TW201522923A - 雙切換感測裝置及雙切換感測電路 - Google Patents

雙切換感測裝置及雙切換感測電路 Download PDF

Info

Publication number
TW201522923A
TW201522923A TW102144028A TW102144028A TW201522923A TW 201522923 A TW201522923 A TW 201522923A TW 102144028 A TW102144028 A TW 102144028A TW 102144028 A TW102144028 A TW 102144028A TW 201522923 A TW201522923 A TW 201522923A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
switch
controlled
electrical connection
module
Prior art date
Application number
TW102144028A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI485373B (zh
Inventor
Tai-Ping Sun
Yi-Quan Lv
Hong-Wei Mao
Yao-Xun Wang
Original Assignee
Univ Nat Chi Nan
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Chi Nan filed Critical Univ Nat Chi Nan
Priority to TW102144028A priority Critical patent/TWI485373B/zh
Priority to US14/282,365 priority patent/US9151675B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI485373B publication Critical patent/TWI485373B/zh
Publication of TW201522923A publication Critical patent/TW201522923A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/11—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

一種雙切換感測電路包含一運算放大器、二積分模組及二取樣保持模組，每一積分模組將感測電流轉換成一積分電壓，且每一積分模組包括一輸出端、一電晶體、一積分電容，及一切換單元，該切換單元受控制使運算放大器的反相輸入端電連接電晶體的第一端或第二端，控制使電晶體的控制端電連接運算放大器的輸出端或接收地電壓，控制使電容的第二端接收地電壓或電連接運算放大器的輸出端，控制使積分模組的輸出端電連接電容的第一或第二端，每一取樣保持模受控制以對積分電壓進行取樣得到一輸出電壓，而具有雙切換及雙偵測功能。

