可禁用升压电流使能晶体管126。
在步骤210处，可使转移晶体管104生效。当使转移晶体管生效时，电荷可从光电二极管102转移到浮动扩散区FD。这导致浮动扩散区处电压的对应变化，从而导致列输出线电压的对应变化。列输出线沉降到新列输出线电压花费的时间的长度又称为沉降时间。为了减小列输出线的沉降时间(例如，为了降低列输出线达到新列输出线电压花费的时间的长度)，可任选地在步骤212处施加升压电流IBOOST。逻辑电路146可使用来自比较器132的输出来确定在步骤212期间何时使升压电流使能晶体管126生效。当使升压电流使能晶体管126生效时，除了来自电流源120的偏置电流之外，来自电流源128的升压电流被施加到列输出线。晶体管124可在整个步骤212中保持生效(例如，即使当使晶体管126失效时，晶体管124仍保持生效)。晶体管124可在步骤210期间生效，或者可在步骤210期间失效。如果在步骤210期间使晶体管124失效，则可在步骤210的结束处和在整个步骤212中使晶体管124生效。
在步骤214处，在列输出线118已沉降到输出电压之后，采样和保持电路122可对列输出线电压进行采样和保持。该样本可称为积分样本、积分信号、积分电压或信号电压(因为列输出线电压指示积分时间期间在光电二极管中积聚的电荷的量)。在步骤214期间可禁用升压电流使能晶体管126。可在后续处理期间从积分样本减去重置样本，以确定积分时间期间在光电二极管中积聚的电荷的量。
如果需要，图4的图像传感器可包括任选的钳位电路。这种类型的布置方式在图6中示出。图6的图像传感器与图4的图像传感器相同，不同的是图6中添加了钳位使能晶体管152和钳位电压源端子154。钳位使能晶体管152可接收钳位使能信号CLAMP_EN。可由行控制电路(例如，图2中的行控制电路40)通过控制路径(例如，图2中的控制路径36)来提供控制信号CLAMP_EN。钳位电压源端子154可供应钳位电压VCLAMP。
使钳位使能晶体管152生效可将列输出线夹持到电压V-CLAMP。这可确保列输出线不下降到VCLAMP以下。钳位晶体管可任选地在图5的步骤202期间生效，在图5的步骤204、206和208期间失效，在图5的步骤210期间生效，并且在图5的步骤212和214期间失效。钳位电压VCLAMP可以是可调的。例如，VCLAMP的量值可由逻辑电路146、由行控制电路40或由图像传感器中的任何其他期望控制电路来调节。
在图3、图4和图6中，偏置电流升压使能晶体管126被描绘为插置在电流源128和偏置电流使能晶体管124之间。这个示例仅仅为示例性的。如果需要，偏置升压使能晶体管126可相反插置在电流源128和列输出线118之间(无晶体管124干预)。
应当指出的是，本文像素34的布置方式仅仅是示例性的。一般来讲，任何期望像素电路可与结合图3-图6所示的升压电流控制电路一起使用。除了浮动扩散区之外，像素电路可包括抗晕光晶体管、双转换增益晶体管、双转换增益电容器、一个或多个溢出电容器、一个或多个溢出晶体管、一个或多个电荷存储区等。图3-图6的升压电流控制电路可用于利用卷帘快门(其中每个像素行相继捕获图像)或全局快门(其中图像传感器中的每个像素同时捕获图像)操作的图像传感器中。
图7至图9示出了各种实施方案，其中在图像传感器中使用电流感测来控制施加到列输出线的偏置电流。图7示出了具有列输出线118和列供压线路110的像素34(例如，具有与图3、图4和图6类似的布置方式或另一期望布置方式)。
如图7所示，列输出线118耦接到附加读出电路180。附加读出电路180可包括图3、图4和图6的采样和保持电路122和/或其他电路(诸如放大器192和模拟-数字转换器(ADC)194)。列供压线路110耦接到电流感测电路131。电流感测电路131还耦接到偏置电压源端子142。电流感测电路131可比较针对成像像素的(例如，通过像素的源极跟随器晶体管的)实际供电电流和针对成像像素的目标供电电流(如结合图4详细示出的)。在具有图7的布置方式的图像传感器中，电流感测电路131可使用图4所示的电路。来自电流感测电路131的信息可被提供给逻辑电路146。逻辑电路146可控制将偏置电流128选择性地耦接到列输出线的晶体管126(例如，晶体管126具有从逻辑电路接收控制信号的栅极)。
