TW201412109A - 選擇性增益控制電路 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於提供具有減小之固定型樣雜訊之信號放大之電路。在一實施例中，該電路包含一放大器及複數個支路，該複數個支路彼此並聯地耦合於用於該放大器之一輸入之一第一節點與用於該放大器之一輸出之一第二節點之間。控制邏輯針對該電路之一第一組態選擇該複數個支路之一第一組合以藉助該放大器提供一第一環路增益。在另一實施例中，該控制邏輯進一步針對該電路之一第二組態選擇該複數個支路之一第二組合以藉助該放大器提供一第二環路增益，其中該第一環路增益實質上等於該第二環路增益。
Description
本發明一般而言係關於信號放大，且特定而言(但非排他地)，係關於影像感測器讀出電路。
影像感測器已變得無所不在。其廣泛地用於數位靜態相機、蜂巢式電話、安全攝影機以及醫療、汽車及其他應用中。用於製造影像感測器且特定而言互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器之技術一直持續快速地發展。舉例而言，對較高解析度、高品質影像及較低電力消耗之需求已促使此等CMOS影像感測器之進一步小型化及整合。然而，固定型樣雜訊(FPN)係CMOS影像感測器之一習知問題。FPN係由裝置及一影像感測器內之互連不匹配所致的像素輸出在均勻照明下之一空間變化。FPN本身可作為隨在相同溫度及曝光下獲得之影像而發生之較亮或較暗像素之某一型樣存在於一所得影像中。
減小影像感測器中之行FPN之習用方法包含相關雙重取樣(CDS)，在該相關雙重取樣中，在重設一像素單元之前對一參考信號(或黑色信號位準)進行放大及取樣。在後續影像獲取期間，重設像素單元曝露至光且經充電以產生一影像信號。該影像信號經放大、經取樣及與所取樣參考信號(亦即，自該影像信號減去黑色信號)進行比較以達到一最後值(亦即，所得影像信號)。CDS之準確性因行取樣電路之非線性及變化而受限。因此，即使在應用諸如CDS之方法之後，通
常仍留下一定量之行FPN。
FPN之一個來源係電容器不匹配誘發之增益誤差。由於像素單元大小在連續幾代之影像感測器裝置中不斷減小，因此電容器不匹配對誘發之增益誤差之貢獻變得愈來愈顯著。
100‧‧‧電路/讀出電路
105‧‧‧位元線
120‧‧‧放大器
122‧‧‧節點
124‧‧‧節點
126‧‧‧支路
130‧‧‧控制邏輯
135‧‧‧信號
300‧‧‧影像感測器系統
305‧‧‧像素陣列
307‧‧‧位元線
310‧‧‧讀出電路
315‧‧‧功能邏輯
320‧‧‧控制電路
450‧‧‧讀出電路/電路
455‧‧‧位元線
460‧‧‧取樣電容器
465‧‧‧類比轉數位轉換器邏輯
470‧‧‧放大器
472‧‧‧節點
474‧‧‧節點
476‧‧‧支路
480‧‧‧控制邏輯
482‧‧‧映射
484‧‧‧選擇演算法
486‧‧‧自動增益控制邏輯
490‧‧‧等化器切換器
500‧‧‧影像感測器系統
505‧‧‧像素陣列
510‧‧‧讀出電路
515‧‧‧功能邏輯
520‧‧‧控制電路
565‧‧‧類比轉數位轉換器邏輯
575‧‧‧支路
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600‧‧‧影像感測器系統
605‧‧‧像素陣列
610‧‧‧讀出電路
615‧‧‧功能邏輯
620‧‧‧控制電路
630‧‧‧讀出暫存器
631‧‧‧讀出暫存器
632‧‧‧讀出暫存器
665‧‧‧類比轉數位轉換器邏輯
675‧‧‧支路
680‧‧‧選擇邏輯
685‧‧‧自動增益控制邏輯
700‧‧‧時序圖
720‧‧‧讀出暫存器
730‧‧‧讀出暫存器
740‧‧‧讀出暫存器
A0‧‧‧第一值/控制信號值
A1‧‧‧第二組值/控制信號值
A1、...、A(Z-1)‧‧‧組合值
A2‧‧‧第三組值/控制信號值
AZ、A(Z+1)‧‧‧組合值
C0、C1、...、C7‧‧‧電容器/回饋電容器
C1至Cx‧‧‧行
Ca0、...、CaN‧‧‧負載
EQ‧‧‧等化器信號
G1‧‧‧增益位準/增益
G2‧‧‧增益位準/增益
P1、P2、...、Pn‧‧‧像素
R1至Ry‧‧‧列
S0、S1、...、S7‧‧‧切換器
Sa0、...、SaN‧‧‧切換器
SXa[0：N]‧‧‧信號
SXB[0：7]‧‧‧並列輸出
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
t3‧‧‧時間
在附圖之各圖中，以實例方式而非以限制方式圖解說明本發明之各種實施例，且在附圖中：圖1係根據一實施例之圖解說明一增益控制電路之元件之一電路圖。