Description

雙切換感測裝置及雙切換感測電路
本發明是有關於一種裝置及電路，特別是指一種雙切換感測裝置及雙切換感測電路
大氣下各物體的表面均分佈有不同的紅外線輻射訊號，紅外線訊號大致分為1~3μm的短波段(short-wave infrared，簡寫為SWIR)、3~5μm的中波段(mid-wave infrared，簡寫為MWIR)和6~15μm的長波段(long-wave infrared，簡寫為LWIR)。
目前單波段感測技術已相當成熟，但單波段感測裝置只能感測單一固定波段的訊號，無法因應環境溫度及地理背景變化而調整感測波段，容易有感測目標準確度降低或感測不到目標的問題。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種具有雙偵測功能的雙切換感測裝置。
該雙切換感測裝置包含：二感測模組、一雙切換感測電路，及二積分模組。
每一感測模組各自根據所感測標的來產生所對應的一感測電流。
雙切換感測電路包括：一運算放大器、二積分 模組及一輸出端。該運算放大器具有一非反相輸入端(+)、二反相輸入端(-)，及二輸出端。
每一積分模組電連接所對應的感測器以接收所 對應的感測電流，並將該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓，且每一積分模組包括一輸出端、一電晶體、一積分電容及一切換單元。
輸出端用以提供該積分電壓。電晶體具有一電 連接所對應的該感測器以接收該感測電流的第一端、一第二端，及一控制端。積分電容具有電連接所對應的該電晶體的第二端的第一端及一第二端。切換單元接收一地電壓，且電連接所對應的該積分模組的輸出端、電連接該運算放大器所對應的反相輸入端及輸出端、電連接所對應的該電晶體及積分電容，且，該切換單元受控制使該運算放大器的反相輸入端電連接該電晶體的第一端或第二端，該切換單元受控制使該電晶體的控制端電連接該運算放大器的輸出端或接收該地電壓，該切換單元受控制使該電容的第二端接收地電壓或電連接該運算放大器的輸出端，該切換單元受控制使該該積分模組的輸出端電連接該電容的第一端或第二端。每一取樣保持模組電連接所對應的積分模組的輸出端以接收該積分電壓，且受控制以對該積分電壓進行取樣和保持以得到一正比於該積分電壓大小的輸出電壓。
本發明之第二目的，即在提供一種的雙切換感 測電路。
雙切換感測電路包含一運算放大器、二積分模 組及二取樣保持模組。
運算放大器具有一非反相輸入端(+)、二反相 輸入端(-)，及二輸出端。每一積分模組用以接收所對應的一感測電流，並將該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓，且每一積分模組包括一輸出端、一電晶體、一積分電容及一切換單元。
輸出端用以提供該積分電壓。電晶體具有接收 所對應的感測電流的第一端、一第二端，及一控制端。積分電容具有電連接所對應的該電晶體的第二端的第一端及一第二端。切換單元接收一地電壓，且電連接所對應的該積分模組的輸出端、電連接該運算放大器所對應的反相輸入端及輸出端、電連接所對應的該電晶體及積分電容，且，該切換單元受控制使該運算放大器的反相輸入端電連接該電晶體的第一端或第二端，該切換單元受控制使該電晶體的控制端電連接該運算放大器的輸出端或接收該地電壓，該切換單元受控制使該電容的第二端接收地電壓或電連接該運算放大器的輸出端，該切換單元受控制使該該積分模組的輸出端電連接該電容的第一端或第二端。每一取樣保持模組電連接所對應的積分模組的輸出端以接收該積分電壓，且受控制以對該積分電壓進行取樣和保持以得到一正比於該積分電壓大小的輸出電壓。
21、22‧‧‧感測模組
23‧‧‧生物感測單元
231‧‧‧電化學生物感測器
232‧‧‧電流鏡
24‧‧‧功能選擇器
241‧‧‧第一功能開關
242‧‧‧第二功能開關
25‧‧‧光感測單元
3‧‧‧雙切換感測電路
33‧‧‧運算放大器
V1-‧‧‧反相輸入端
V2-‧‧‧反相輸入端
VO1‧‧‧輸出端
VO2‧‧‧輸出端
M1~M7‧‧‧第一至第七電晶體
VDD‧‧‧第一電壓
Vbias‧‧‧偏壓
31、32‧‧‧積分模組
33‧‧‧輸出端
34‧‧‧電晶體
35‧‧‧積分電容
36‧‧‧積分重設開關
37‧‧‧切換單元
S1~S8‧‧‧第一至第八開關
41、42‧‧‧取樣保持模組
51‧‧‧取樣電容
52‧‧‧取樣重設開關
53‧‧‧讀取開關
Φ1、1‧‧‧控制信號
Φ2、2‧‧‧控制信號
Reset‧‧‧重設信號
SH‧‧‧取樣信號
Vcom‧‧‧共同電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Φ3、Φ4‧‧‧控制信號
CTIA‧‧‧電容轉阻放大器模式
BDI‧‧‧緩衝直接注入模式
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明之第一較佳實施例的電路圖；圖2是該第一較佳實施例的運算放大器的電路圖；圖3是該第一較佳實施例的一時序圖；圖4是二積分模組皆操作於電容轉阻放大器模式的電路圖；圖5是二積分模組皆操作於操作於緩衝直接注入模式的電路圖；圖6是輸入阻抗的電路圖；圖7是二積分模組各自操作於電容轉阻放大器模式及緩衝直接注入模式的電路圖；圖8是二積分模組皆操作於電容轉阻放大器模式的電路圖；圖9是本發明之第二較佳實施例的電路圖；及圖10是第二較佳實施例的時序圖。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明雙切換感測裝置之第一較佳實施例包含二感測模組21、22，及一雙切換感測電路3。