电流感测电路131和/或逻辑电路146还可向附加读出电路180提供信息和/或控制该附加读出电路。例如，关于来自线110的列输出供电电流何时满足目标电流的信息可用于控制像素34内的附加读出电路180或其他电路。附加读出电路180可包括放大器192，该放大器放大来自输出线118的信号。放大器192放大列输出线118上的信号，并产生已放大增益‘A’的输出信号(例如，输出＝输入x‘A’)。然后，附加读出电路180内的模拟-数字转换器(ADC)194可将放大后的信号转换成数字值。来自ADC 194的数字输出可被提供给附加列控制和读出电路(例如，图2中的电路42)和/或控制和处理电路(例如，图2中的电路44)。关于来自线110的列输出供电电流何时满足目标电流(例如，何时触发电流感测电路131中的比较器)的信息可用于控制附加读出电路180内的放大器192的增益‘A’。因此，放大器192的增益是可变的。
因为可调节放大器192的增益，所以放大器192可被称为可调放大器192、可调增益放大器192、可变增益放大器192、可配置增益放大器192等。在低入射光条件下，将可调放大器192的增益设置为高有时可能是优选的。在高入射光下，将可调放大器192的增益设置为低有时可能是优选的。
关于电流感测电路131在线110上感测的电流的信息可用于确定可调放大器192的增益。来自电流感测电路131和/或逻辑电路146的信息因此可在图像传感器的操作期间用于控制可调放大器192。例如，指示线110上的电流与参考电流匹配的早期触发可指示适合于放大器192中的高增益的暗场景。迟触发可指示适合于放大器192中的低增益的亮场景。触发发生的时间因此可被用来控制放大器192的增益。在一个示例中，可将触发器接通和/或关闭所花费的时间长度与阈值进行比较。换句话说，可将与比较器的输出的变化相关联的时间长度与阈值时间长度进行比较。可基于与阈值时间长度的比较来设置放大器192的增益。
在一个示例中(例如，测量需要偏置电流所花费的时间)，如果测量时间小于阈值，则可将放大器增益设置为高值，并且如果测量时间大于阈值，则可将放大器增益设置为低值。在另一个示例中(例如，测量直到可关闭附加偏置电流为止所花费的时间)，如果测量时间大于阈值，则可将放大器增益设置为高值，并且如果测量时间小于阈值，则可将放大器增益设置为低值。
放大器192可具有两个离散增益选项或一系列增益选项。可调放大器192可具有可调内部电路来调节增益，或者可以具有开关以选择具有不同增益的多个放大器中的一者以提供放大器的有效增益。通常，具有可调增益的任何类型的放大器可用于放大器192。
图8示出了特定示例(类似于图4的传感器)，其中列输出线118耦接到电流源诸如电流源120。电流源120可被称为默认偏置电流源。电流源可提供第一偏置电流(IBIAS)。偏置电流使能晶体管124插置在列输出线118和电流源120之间。列输出线118也可耦接到附加电流源，诸如电流源128。电流源128可提供第二偏置电流(IBOOST)，有时称为升压偏置电流。偏置电流升压使能晶体管126插置在电流源128和偏置电流使能晶体管124之间。偏置电流升压使能晶体管126可基于由电流感测电路131感测的电流由逻辑电路146的输出来控制。
在具有图8的布置方式的图像传感器中，电流感测电路131可使用图4所示的电路。类似地，附加读出电路180可包括图7所示的放大器192和ADC 194。在图8中，电流感测电路131和/或逻辑电路146可(例如，通过至少部分地基于实际电流与比较电流匹配的时间来调节可调放大器的增益)任选地用于控制附加读出电路180。
图9是具有选择性地施加的列输出电流(有时称为可调列输出电流)的图像传感器的另一种布置方式的示意图。如图9所示，列输出线118耦接到附加读出电路180。附加读出电路180可包括图3、图4和图6的采样和保持电路122和/或图7的可变增益放大器192和ADC194。列供压线路110耦接到电流感测电路131。电流感测电路还耦接到偏置电压源端子142。电流感测电路131可比较针对成像像素的(例如，通过像素的源极跟随器晶体管的)实际供电电流和针对成像像素的目标供电电流(如结合图4详细示出的)。来自电流感测电路131的信息可被提供给逻辑电路146。逻辑电路146可控制将偏置电流128选择性地耦接到列输出线的晶体管126。另外，晶体管182(有时称为预充电晶体管或预充电使能晶体管)可耦接在列输出线118与地之间。晶体管182可具有接收预充电使能信号PRE_EN的栅极。
在图9的图像传感器的操作期间，可使晶体管182生效以将列输出线预充电到地。接下来，当晶体管126失效并且因此偏置电流128没有被施加到列输出线118时，像素34内的源极跟随器晶体管(例如，图3、图4和图6中的源极跟随器晶体管114)将列输出线上拉。在没有施加偏置电流128的情况下，列输出线上的电压将继续上升(例如，未完全沉降)。这导致(线110上的)列供电电流减小。为了确保列输出线上的电压完全沉降，当列供电电流减小到(例如，由电流感测电路131设置的)参考点以下时，电流感测电路131和逻辑电路146可使晶体管126生效以将偏置电流128施加到列输出线。这种类型的布置方式允许列输出线完全沉降，并允许校正像素中的任何不稳定性。