圖2係根據一實施例之圖解說明用於操作一增益控制電路之一方法之要素之一流程圖。
圖3係根據一實施例之圖解說明包含一增益控制電路之一成像系統之元件之一方塊圖。
圖4係根據一實施例之圖解說明一讀出電路之元件之一電路圖。
圖5係根據一實施例之圖解說明一成像系統之元件之一方塊圖。
圖6係根據一實施例之圖解說明一成像系統之元件之一方塊圖。
圖7係根據一實施例之圖解說明在一增益控制電路中發信號之元件之一時序圖。
本文中闡述具有減小之FPN之一放大電路及其之使用之方法之實施例。在半導體製作程序期間之程序變化可導致電路元件之屬性、此電晶體長度、寬度、氧化物厚度及/或諸如此類之變化。此等小變化可造成半導體元件之間的一不匹配，且由於半導體特徵大小減小，因此此等小變化可影響一特定電路之信號輸出。本文中所論述之某些實施例各個地減小此等程序變化之效應，例如，包含各個地存取一讀出電路之元件之不同組合以實施實質上相同環路增益。如本文中所提
及，若各別增益中之每一者皆在該等增益中之一者之10%內，則應將該等增益(例如，包含環路增益)視為實質上相等。
圖1圖解說明根據一實施例之用於提供信號放大之電路100之元件。本文中關於用於放大由影像感測器硬體產生之一信號之技術及機制論述各種實施例。舉例而言，電路100可以此影像感測器硬體來操作或與此影像感測器硬體一起操作，但某些實施例在此方面不受限。然而，此論述可經擴展以應用於使用此等技術及機制進行放大之多種額外或替代類型之信號中之任一者。
電路100可包含位元線105及耦合於節點122與節點124之間的放大器120，其中放大器120用以經由節點122接收位元線105之一信號。在一實施例中，當電路100具有一特定組態時，此一信號經由節點122而接收。舉例而言，該組態可包含跨越放大器120之一經組態回饋以提供一對應環路增益。基於在節點122處所接收之信號及由該組態提供之環路增益，放大器120可在節點124處產生一輸出信號。
可根據多個不同組態中之任一者在不同時間組態電路100。舉例而言，多個組態中之每一者可對應於跨越放大器120之某一回饋特性之一各別位準。該等各別位準又可各自對應於一各別環路增益。舉例而言，多個組態可各自對應於由電路100之一或多個電路元件提供之回饋之一各別阻抗總量(例如，包含電阻、電容及電感中之一或多者)。本文中關於針對回饋電容之一位準來組態一電路而論述各種實施例之某些特徵。然而，此論述可經擴展以應用於針對多種額外或替代回饋特性中之任一者之一位準之電路組態。
在一實施例中，電路100包含各自彼此並聯地耦合於節點122、124之間的複數個支路126。在一實施例中，複數個支路126之總數目為2X，其中X係某一正整數。電路100之組態可包含選擇性地將支路126中之不同支路各自組態成各個地包含於或不包含於促成跨越放大
器120之回饋中。舉例而言，支路126可包含約N+1個各別支路，該等支路各自包含切換器Sa0、...、SaN(表示為各別電晶體)中之一各別者及負載Ca0、...、CaN(表示為各別電容器)中之一各別者。支路126中之某些支路或全部支路可各自包含根據各種實施例之多種其他切換器及/或負載中之任一者。
在一實施例中，切換器Sa0、...、SaN中之某些切換器或全部切換器可彼此獨立地進行切換。舉例而言，電路100之一既定組態可包含各自針對切換器Sa0、...、SaN中之一各別者之切換狀態之一特定組合。舉例而言，每一此切換狀態可包含以下各項中之一者：一閉合之切換狀態，其用於允許對應支路促成跨越放大器120之回饋；及一斷開之切換狀態，其用於防止對應支路促成跨越放大器120之回饋。
電路100可包含耦合至支路126之控制邏輯130，其中為實施電路100之一特定組態，控制邏輯130用以選擇性地將支路126中之各種支路包含於提供跨越放大器120之回饋中，及/或將支路126中之各種支路不包含於提供跨越放大器120之回饋中。以圖解但非限制方式，控制邏輯130可接收指示在處理位元線105之信號時施加之一增益(諸如一環路增益)之一信號135。提供信號135之特定代理(未展示)對某些實施例可不具限制性。舉例而言，信號135可係自多種類型之增益控制邏輯(例如，包含習用增益控制硬體)中之任一者所接收之一先驗控制訊息。
在一實施例中，信號135直接地或間接地識別用於藉助放大器120實施一環路增益之一回饋特性之一位準，諸如回饋電容之一位準。控制邏輯130可包含或以其他方式存取至使電路100之不同組態各自與回饋特性之一各別位準相關聯之邏輯，例如，一查找表或其他此類資料、一狀態機及/或諸如此類。電路100之此等組態可各自包含支路126之一不同各別組合，例如，其中支路126之組合中之每一者包含