每一感測模組21、22各自根據所感測標的來產生所對應的一感測電流，且具有一光感測單元25，每一光 感測單元25用以根據所感測光的波段來產生所對應的感測電流，在本實施例中，該光感測單元25是一光電轉換二極體，該光電轉換二極體具有一接收一共同電壓Vcom的陰極，及一陽極。
雙切換感測電路3包括一運算放大器33、二積分模組31、32及二取樣保持模組41、42。
該運算放大器33具有一非反相輸入端(+)、二反相輸入端V1-、V2-，及二輸出端VO1、VO2。如圖2所示，該運算放大器33具有第一至第七電晶體M1~M7。
第一電晶體M1具有一接收一第一電壓VDD的第一端、一第二端，及一接收一偏壓Vbias的控制端。
第二電晶體M2具有一電連接該第一電晶體M1的第二端的第一端、一電連接所對應輸出端VO1的第二端及一電連接所對應的該反相輸入端V1-的控制端。
第三電晶體M3具有一電連接該第一電晶體M1的第二端的第一端、一第二端及一電連接該非反相輸入端V+的控制端。
第四電晶體M4具有一電連接該第一電晶體M1的第二端的第一端、一電連接所對應輸出端VO2的第二端及一電連接所對應的反相輸入端V2-的控制端。
第五電晶體M5具有一接地的第一端、一電連接該第二電晶體M2的第二端第二端及一電連接該第三電晶體M3的第二端的控制端。
第六電晶體M6具有一接地的第一端、一電連接 該第三電晶體M3的第二端的第二端及一電連接該第三電晶體M3的第二端的控制端。
第七電晶體M7具有一接地的第一端、一電連接 該第四電晶體M4的第二端第二端及一電連接該第三電晶體M3的第二端的控制端。
每一積分模組31、32電連接所對應的感測模組 21、22以接收所對應的感測電流，並將該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓，且每一積分模組31、32包括：一輸出端33、一電晶體34、一積分電容35、一切換單元37，及一積分重設開關36。
該輸出端33用以提供該積分電壓。電晶體34 具有一電連接所對應的該感測模組以接收該感測電流的第一端、一第二端，及一控制端。積分電容35具有電連接所對應的該電晶體34的第二端的第一端及一第二端，並將來自該感測模組21、22的該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓。
積分重設開關36並聯於該積分電容35，且受控 制而於導通或不導通之間切換，並於導通時將該積分電容35所儲存的電荷清除。
切換單元37接收一地電壓，且電連接所對應的 該積分模組的輸出端33、電連接該運算放大器33所對應的反相輸入端及輸出端、電連接所對應的該電晶體34及積分電容35，且，該切換單元37受控制使該運算放大器33的反相輸入端電連接該電晶體34的第一端或第二端，該切換 單元37受控制使該電晶體34的控制端電連接該運算放大器33的輸出端或接收該地電壓，該切換單元37受控制使該電容35的第二端接收地電壓或電連接該運算放大器33的輸出端，該切換單元37受控制使該該積分模組的輸出端電連接該電容35的第一端或第二端，每一切換單元37包括第一至第八開關S1~S8。
第一開關S1具有一電連接所對應的該電晶體 34的第一端的第一端，及一電連接該運算放大器33的所對應的反相輸入端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第二開關S2具有一電連接所對應的該電晶體 34的第二端的第一端，及一電連接該運算放大器33的所對應的反相輸入端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第三開關S3具有一電連接所對應的該電晶體 34的控制端的第一端，及一電連接該運算放大器33的所對應的輸出端VO1、VO2的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第四開關S4具有一電連接所對應的該電晶體 34的控制端的第一端，及一接地的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第五開關S5具有一電連接所對應的該積分電容 35的第二端的第一端，及一接地的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第六開關S6具有一電連接所對應的該積分電容 35的第二端的第一端，及一電連接該運算放大器33的所對應的輸出端VO1、VO2的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第七開關S7具有一電連接所對應的該積分電容 35的第一端的第一端，及一電連接該積分模組31的輸出端33的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
第八開關S8具有一電連接所對應的該積分電容 35的第二端的第一端，及一電連接該積分模組31的輸出端33的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
每一積分模組31受控制切換於一電容轉阻放大 器模式(Capacitive Tran-Impedance Amplifier，CTIA)或一緩衝直接注入模式(Buffer Direct Injection，BDI)，當操作於該電容轉阻放大器模式時，適用於偵測中波段或短波段的光，該第一及第三及第五及第七開關S1、S3、S5、S7為不導通，使該第二及第四及第六及第八開關S2、S4、S6、S8為導通。當操作於該緩衝直接注入模式時，適用於偵測中波段或長波段的光，使該第一及第三及第五及第七開關S1、S3、S5、S7為導通，使該第二及第四及第六及第八開關S2、S4、S6、S8為不導通。
每一取樣保持模組41、42電連接所對應的積分 模組31、32的輸出端33以接收該積分電壓，且受控制以 對該積分電壓進行取樣和保持以得到一正比於該積分電壓大小的輸出電壓Vout。