结合图9描述的技术可用于采样并保持针对像素的重置电平和采样电平。在电荷从光电二极管转移到像素内的浮动扩散区之前(参见图4)，可将浮动扩散区重置为重置电平。然后可以对该重置电平进行采样。在对重置电平进行采样之后，可将电荷转移到浮动扩散区，并且可以对采样电平进行采样。在图9中，在触发电流感测电路之前，电流供应没有被使能(因为供应128是唯一的供应)。换句话说，当晶体管126失效时，没有电流源耦接到列输出线。这种类型的布置方式可以被称为未偏置源极跟随器布置方式(因为在施加电流供应128之前，源极跟随器最初是未偏置的)。
在具有图9的布置方式的图像传感器中，电流感测电路131可以使用图4所示的电路。类似地，附加读出电路180可包括图7所示的放大器192和ADC 194。在图9中，电流感测电路131和/或逻辑电路146可(例如，通过至少部分地基于实际电流匹配比较电流的时间来调节可调放大器的增益)任选地用于控制附加读出电路180。
在一些情况下，电流感测电路131和逻辑电路146(在图3中有时统称为升压电流控制电路130)可用于控制成像传感器内的其他部件。如先前结合图7所提到的，可基于来自电流感测电路131和/或逻辑电路146的信息来控制附加读出电路180。在一种可能的布置方式中，可基于来自电流感测电路131和/或逻辑电路146的信息来选择针对像素34的双转换增益模式。
图10是具有可在多个转换增益模式下操作的成像像素的示例性图像传感器的示意图。如图10所示，像素34具有与图3、图4和图6类似的结构。成像像素34可包括感光元件102(例如，光电二极管)。光敏元件102具有耦接到地的第一端子。光敏元件102的第二端子耦接到转移晶体管104。转移晶体管104利用相关联的浮动扩散电容106耦接到浮动扩散(FD)区FD。重置晶体管108可耦接在浮动扩散区FD与供压线路110之间。供电线路110(有时称为列供电线路110或供压线路110)可提供供电电压。源极跟随器晶体管114(SF)具有栅极端子，该栅极端子耦接到浮动扩散区FD和重置晶体管108的第一端子。源极跟随器晶体管114还具有耦接到供压线路110的第一源极-漏极端子。源极跟随器晶体管114的第二源极-漏极端子耦接到行选择晶体管116。采样晶体管116可插置在源极跟随器晶体管114和列输出线118(有时称为列线118)之间。
另外，像素34包括耦接在偏置电压源端子188和晶体管186之间的双转换增益电容器184。晶体管186(有时称为增益选择晶体管186)耦接在浮动扩散区106和电容器184之间。像素34可使用增益选择晶体管186和双转换增益电容器184来实现双转换增益模式。具体地讲，像素34可按高转换增益模式以及按低转换增益模式进行操作。如果增益选择晶体管186失效，则像素34将置于高转换增益模式。如果增益选择晶体管186生效，则像素34将置于低转换增益模式。当增益选择晶体管186接通(生效)时，双转换增益电容器184可被切换为使用状态，以向浮动扩散区106提供附加电容。这导致像素34的转换增益较低。当增益选择晶体管186关闭(失效)时，电容器的附加负载被移除并且像素恢复到相对更高的像素转换增益配置。
当高信噪比可优先时，在低入射光条件下，以高转换增益模式操作有时可能是优选的。当可能需要更多的电容来采样所有累积电荷时，在高入射光条件下，以低转换增益模式进行操作可能是优选的。
关于由电流感测电路131在线110上感测的电流的信息可用于确定将像素置于高转换增益模式还是低转换增益模式。来自电流感测电路131和/或逻辑电路146的信息因此可在图像传感器的操作期间用于控制晶体管186。例如，指示线110上的电流与参考电流匹配的早期触发可指示适合于高转换增益模式的暗场景。迟触发可指示适合于低转换增益模式的亮场景。
提供给晶体管186的栅极的双转换增益控制信号(DCG)可由DCG驱动器196提供。DCG驱动器196可以是列驱动器(例如，每列可以有一个DCG驱动器，类似于电流感测电路131、逻辑电路146和附加读出电路180)。这允许基于来自电流感测电路131和/或逻辑电路146的信息为给定行内的每个像素分配单独的转换增益。在每行中，电流感测电路131和/或逻辑电路146可向DCG驱动器196提供信息以控制该列中的像素的转换增益。