針對切換器Sa0、...、SaN之切換狀態之一不同各別組合。基於信號135，控制邏輯130可產生由說明性組信號SXa[0：N]表示之一或多個信號以各個地組態支路126中之各別支路。舉例而言，該組信號SXa[0：N]可包含一信號SXa0以設定切換器Sa0之一切換狀態及/或一信號SXaN以獨立地設定切換器SaN之另一切換狀態。根據不同實施例，控制邏輯130可提供多種額外或替代切換信號中之任一者。
在一實施例中，複數個組態各自與相同環路增益相關聯，例如，其中複數個組態各自用以提供用於實施環路增益之回饋特性之實質上相同位準。以圖解但非限制方式，在一實施例中，負載Ca0、...、CaN之各別電容可實質上彼此相等。如本文中所提及，若各別電容中之每一者在電容中之一者之10%內，則應將電容視為實質上相等。在此一實施例中，支路126中之N+1個支路中之確切地M(其中M係小於N+1之某一正整數)個之任何組合可提供實質上相同回饋電容，且舉例而言，實質上相同環路增益。
控制邏輯130可自各自提供實質上等於由信號135指示之環路增益之一各別環路增益之電路100之複數個組態進行選擇。舉例而言，此複數個組態可各自包含經組態以促成跨越放大器120之回饋之支路126中之確切地M個之一不同組合。舉例而言，自複數個組態進行選擇可包含控制邏輯130自各自映射至或以其他方式識別電路100之一各別組態之複數個值進行選擇。舉例而言，控制邏輯130可將一組組態識別為與由信號135指示之增益位準相關聯。在識別該組組態之後，控制邏輯130可自所識別組組態選擇某一第一組態。在一實施例中，可基於一選擇演算法來選擇該第一組態，諸如一偽隨機選擇演算法、一循環選擇演算法及/或諸如此類。
在稍後之某個時間點，控制邏輯130可自所識別組組態選擇用於實施與對應於第一組態之環路增益實質上相同之環路增益之一第二組
態。基於此選擇，控制邏輯130可並列地發送SXa[0：N]之一不同組值以各個地組態支路126。第一組態與第二組態之間的變化可促成在影像信號之處理中FPN之減小，第一組態及第二組態各自用以實施實質上相同回饋電容(例如，用以實施實質上相同環路增益)。
舉例而言，選擇演算法可防止或以其他方式限制在藉助讀出電路100處理多個信號時某一型樣之可能性。在一實施例中，選擇演算法限制用於處理位元線105上之連續信號之支路126之相同組合之可能性。另一選擇為或另外，選擇演算法可限制在位元線105之信號之處理與藉由電路100之其他放大器電路(未展示)之另一信號之處理之間的一型樣之可能性。在限制此等型樣之可能性時，可減小固定型樣雜訊之可能性。
圖2圖解說明根據一實施例之用於提供信號放大之方法200之元件。舉例而言，方法200可由具有電路100之特徵中之某些特徵或全部特徵之一電路執行。
在210處，方法200可包含針對電路之一第一組態選擇複數個支路之一第一組合。複數個支路(例如，具有支路126之特徵中之某些特徵或全部特徵)可各自彼此並聯地耦合至一第一(放大器輸入)節點及一第二(放大器輸出)節點。複數個支路中之每一者可包含一各別負載及一各別切換器，但某些實施例在此方面不受限。在一實施例中，複數個支路之負載中之每一者具有一阻抗特性之一各別位準(例如，包含一電容、電阻或電感之一各別位準)，其中阻抗特性之各別位準實質上彼此相等。
在210處，可(例如)基於一偽隨機選擇演算法、一循環選擇演算法及/或多種其他此類演算法中之任一者自複數個組態選擇第一組合。在一實施例中，在210處，回應於指示一參考環路增益之一信號而自複數個組態選擇第一組合。此複數個組態可包含各自對應於實質
上等於參考環路增益之一各別環路增益之組態。在某些實施例中，複數個組態中之每一者對應於實質上等於參考環路增益之一各別環路增益。
在220處，方法200可進一步包含基於第一組合之選擇而設定第一組態。舉例而言，選擇第一組態可包含選擇各自針對複數個支路之切換器中之一各別者之切換狀態之一第一組合。在此一實施例中，設定第一組態可包含控制邏輯(例如，控制邏輯130)各個地提供控制信號以設定針對複數個支路中之每一者之各別切換狀態。在230處，方法200可進一步包含在一放大器處接收來自第一節點之一第一信號，其中在電路之一第一組態期間接收該第一信號。基於該第一信號及該第一組態之一第一環路增益，在240處，方法200可在第二節點處提供一第二信號。
在250處，方法200可進一步包含針對電路之一第二組態選擇複數個支路之一第二組合，其中該第一組合不同於該第二組合。舉例而言，對於複數個支路之切換器中之至少一者，針對第一組態之切換器之一切換狀態可不同於針對第二組態之彼相同切換器之一切換狀態。250處之第二組合之選擇可係根據一選擇演算法，該選擇演算法亦用於210處之選擇。