每一取樣保持模組41、42包括一讀取開關53、一取樣電容51及一取樣重設開關52。
讀取開關53具有一電連接於對應的積分模組31、32的輸出端33之第一端和一第二端，且受控制而於導通或不導通之間切換。
取樣電容51具有一電連接於該讀取開關53之第二端的第一端和一接地的第二端。
取樣重設開關52並聯於該取樣電容51，且受控制而於導通或不導通之間切換，並於導通時將該取樣電容51所儲存的電荷清除。
如圖3所示，為二積分模組31、32根據上述開關切換操作於電容轉阻放大器模式或緩衝直接注入模式的時序圖，控制信號Φ1用於控制該積分模組31的第一及第三及第五及第七開關S1、S3、S5、S7、控制信號1用於控制該積分模組31的第二及第四及第六及第八開關S2、S4、S6、S8、控制信號Φ2用於控制該積分模組32的第一及第三及第五及第七開關S1、S3、S5、S7、控制信號2用於控制該積分模組32的第二及第四及第六及第八開關S2、S4、S6、S8、重設信號Reset用於控制該積分模組31、32的積分重設開關36、取樣信號SH用於控制該取樣保持模組41、42的讀取開關53。
如圖4所示，為二積分模組31、32皆操作於電 容轉阻放大器模式，由於該光電轉換二極體的陰極所接收的共同電壓Vcom為固定值，積分電壓反比於該感測電流大小，如式1所示：
其中，參數Vint是積分電壓值，參數是感測電流值I(t)，參數Cint是該積分電容值，參數t為積分時間。
如圖5所示，為二積分模組31、32皆操作於緩衝直接注入模式，此時，每一積分模組3132的輸入阻抗，將降低(1+A)倍以提高感測電流的注入效應，又此模式下其積分電壓正比於該感測電流大小，如式2所示：
又如圖6所示為其輸入阻抗進一步分析，為方便運算說明，假設運算放大器的非反相輸入端接地且電晶體34的源極端外接一電壓V，則輸入阻抗如式3所示：
其中，參數I視為電晶體34的源極端所注入電流值，參數A是該運算放大器的增益，gm為電晶體34的轉導。
如圖7、8所示，為二積分模組各自操作於電容轉阻放大器模式及緩衝直接注入模式，其分析操作可參上述，故不再重複說明。
參閱圖9，本發明雙切換感測裝置之第二較佳實施例相較於該第一較佳實施例的差別在於：每一感測模組 21、22具有一生物感測單元23、一光感測單元25及一功能選擇器24，而第二較佳實施例的雙切換感測電路3則是相同於第一較佳實施例。
生物感測單元23用以將生物信號轉換成一第一 電流，且每一生物感測單元23具有一電化學生物感測器231及一電流鏡232。
每一電化學生物感測器231用以將所偵測的離 子濃度轉換成一工作電壓。
每一電流鏡232電連接所對應的該電化學生物 感測器以接收該工作電壓，並將該工作電壓轉換成該第一電流。
每一光感測單元25用以根據所感測光的波段來 產生一第二電流，且具有一光電轉換二極體，該光電轉換二極體具有一接收一共同電壓Vcom的陰極，及一提供該第二電流的陽極。
每一功能選擇器24電連接該生物感測器23、該 光感測器25與所對應的該積分模組31間，且受控制以選擇該第一電流或該第二電流作為該感應電流，供應至所對應的積分模組31。
每一功能選擇器24具有第一及第二功能開關 241、242。
第一功能開關241具有電連接該電流鏡232以 接收該第一電流的第一端，及一電連接所對應積分模組31、32的電晶體34的第一端之第二端，且受控制使其第一及 第二端於導通與不導通間切換。
第二功能開關242具有電連接該光電轉換二極 體的陽極以接收該第二電流的第一端，及一電連接所對應積分模組31、32的電晶體34的第一端之第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換。
該感測模組21、22受控制切換於一生物偵測模 式或一光偵測模式，當操作於該生物偵測模式時，該第一功能開關241為導通，該第二功能開關242不導通。當操作於該光偵測模式時，該第二功能開關242為導通，該第一功能開關241不導通。
如圖10所示，為二感測模組21、22切換操作 於生物偵測模式或光偵測模式的時序圖，控制信號Φ3用於控制該功能選擇器24的第一功能開關241、控制信號Φ4用於控制該功能選擇器24的的第二功能開關242。
綜上所述，上述實施例具有以下優點：
1.具有雙切換功能，可切換於一電容轉阻放大 器模式或一緩衝直接注入模式以用於偵測不同波段的光，可因應環境溫度及地理背景變化而調整感測波段以效解決先前技術所遭遇的問題。
2.具有雙偵測功能，可切換操作於生物偵測模 式或光偵測模式，而具有相較於先前技術更廣的用途及功能。
3.相較於一般的單一像素偵測電路，具有CTIA 及BDI的共通性。
4.以共用運算放大器33來達到兩種不同模式的 切換又同時節省面積。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已 ，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21、22‧‧‧感測模組
25‧‧‧光感測單元
3‧‧‧雙切換感測電路
33‧‧‧運算放大器
V1-‧‧‧反相輸入端
V2-‧‧‧反相輸入端
VO1‧‧‧輸出端
VO2‧‧‧輸出端
M1~M7‧‧‧第一至第七電晶體
VDD‧‧‧第一電壓
Vbias‧‧‧偏壓
31、32‧‧‧積分模組
33‧‧‧輸出端
34‧‧‧電晶體
35‧‧‧積分電容
36‧‧‧積分重設開關
37‧‧‧切換單元
S1~S8‧‧‧第一至第八開關
41、42‧‧‧取樣保持模組
51‧‧‧取樣電容
52‧‧‧取樣重設開關
53‧‧‧讀取開關
Φ1、1‧‧‧控制信號
Φ2、2‧‧‧控制信號
Reset‧‧‧重設信號
SH‧‧‧取樣信號
Vcom‧‧‧共同電壓
Vout‧‧‧輸出電壓