转换增益的每像素控制可改进图像传感器的读出速度。代替在每帧中执行低转换增益读出和高转换增益读出以确保获得最佳读出，每个像素可简单地以由升压电流控制电路130确定的最佳转换增益电平执行一个读出。
在一个示例中，可将触发器(在电流感测电路131中)接通和/或关闭所花费的时间长度与阈值进行比较。换句话说，可将与比较器的输出的变化相关联的时间长度与阈值时间长度进行比较。可基于与阈值时间长度的比较来设置转换增益。在一个示例中(例如，测量需要偏置电流所花费的时间)，如果测量时间小于阈值，则可将转换增益设置为高(晶体管186失效)，并且如果测量时间大于阈值，则可将转换增益设置为低(晶体管186生效)。在另一示例中(例如，测量直到可关闭附加偏置电流为止所花费的时间)，如果测量时间大于阈值，则可将转换增益设置为高(晶体管186失效)，并且如果测量时间小于阈值，则可将转换增益设置为低(晶体管186生效)。
在具有图10的布置方式的图像传感器中，电流感测电路131可使用图4所示的电路。类似地，附加读出电路180可包括图7所示的放大器192和ADC 194。在图10中，电流感测电路131和/或逻辑电路146可(例如，通过至少部分地基于实际电流匹配比较电流的时间来调节可调放大器的增益)任选地用于控制附加读出电路180。
本文的任何实施方案可包括类似于图6所示的钳位电路。另外，在本文的任何实施方案中，成像像素可包括如图10所示的双转换增益电容器和晶体管。
根据实施方案，图像传感器可包括成像像素、耦接到成像像素列的列输出线、电流源，具有耦接到列输出线的第一输入和输出的放大器、具有耦接到放大器的输出的第二输入的模拟-数字转换器以及被配置为在读出期间将电流源选择性地耦接到列输出线并调节放大器的增益的控制电路。
根据另一个实施方案，控制电路可包括比较器，该比较器具有耦接到成像像素列的第一输入端子和耦接到附加电流源的第二输入端子。
根据另一个实施方案，该图像传感器还可包括晶体管，该晶体管插置在电流源和列输出线之间。在读出期间将电流源选择性地耦接到列输出线可包括在读出期间使晶体管选择性地生效。
根据另一个实施方案，控制电路可包括逻辑电路，该逻辑电路从比较器接收输出并将控制信号提供给晶体管的栅极端子。
根据另一个实施方案，控制电路可被配置为基于来自比较器的输出来调节放大器的增益。
根据另一个实施方案，控制电路可被配置为基于来自比较器的输出翻转的时间来调节放大器的增益。
根据另一个实施方案，控制电路可包括比较器，该比较器将实际电流与目标电流进行比较。
根据另一个实施方案，控制电路可被配置为当实际电流小于目标电流时在读出期间将电流源耦接至列输出线。
根据另一个实施方案，控制电路可被配置为基于来自比较器的输出来调节放大器的增益。
根据另一个实施方案，电流源可以是第一电流源，并且图像传感器还可包括插置在第一电流源和列输出线之间的第一晶体管、第二电流源以及插置在第二电流源和列输出线之间的第二晶体管。
根据另一个实施方案，图像传感器还可包括插置在电流源与列输出线之间的第一晶体管以及耦接在列输出线与地之间的第二晶体管。
根据实施方案，图像传感器可包括成像像素。成像像素中的成像像素可包括光敏区域、浮动扩散区、耦接在光敏区域和浮动扩散区之间的转移晶体管、电容器以及耦合在浮动扩散区和电容器之间的双转换增益晶体管。图像传感器还可包括列输出线和控制电路，该列输出线耦接到包括成像像素的成像像素列，该控制电路包括比较器，该比较器将实际电流与目标电流进行比较并且被配置为基于比较器的输出在读出期间控制双转换增益晶体管。
根据另一个实施方案，图像传感器还可包括电流源。控制电路可被配置为基于比较器的输出在读出期间将电流源选择性地耦接至列输出线。
根据另一个实施方案，电流源可以是第一电流源，并且图像传感器还可包括耦接到列输出线的第二电流源。
根据另一个实施方案，图像传感器还可包括被配置为提供目标电流的第三电流源。
根据另一个实施方案，成像像素还可包括源极跟随器晶体管，该源极跟随器晶体管具有耦接到浮动扩散区的栅极。实际电流可流过源极跟随器晶体管。
根据实施方案，图像传感器可包括成像像素阵列、耦接到成像像素列的列输出线、电流源、插置在电流源和列输出线之间的第一晶体管、插置在列输出线与地之间的第二晶体管以及被配置为基于实际电流与目标电流之间的比较在读出期间使第一晶体管选择性地生效的控制电路。
根据另一个实施方案，第二晶体管可以是预充电晶体管。
根据另一个实施方案，控制电路可被配置为使第一晶体管失效，直到实际电流降至目标电流以下。
根据另一个实施方案，当第一晶体管失效时，没有电流源可耦接到列输出线。