基於250處之第二組合之選擇，在260處，方法200可包含設定第二組態。260處之設定第二組態可包含控制邏輯各個地提供控制信號以設定針對複數個支路中之每一者之各別切換狀態。在270處，方法200可進一步包含在放大器處接收來自第一節點之一第三信號，其中在電路之第二組態期間接收該第三信號。在280處，方法200可進一步包含在第二節點處提供一第四信號，此係基於第三信號及第二組態之一第二環路增益。在一實施例中，第一環路增益實質上等於第二環路增益。
圖3係根據一實施例之圖解說明包含信號放大電路之一影像感測器系統300之一方塊圖。影像感測器系統300之所圖解說明實施例包含一像素陣列305、讀出電路310、功能邏輯315及控制電路320。
像素陣列305可包括像素單元(例如，像素P1、P2、...、Pn)之列及行。在一項實施例中，每一像素係一互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)像素。像素陣列305可實施為一前側照明之影像感測器或一背側照明之影像感測器。如所圖解說明，每一像素配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、地方或物件之影像資料，然後可使用該影像資料再現該人、地方或物件之一影像。
在每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，該影像資料可由讀出電路310經由位元線307讀出且傳送至功能邏輯315。讀出電路310可包含放大電路、類比轉數位(「ADC」)轉換電路或其他電路。在一實施例中，讀出電路310包含用以放大來自位元線307中之一者之一信號之信號增益組件。舉例而言，此等信號增益組件之組態可由控制電路320控制。在另一實施例中，用以控制像素陣列305之電路可不同於用以選擇性地組態讀出電路210之信號增益組件之其他控制電路。
功能邏輯315可僅儲存該影像資料或甚至藉由應用影像後效應(例如，修剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他操作)來操縱該影像資料。在一項實施例中，讀出電路310可沿讀出行線(圖解說明為泛用位元線)一次讀出一列影像資料或可使用多種其他技術(未圖解說明)同時讀出影像資料，諸如一串列讀出、沿讀出列線之行讀出或所有像素之一全並列讀出。
控制電路320可耦合至像素陣列305且可包含用於控制像素陣列305之操作特性之邏輯。舉例而言，控制電路320可產生重設信號、列選擇信號及傳送信號，如下文所論述。另外，如下文所論述，控制電
路320亦可產生雙轉換增益信號或FD升壓信號。在一項實施例中，控制電路320可包含光敏電路以量測照射在像素陣列305上之光之強度並據此調整控制信號。
圖4圖解說明根據一實施例之用於提供信號放大之讀出電路450之元件。舉例而言，讀出電路450可包含電路100之特徵中之某些特徵或全部特徵。在一實施例中，讀出電路450用以提供讀出電路310之功能性中之某些功能性或全部功能性。舉例而言，讀出電路450之多個實施方案可各自專用於針對圖3之像素陣列305之一各別行之信號處理。在其他實施例中，讀出電路450之一或多個元件可由像素陣列305之多個行共用。
在一實施例中，讀出電路450包含位元線455、耦合至該位元線之取樣電容器460及耦合於節點472與節點474之間的放大器470，其中放大器470用以經由節點472接收基於儲存於取樣電容器460中之一電荷之一信號。讀出電路450可進一步包括類比轉數位轉換器邏輯ADC 465、自動增益控制邏輯AGC 486及用於組態及/或操作讀出電路450之各種操作之控制邏輯480。
在一實施例中，當電路450具有一特定組態時，放大器470經由節點472接收一影像資料信號。舉例而言，該組態可包含跨越放大器470之一經組態回饋以提供一對應環路增益。基於在節點472處所接收之信號及由該組態提供之環路增益，放大器470可在節點474處提供用於ADC 465之一輸出信號。
在一實施例中，電路450包含各自耦合於節點472、474之間的八個(8)支路476，其中支路476彼此並聯。電路450之組態可包含選擇性地將支路476中之不同支路各自組態成各個地包含於或不包含於促成跨越放大器470之回饋中。舉例而言，支路476可各自包含切換器S0、S1、...、S7(表示為各別電晶體)中之一各別者及電容器C0、
C1、...、C7中之一各別者，例如，其中切換器S0、S1、...、S7各自耦合於放大器470之輸入與電容器C0、C1、...、C7中之一對應者之間。如圖4中所圖解說明，電容器C0、C1、...、C7中之每一者之各別電容實質上彼此相等，例如，其中每一電容約等於電容位準C。