Claims (10)

  1. 一種雙切換感測裝置，包含：二感測模組，每一感測模組各自根據所感測標的來產生所對應的一感測電流；一雙切換感測電路，包括：一運算放大器，具有一非反相輸入端、二反相輸入端，及二輸出端；二積分模組，每一積分模組電連接所對應的感測模組以接收所對應的感測電流，並將該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓，且每一積分模組包括：一輸出端，用以提供該積分電壓；一電晶體，具有一電連接所對應的該感測器以接收該感測電流的第一端、一第二端，及一控制端，一積分電容，具有電連接所對應的該電晶體的第二端的第一端及一第二端，及一切換單元，接收一地電壓，且電連接所對應的該積分模組的輸出端、電連接該運算放大器所對應的反相輸入端及輸出端、電連接所對應的該電晶體及積分電容，且，該切換單元受控制使該運算放大器的反相輸入端電連接該電晶體的第一端或第二端，該切換單元受控制使該電晶體的控制端 電連接該運算放大器的輸出端或接收該地電壓，該切換單元受控制使該電容的第二端接收地電壓或電連接該運算放大器的輸出端，該切換單元受控制使該該積分模組的輸出端電連接該電容的第一端或第二端，及二取樣保持模組，每一取樣保持模組電連接所對應的積分模組的輸出端以接收該積分電壓，且受控制以對該積分電壓進行取樣和保持以得到一正比於該積分電壓大小的輸出電壓。
  2. 如請求項1所述的雙切換感測裝置，其中，每一感測模組具有：一光電轉換二極體，具有一接收一共同電壓的陰極，及一電連接所對應電晶體的第一端的陽極。
  3. 如請求項1所述的雙切換感測裝置，其中，每一積分模組具有：一積分重設開關，並聯於該積分電容，且受控制而於導通或不導通之間切換，並於導通時將該積分電容所儲存的電荷清除。
  4. 如請求項所述1的雙切換感測裝置，其中，每一取樣保持模組包括：一讀取開關，具有一電連接於對應的積分模組的輸 出端之第一端和一第二端，且受控制而於導通或不導通之間切換；一取樣電容，具有一電連接於該讀取開關之第二端的第一端和一接地的第二端；及一取樣重設開關，並聯於該取樣電容，且受控制而於導通或不導通之間切換，並於導通時將該取樣電容所儲存的電荷清除。
  5. 如請求項1所述的雙切換感測裝置，其中，該運算放大器包括：一第一電晶體，具有一接收一第一電壓的第一端、一第二端，及一接收一偏壓的控制端；一第二電晶體，具有一電連接該第一電晶體的第二端的第一端、一電連接所對應輸出端的第二端及一電連接所對應的該反相輸入端的控制端；一第三電晶體，具有一電連接該第一電晶體的第二端的第一端、一第二端及一電連接該非反相輸入端V+的控制端；一第四電晶體，具有一電連接該第一電晶體的第二端的第一端、一電連接所對應輸出端的第二端及一電連接所對應的反相輸入端V2-的控制端；一第五電晶體，具有一接地的第一端、一電連接該第二電晶體的第二端第二端及一電連接該第三電晶體的第二端的控制端；一第六電晶體，具有一接地的第一端、一電連接該 第三電晶體的第二端的第二端及一電連接該第三電晶體的第二端的控制端；及一第七電晶體，具有一接地的第一端、一電連接該第四電晶體的第二端第二端及一電連接該第三電晶體的第二端的控制端。
  6. 如請求項1所述的雙切換感測裝置，其中，每一切換單元包括：一第一開關，具有一電連接所對應的該電晶體的第一端的第一端，及一電連接該運算放大器的所對應的反相輸入端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；一第二開關，具有一電連接所對應的該電晶體的第二端的第一端，及一電連接該運算放大器的所對應的反相輸入端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；一第三開關，具有一電連接所對應的該電晶體的控制端的第一端，及一電連接該運算放大器的所對應的輸出端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；一第四開關，具有一電連接所對應的該電晶體的控制端的第一端，及一接地的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；一第五開關，具有一電連接所對應的該電容的第二端的第一端，及一接地的第二端，且受控制使其第一及 第二端於導通與不導通間切換；一第六開關，具有一電連接所對應的該電容的第二端的第一端，及一電連接該運算放大器的所對應的輸出端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；一第七開關，具有一電連接所對應的該電容的第一端的第一端，及一電連接該積分模組的輸出端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；及一第八開關，具有一電連接所對應的該電容的第二端的第一端，及一電連接該積分模組的輸出端的第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；該積分模組受控制切換於一電容轉阻放大器模式或一緩衝直接注入模式，當操作於該電容轉阻放大器模式時，該第一及第三及第五及第七開關為不導通，該第二及第四及第六及第八開關為導通；當操作於該緩衝直接注入模式時，該第一及第三及第五及第七開關為導通，該第二及第四及第六及第八開關為不導通。