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。上述实施方案可单个实施或以任意组合方式实施。

Claims (10)

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
成像像素；
列输出线，所述列输出线耦接到成像像素列；
电流源；
放大器，所述放大器具有耦接到所述列输出线的第一输入和输出；
模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器具有耦接到所述放大器的所述输出的第二输入；和
控制电路，所述控制电路被配置为：
在读出期间将所述电流源选择性地耦接到所述列输出线；以及
调节所述放大器的增益。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述控制电路包括比较器，所述比较器具有耦接到所述成像像素列的第一输入端子和耦接到附加电流源的第二输入端子，其中所述图像传感器还包括：
晶体管，所述晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间，其中在读出期间将所述电流源选择性地耦接到所述列输出线包括在读出期间选择性地使所述晶体管生效，并且其中所述控制电路包括逻辑电路，所述逻辑电路接收来自所述比较器的输出并向所述晶体管的栅极端子提供控制信号。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的所述输出来调节所述放大器的所述增益。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的所述输出翻转的时间来调节所述放大器的所述增益。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述控制电路包括比较器，所述比较器将实际电流与目标电流进行比较，并且其中所述控制电路被配置为当所述实际电流小于所述目标电流时，在读出期间将所述电流源耦接到所述列输出线。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述控制电路包括比较器，所述比较器将实际电流与目标电流进行比较，并且其中所述控制电路被配置为基于来自所述比较器的输出来调节所述放大器的所述增益。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述电流源是第一电流源，并且其中所述图像传感器还包括：
第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述第一电流源和所述列输出线之间；
第二电流源；和
第二晶体管，所述第二晶体管插置在所述第二电流源和所述列输出线之间。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感器还包括：
第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间；和
第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述列输出线和地之间。
9.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
成像像素，其中所述成像像素中的成像像素包括：
光敏区域；
浮动扩散区；
转移晶体管，所述转移晶体管耦接在所述光敏区域和所述浮动扩散区之间；
电容器；和
双转换增益晶体管，所述双转换增益晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述电容器之间；
列输出线，所述列输出线耦接到包括所述成像像素的成像像素列；以及
控制电路，其中所述控制电路包括将实际电流与目标电流进行比较的比较器，并且其中所述控制电路被配置为基于所述比较器的输出在读出期间控制所述双转换增益晶体管。
10.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
成像像素阵列；
列输出线，所述列输出线耦接到成像像素列；
电流源；
第一晶体管，所述第一晶体管插置在所述电流源和所述列输出线之间；
第二晶体管，所述第二晶体管插置在所述列输出线和地之间；以及
控制电路，所述控制电路被配置为基于实际电流和目标电流之间的比较来在读出期间选择性地使所述第一晶体管生效。
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