切換器S0、S1、...、S7可各自回應於各別控制信號SXB0、SXB1、...、SXB7而彼此獨立地操作。切換器S0、S1、...、S7可將回饋電容器C0、C1、...、C7中之一對應者各自切換地耦合於放大器470之輸入與輸出之間。等化器切換器490可進一步耦合於放大器470之輸入與輸出之間，但某些實施例在此方面不受限。舉例而言，當由等化器信號EQ啟動時，等化器切換器490可消除放大器470之一偏移。
可藉由改變耦合於放大器470之輸入與輸出之間的回饋電容來調整用於藉助放大器470之信號放大之一環路增益。在一實施例中，取樣電容器460與一既定組態之一總回饋電容之間的一比率判定增加放大器470之增益之一因數。以圖解但非限制方式，其中放大器470本身具有一(1倍)之一增益且取樣電容器460具有8C之一電容，用於藉助放大器470之信號放大之總環路增益可藉由應用2C之一回饋電容(例如，藉由確證八個控制信號SXB0、SXB1、...、SXB7中之總共兩個控制信號)而增加至四(4x)。類似地，用於藉助放大器470之信號放大之總環路增益可藉由應用8C之一回饋電容(例如，藉由確證全部八個控制信號SXB0、SXB1、...、SXB7)而設定為一(1倍)。
在一項實施例之一說明性情景中，AGC 486判定節點472、474之間的信號放大之一總增益(例如)以補償照明條件之變化，諸如室內或室外照明。太高之一總增益可產生過亮且褪色之一影像。相比而言，太小之一總增益可產生暗淡且難以觀看之一影像。可使用諸多習知方法來判定一增益位準，諸如基於影像資料之一當前訊框而判定影像資料之下一訊框之增益之晶片上或晶片外光強度感測電路或回饋電路。
AGC 486可將識別此一增益位準之資訊(例如，包含三位元二進制GAIN<2：0>之一值)傳遞至控制邏輯480。在一替代實施例中，將AGC 486之功能性中之某些功能性或全部功能性併入至控制邏輯480中。
舉例而言，控制邏輯480可包含控制邏輯130之特徵中之某些特徵或全部特徵。在一實施例中，控制邏輯480包含用以針對由GAIN<2：0>指示之某一增益位準將支路476之複數個不同組合識別為與彼增益位準相關聯之電路。以圖解但非限制方式，控制邏輯480可包含或存取至包含參考資訊之映射482(例如，包含一查找表或其他此類資料結構)，該參考資訊使某一增益位準G1與各自對應於支路476之一不同各別組合之組合值A1、...、A(Z-1)相關聯。一既定組合值可指定支路476中之每一者，無論彼支路是否包含於促成一特定回饋中或無論彼支路是否不包含於促成彼回饋中。舉例而言，一組合值包括複數個位元，每一位元對應於支路476之一不同各別支路，其中每一位元之各別值指定對應支路之切換器係斷開的還是閉合的以用於實施該組合。
在一實施例中，A1、...、A(Z-1)各自用於組態支路476以提供實質上相同總回饋電容。舉例而言，A1、...、A(Z-1)可各自識別欲閉合(或斷開)之切換器之相同總數目。相比而言，映射482可進一步使某一其他增益位準G2與各自對應於支路476之一不同各別組合之其他組合值AZ、A(Z+1)等相關聯。組合值AZ、A(Z+1)等可各自用於組態支路476以提供實質上相同總回饋電容，其中彼總回饋電容實質上不同於由對應於A1、...、A(Z-1)之組合中之任一者提供之總回饋電容。舉例而言，AZ、A(Z+1)等可各自識別欲閉合(或斷開)之切換器之相同總數目，其中彼總數目不同於由A1、...、A(Z-1)中之每一者各個地指定之總數目。增益G1、G2及其對應組組合值僅係說明性的，且對某些實施例不具限制性。
在一實施例中，控制邏輯480用以執行選擇演算法484以用於在各個時間針對一既定增益位準選擇支路476之不同組合。以圖解但非限制方式，AGC 486可將包含GAIN<2：0>之一第一值(例如，指示增益位準G1之第一值)之一第一訊息發送至控制邏輯480。回應於該第一訊息，選擇演算法484可選擇組合值A1、...、A(Z-1)中之一第一者並基於該選擇，提供並列輸出SXB[0：7]之一第一值。並列輸出SXB[0：7]之分量信號SXB0、SXB1、...、SXB7可各個地閉合或斷開切換器S0、S1、...、S7中之各別切換器以實施用於提供實質上等於G1之一第一增益之支路476之一組態。在支路476之此一組態期間，可藉助放大器470放大一或多個信號。
隨後，AGC 486可將亦指示具有GAIN<2：0>之增益位準G1之一第二訊息發送至控制邏輯480。回應於該第二訊息，選擇演算法484可選擇組合值A1、...、A(Z-1)中之一第二不同組合值。基於此選擇，控制邏輯480可提供並列輸出SXB[0：7]之一第二值以實施亦仍提供實質上等於G1之一增益之支路476之一第二組態。在支路476之此一第二組態期間，可藉助放大器470放大一或多個其他信號。