  7. 如請求項1所述的雙切換感測裝置，其中，每一感測模組具有：一生物感測單元，用以將生物信號轉換成一第一電流；一光感測單元，用以根據所感測光的波段來產生一 第二電流；及一功能選擇器，電連接該生物感測器、該光感測器與所對應的該積分模組間，且受控制以選擇該第一電流或該第二電流作為該感應電流，供應至所對應的積分模組。
  8. 如請求項7所述的雙切換感測裝置，其中，每一光感測單元具有一光電轉換二極體，該光電轉換二極體具有一接收一共同電壓的陰極，及一提供該第二電流的陽極，且每一生物感測單元具有：一電化學生物感測器，用以將所偵測的離子濃度轉換成一工作電壓；及一電流鏡，電連接該電化學生物感測器以接收該工作電壓，並將該工作電壓轉換成該第一電流。
  9. 如請求項8所述的雙切換感測裝置，其中，每一功能選擇器具有：一第一功能開關，具有電連接該電流鏡以接收該第一電流的第一端，及一電連接所對應積分模組的電晶體的第一端之第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；及一第二功能開關，具有電連接該光電轉換二極體的陽極以接收該第二電流的第一端，及一電連接所對應積分模組的電晶體的第一端之第二端，且受控制使其第一及第二端於導通與不導通間切換；該感測模組受控制切換於一生物偵測模式或一光 偵測模式，當操作於該生物偵測模式時，該第一功能開關為導通，該第二功能開關不導通；當操作於該光偵測模式時，該第二功能開關為導通，該第一功能開關不導通。
  10. 一種雙切換感測電路，且包含：一運算放大器，具有一非反相輸入端、二反相輸入端，及二輸出端；二積分模組，每一積分模組用以接收所對應的一感測電流，並將該感測電流轉換成一相關於該感測電流大小的積分電壓，且每一積分模組包括：一輸出端，用以提供該積分電壓；一電晶體，具有接收所對應的感測電流的第一端、一第二端，及一控制端，一積分電容，具有電連接所對應的該電晶體的第二端的第一端及一第二端，及一切換單元，接收一地電壓，且電連接所對應的該積分模組的輸出端、電連接該運算放大器所對應的反相輸入端及輸出端、電連接所對應的該電晶體及積分電容，且，該切換單元受控制使該運算放大器的反相輸入端電連接該電晶體的第一端或第二端，該切換單元受控制使該電晶體的控制端電連接該運算放大器的輸出端或接收該地電壓，該切換單元受控制使該電容的第二端接收地 電壓或電連接該運算放大器的輸出端，該切換單元受控制使該該積分模組的輸出端電連接該電容的第一端或第二端，及二取樣保持模組，每一取樣保持模組電連接所對應的積分模組的輸出端以接收該積分電壓，且受控制以對該積分電壓進行取樣和保持以得到一正比於該積分電壓大小的輸出電壓。
TW102144028A 2013-12-02 2013-12-02 Dual switching sensing device and dual switching sensing circuit TWI485373B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102144028A TWI485373B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 Dual switching sensing device and dual switching sensing circuit
US14/282,365 US9151675B2 (en) 2013-12-02 2014-05-20 Dual-switching sensing device, and dual-function switching circuit thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102144028A TWI485373B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 Dual switching sensing device and dual switching sensing circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI485373B TWI485373B (zh) 2015-05-21
TW201522923A true TW201522923A (zh) 2015-06-16