圖5圖解說明根據一實施例之一影像感測器系統500之元件。影像感測器系統500可包含影像感測器系統300之特徵中之某些特徵或全部特徵。舉例而言，影像感測器系統500可包含分別對應於像素陣列305、控制電路320、讀出電路310及功能邏輯315之像素陣列505、控制電路520、讀出電路510及功能邏輯515。舉例而言，控制電路520可包含自動增益控制邏輯AGC 585以提供對應於AGC 486之功能性之功能性。控制電路520可進一步包含選擇邏輯580以提供對應於選擇演算法484且在一實施例中映射482之功能性之功能性。
讀出電路510可包含像素陣列505之行C1、...、CX中之每一者之一各別行放大器電路。在一實施例中，各別行放大器電路中之每一者
包含電路100之特徵，例如，其中控制電路520中所實施之控制邏輯130之功能性由行放大器電路共用。舉例而言，讀出電路510之各別行放大器電路可各自包含各自對應於支路126之各別支路575，及用於轉換藉助各別支路575放大之一信號之類比轉數位轉換器邏輯ADC 565。
在根據一實施例之一說明性情景中，AGC 585及選擇邏輯580產生同時提供以組態讀出電路510中之所有行放大器之各別支路575中之每一者之全域控制信號SXB[7：0]。舉例而言，可針對影像資料之每一訊框產生一次控制信號SXB[7：0]之一值，其中將相同值全域地施加至所有行放大器以針對一特定訊框讀出像素陣列505之每一列。可在每一訊框或所觸發之訊框期間產生多次控制信號SXB[7：0]，以使得可使用控制信號SXB[7：0]之一第一值來讀出列之一方塊。在一實施例中，可使用控制信號SXB[7：0]之一第二值來讀出列之另一方塊，其中此一第二組值用於(舉例而言)仍實施與第一值之增益實質上相同之增益(例如，實質上相同回饋電容)之支路575之一不同組態。
圖6圖解說明根據一實施例之一影像感測器系統600之元件。影像感測器系統600可包含影像感測器系統300之特徵中之某些特徵或全部特徵。舉例而言，影像感測器系統600可包含分別對應於像素陣列305、控制電路320、讀出電路310及功能邏輯315之像素陣列605、控制電路620、讀出電路610及功能邏輯615。舉例而言，控制電路620可包含自動增益控制邏輯AGC 685以提供對應於AGC 486之功能性之功能性。控制電路620可進一步包含選擇邏輯680以提供對應於選擇演算法484且在一實施例中映射482之功能性之功能性。
讀出電路610可包含像素陣列605之行C1、...、CX中之每一者之一各別行放大器電路。在一實施例中，各別行放大器電路中之每一者包含電路100之特徵，例如，其中控制電路620中所實施之控制邏輯
130之功能性由行放大器電路共用。舉例而言，讀出電路610之各別行放大器電路可各自包含各自對應於支路126之各別支路675，及用於轉換藉助各別支路675放大之一信號之類比轉數位轉換器邏輯ADC 665。
AGC 685及選擇邏輯680可產生全域控制信號SXB[7：0]之不同值，該等不同值透過讀出電路610之讀出暫存器630、...、631、632之一順序而連續地移位。圖7之一時序圖700中展示根據一實施例之此連續移位之一實例。讀出暫存器630、...、631、632中之前四個讀出暫存器在圖7中表示為讀出暫存器RR0 630、RR1 720、RR2 730及RR4 740。
在根據一實施例之一說明性情景中，影像感測器系統600之一初始化狀態包含將關於控制信號SXB[7：0]之一預設值(諸如「11111111」或1)載入至讀出暫存器630、...、631、632中之每一者中。在讀出一第一列RY之前，AGC 685及選擇邏輯680可輸出關於控制信號SXB[7：0]之一第一值A0，其中A0移位至RR0 630中。在於一時間t1處讀出列RY期間，讀出暫存器630、720、730、740分別保持控制信號值A0、1、1及1。
在讀出一第二列R(Y-1)之前，選擇邏輯680輸出控制信號SXB[7：0]之一第二組值A1，該第二組值移位至RR0 630中，而RR0 630之前述內容A0移位至RR1 720中。參考圖7，在於時間t2處讀出列R(Y-1)期間，讀出暫存器630、720、730、740分別保持控制信號值A1、A0、1及1。類似地，選擇邏輯680隨後可輸出控制信號SXB[7：0]之一第三組值A2，其中在於時間t3處讀出列R(Y-2)期間，讀出暫存器630、720、730、740分別保持控制信號值A2、A1、A0及1。在一實施例中，A0、A1、A2等中之兩者或兩者以上係各自指定支路675之相同總數目之不同值，該等支路用以各個地促成實質上相同之回饋電容
量。在實施實質上相同回饋電容中(例如，在實施實質上相同環路增益中)之變化允許在各別支路675內及/或跨越各別支路675之製作中之變化在處理多個影像信號時被均和。
本文中闡述用於提供信號放大之技術及架構。在以上說明中，出於闡釋之目的，陳述眾多特定細節以提供對某些實施例之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明瞭，可在不具有此等特定細節之情況下實踐某些實施例。在其他例項中，以方塊圖形式展示若干結構及裝置以避免使說明模糊。
說明書中所提及之「一項實施例」或「一實施例」意指連同包含於本發明之至少一項實施例中之實施例一起所闡述之一特定特徵、結構或特性。在本說明書中之各個地方中出現之片語「在一項實施例中」未必全部指代相同實施例。
就演算法及對一電腦記憶體內之資料位元之操作之符號表示而呈現本文中之詳細說明之某些部分。此等演算法說明及表示係熟習計算技術者用來最有效地向其他熟習此項技術者傳達其工作實質之手段。本文且一般而言將一演算法設想為能達成一所期望結果之一自相容之步驟序列。該等步驟係需要對實體數量進行實體操縱之步驟。通常(但未必)，此等數量採取能夠儲存、傳送、組合、比較及以其他方式進行操縱之電信號或磁信號之形式。已證明，主要出於常用之原因，將此等信號稱作位元、值、元素、符號、字元、項、數字或諸如此類有時較為方便。
然而，應記住，所有此等術語及類似術語將與適當實體數量相關聯，且僅係應用於此等數量之方便標籤。除非自本文中之論述顯而易見另有具體陳述，否則應瞭解，在本說明通篇中，利用諸如「處理」或「計算」或「運算」或「判定」或「顯示」或諸如此類之術語進行之論述指代一電腦系統或類似電子計算裝置之如下動作及程序：
將在電腦系統之暫存器及記憶體內之表示為實體(電子)數量之資料操縱且變換成在電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置內之類似地表示為實體數量之其他資料。
某些實施例亦係關於用於執行本文中之操作之設備。此設備可特定針對所需目的而構造，或其可包括一個一般用途電腦，該一般用途電腦由儲存於該電腦中之一電腦程式來選擇性地啟動或重新組態。此一電腦程式可儲存於一電腦可讀儲存媒體中，諸如但不限於：包含軟碟、光碟、CD-ROM及磁光碟之任何類型之磁碟；唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)(諸如，動態RAM(DRAM))；EPROM；EEPROM；磁性或光學卡；或者適於儲存電子指令且耦合至一電腦系統匯流排之任何類型之媒體。
術語「經連接」意指所連接之物項之間的一直接電連接而不具有任何中間裝置。術語「經耦合」意指所連接之物項之間的一直接電連接或透過一或多個被動或主動中間裝置之一間接連接。術語「電路」意指一單個組件或耦合在一起以提供一所期望功能之主動及/或被動之諸多組件。術語「信號」意指至少一個電流、電壓、電荷、資料或其他信號。
本文中所呈現之演算法及顯示並非與任何特定電腦或其他設備固有地相關。各種一般用途系統可與根據本文中之教示之程式一起使用，或者可證明便於構造用以執行所需方法步驟之更專門化設備。依據本文中之說明，多種此等系統之所需結構將顯而易見。另外，某些實施例並非參考任何特定程式設計語言而闡述。將瞭解，可使用多種程式設計語言來實施如本文中所闡述之此等實施例之教示。
除本文中所闡述之內容之外，亦可在不背離本文所揭示實施例及實施方案之範疇之情況下對該等實施例及實施方案做出各種修改。因此，本文中之圖解說明及實例應理解為以一說明性意義而非一限制
性意義。本發明之範疇應僅參考隨附申請專利範圍來衡量。
100‧‧‧電路/讀出電路
105‧‧‧位元線
120‧‧‧放大器
122‧‧‧節點
124‧‧‧節點
126‧‧‧支路
130‧‧‧控制邏輯
135‧‧‧信號
Ca0、...、CaN‧‧‧負載
Sa0、...、SaN‧‧‧切換器
SXa[0：N]‧‧‧信號
Claims (20)
- 一種電路，其包括：複數個支路，其各自耦合至一第一節點及一第二節點，其中該複數個支路彼此並聯，該複數個支路中之每一者包含一各別負載及一各別切換器；一放大器，其用以：在該電路之一第一組態期間接收來自該第一節點之一第一信號；在該電路之一第二組態期間接收來自該第一節點之一第二信號；基於該第一信號及該第一組態之一第一環路增益而在該第二節點處提供一第三信號；及基於該第二信號及該第二組態之一第二環路增益而在該第二節點處提供一第四信號，其中該第一環路增益實質上等於該第二環路增益；及控制邏輯，其用以：針對該第一組態選擇該複數個支路之一第一組合；基於該第一組合之選擇而設定該第一組態；針對該第二組態選擇該複數個支路之一第二組合；及基於該第二組合之選擇而設定該第二組態，其中該第一組合不同於該第二組合。
- 如請求項1之電路，其中該控制邏輯用以回應於指示一參考環路增益之一信號而自複數個組態選擇該第一組合，該複數個組態包含各自對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益之組態。
- 如請求項2之電路，其中該複數個組態中之每一者對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益。
- 如請求項1之電路，其中用以選擇該第一組態之該控制邏輯包含用以選擇切換狀態之一第一組合之該控制邏輯，該等切換狀態 各自針對該複數個支路之該等切換器中之一各別者。
- 如請求項1之電路，其中該控制邏輯用以基於一偽隨機選擇演算法而自複數個組態選擇該第一組合。
- 如請求項1之電路，其中該控制邏輯用以基於一循環選擇演算法而自複數個組態選擇該第一組合。
- 如請求項1之電路，其中該複數個支路包括2X個支路，其中X係一正整數。
- 如請求項1之電路，該複數個支路之該等負載中之每一者具有一阻抗特性之一各別位準，其中該阻抗特性之該等各別位準實質上彼此相等。
- 如請求項8之電路，其中該阻抗特性包含一電容。
- 一種影像感測器系統，其包括：一像素陣列，其用以產生一第一信號及一第二信號；一電路，其耦合至該像素陣列，該電路包含：複數個支路，其各自耦合至一第一節點及一第二節點，其中該複數個支路彼此並聯，該複數個支路中之每一者包含一各別負載及一各別切換器；一放大器，其用以：在該電路之一第一組態期間接收來自該第一節點之一第一信號；在該電路之一第二組態期間接收來自該第一節點之一第二信號；基於該第一信號及該第一組態之一第一環路增益而在該第二節點處提供一第三信號；及基於該第二信號及該第二組態之一第二環路增益而在該第二節點處提供一第四信號，其中該第一環路增益實質上等於該第二環路增益；及控制邏輯，其用以：針對該第一組態選擇該複數個支路之一第一組合；基於該第一組合之選擇而設定該第一組態；針 對該第二組態選擇該複數個支路之一第二組合；及基於該第二組合之選擇而設定該第二組態，其中該第一組合不同於該第二組合。
- 如請求項10之影像感測器系統，其中該控制邏輯用以回應於指示一參考環路增益之一信號而自複數個組態選擇該第一組合，該複數個組態包含各自對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益之組態。
- 如請求項11之影像感測器系統，其中該複數個組態中之每一者對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益。
- 如請求項10之影像感測器系統，其中用以選擇該第一組態之該控制邏輯包含用以選擇切換狀態之一第一組合之該控制邏輯，該等切換狀態各自針對該複數個支路之該等切換器中之一各別者。
- 如請求項10之影像感測器系統，其中該控制邏輯用以基於一偽隨機選擇演算法而自複數個組態選擇該第一組合。
- 如請求項10之影像感測器系統，其中該控制邏輯用以基於一循環選擇演算法而自複數個組態選擇該第一組合。
- 一種在一第一電路處之方法，該方法包括：針對該電路之一第一組態選擇複數個支路之一第一組合，該複數個支路各自耦合至一第一節點及一第二節點，其中該複數個支路彼此並聯，該複數個支路中之每一者包含一各別負載及一各別切換器；基於該第一組合之選擇而設定該第一組態；在該電路之一第一組態期間，在一放大器處接收來自該第一節點之一第一信號；基於該第一信號及該第一組態之一第一環路增益而在該第二 節點處提供一第二信號；針對該電路之一第二組態選擇該複數個支路之一第二組合，其中該第一組合不同於該第二組合；基於該第二組合之選擇而設定該第二組態，其中該第一組合不同於該第二組合；在該電路之一第二組態期間，在該放大器處接收來自該第一節點之一第三信號；及基於該第三信號及該第二組態之一第二環路增益而在該第二節點處提供一第四信號，其中該第一環路增益實質上等於該第二環路增益。
- 如請求項16之方法，其中回應於指示一參考環路增益之一信號而自複數個組態選擇該第一組合，該複數個組態包含各自對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益之組態。
- 如請求項17之方法，其中該複數個組態中之每一者對應於實質上等於該參考環路增益之一各別環路增益。
- 如請求項16之方法，選擇該第一組態包含選擇切換狀態之一第一組合，該等切換狀態各自針對該複數個支路之該等切換器中之一各別者。
- 如請求項16之方法，其中基於一偽隨機選擇演算法而自複數個組態選擇該第一組合。
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