Family

ID=53265092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102144028A TWI485373B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 Dual switching sensing device and dual switching sensing circuit

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9151675B2 (zh)
TW (1) TWI485373B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI581167B (zh) * 2016-03-29 2017-05-01 矽創電子股份有限公司 雜訊抑制電路
US11050962B2 (en) * 2018-07-20 2021-06-29 Raytheon Company Dual mode focal plane array having DI and BDI modes
US10917599B2 (en) 2018-07-20 2021-02-09 Raytheon Company Focal plane array having ratioed capacitors
FR3102843B1 (fr) * 2019-11-05 2022-01-14 Commissariat Energie Atomique Pixel ir reconfigurable en mode di ou bdi

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523570A (en) * 1994-07-15 1996-06-04 Loral Infrared & Imaging Systems, Inc. Double direct injection dual band sensor readout input circuit
US5751005A (en) * 1996-12-20 1998-05-12 Raytheon Company Low-crosstalk column differencing circuit architecture for integrated two-color focal plane arrays
US6885396B1 (en) * 1998-03-09 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Readout circuit with gain and analog-to-digital a conversion for image sensor
JP4424796B2 (ja) * 1999-11-18 2010-03-03 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
TWI434516B (zh) * 2011-05-02 2014-04-11 Univ Nat Chi Nan Dual function injection type read array device, circuit and dual function read module
TWI492538B (zh) * 2013-01-14 2015-07-11 Univ Nat Chi Nan Switchable reading device

Also Published As

Publication number Publication date
US20150153231A1 (en) 2015-06-04
TWI485373B (zh) 2015-05-21
US9151675B2 (en) 2015-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8878595B2 (en) Switchable readout device
TWI485373B (zh) Dual switching sensing device and dual switching sensing circuit
WO2020211515A1 (zh) 一种高精度温度传感器
WO2019204515A4 (en) Readout circuits and methods
CN102291544B (zh) 一种增益自动可调放大器读出电路
TWI434516B (zh) Dual function injection type read array device, circuit and dual function read module
US10180501B2 (en) Radiation detector
CN105306845A (zh) 一种可消除失调的相关双采样电路
CN104568169A (zh) 带有失调消除功能的红外焦平面读出电路
Saraf et al. CMOS-SOI-MEMS uncooled infrared security sensor with integrated readout
TWI527456B (zh) Array read device, dual function read device and detection circuit
TWI698007B (zh) 光偵測裝置
Zheng et al. A linear-array receiver AFE circuit embedded 8-to-1 multiplexer for direct ToF imaging LiDAR applications
Zhou et al. A high-precision and high-linearity readout integrated circuit for infrared focal plane array applications
KR19980079452A (ko) 초전형 적외선 검출장치
TWI474327B (zh) Dual mode reading device and circuit
JP2022551699A (ja) 光導電体読み出し回路
CN111511068B (zh) 芯片式光电传感器及手势识别装置
Jaanus et al. Using microcontrollers for high accuracy analogue measurements
US11050962B2 (en) Dual mode focal plane array having DI and BDI modes
Sun et al. A buffer direct injection and direct injection readout circuit with mode selection design for infrared focal plane arrays
TW201115213A (en) Readout apparatus and multi-channel readout apparatus for touch panel
Matolin et al. A 64× 64 pixel temporal contrast microbolometer infrared sensor
WO2023141765A1 (zh) 光电流放大电路、放大控制方法、光检测模组和显示装置
TWI711827B (zh) 電流測量系統

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees