TW201833711A - 電流產生器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種實例性電流產生器，其可包含：一低壓降調節器(LDO)，其經耦合以接收一參考電壓且回應性地提供一參考電流，其中該LDO回應於一校準信號而調整該參考電流之一電流位準。一電流控制振盪器經耦合以自該LDO接收一參考電流副本且回應性地產生一振盪信號，其中該振盪信號之一週期係至少部分基於該參考電流副本之一位準。一脈衝產生器經耦合以提供一可調脈衝信號。一計數器經耦合以判定在該脈衝信號之一持續時間期間發生之該振盪信號之週期數且提供指示此週期數之一控制信號，且一數位校準電路經耦合以接收該控制信號且回應性地將該校準信號提供至該LDO。

Description

電流產生器
本發明大體上係關於影像感測器，且特定言之(但非排他地)係關於，用於CMOS影像感測器之一精確電流產生器。
影像感測器已變得無處不在。其廣泛用於數位相機、蜂巢式電話、安全攝像機以及醫學、汽車及其他應用中。用以製造影像感測器之技術已快速持續發展。舉例而言，對較高解析度及較低電力消耗之要求已促進此等裝置進一步小型化及整合。 諸多影像感測器使用參考電流來設定各種功能塊之操作點。舉例而言，可基於一或多個參考電壓來產生參考電流。另外，產生參考電流之電路通常可包含提供一回饋電壓之一或多個電阻器。然而，電阻器會被特徵化為具有大電阻值變動(例如約20%)，此會影響參考電流之位準。若參考電流偏離一所要位準，則影像感測器無法如期操作。 諸多技術已用於減輕電阻器變動對影像感測器效能之影響。然而，一些此等方法無法完全消除電阻變動之影響。
本文中描述使一影像感測器藉由一浮動擴散操作來獲得低暗電流之一設備及方法之實例。在以下描述中，闡述諸多特定細節以提供對實例之一透徹理解。然而，熟習相關技術者應認識到，可在無該等特定細節之一或多者之情況下或結合其他方法、組件、材料等等實踐本文中所描述之技術。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知之結構、材料或操作以避免使某些態樣不清楚。 參考本說明書之「一實例」或「一實施例」意謂：結合實例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一實例中。因此，出現於本說明書之各種位置中之片語「在一實例中」或「在一實施例」未必係指相同實例。此外，可在一或多個實例中依任何適合方式組合特定特徵、結構或特性。 在本說明書中，使用若干技術術語。除非本文中另有定義或其使用背景另有明確指示，否則此等術語具有其所在技術領域之一般含義。應注意，可在本發明中互換使用元件名稱及符號(例如Si對矽)；然而，兩者具有相同含義。 圖1繪示根據本發明之一實施例之一成像系統100之一實例。成像系統100包含像素陣列102、控制電路104、讀出電路106及功能邏輯108。在一實例中，像素陣列102係光電二極體或影像感測器像素之二維(2D)陣列(例如像素P1、P2…Pn)。如圖中所繪示，將光電二極體配置成列(例如列R1至Ry)及行(例如行C1至Cx)以擷取人、位置、物體等等之影像資料，該影像資料接著可用於再現人、位置、物體等等之一2D影像。然而，光電二極體未必配置成列及行，而是可採用其他組態。 在一實例中，在像素陣列102中之各影像感測器光電二極體/像素已擷取其影像資料或影像電荷之後，影像資料由讀出電路106讀出且接著轉移至功能邏輯108。讀出電路106可經耦合以自像素陣列102中之複數個光電二極體讀出影像資料。在各種實例中，讀出電路106可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他。功能邏輯108可僅儲存影像資料或甚至藉由應用影像後效果(例如剪裁、旋轉、消除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱影像資料。在一實例中，讀出電路106可沿著讀出行線(如圖中所繪示)一次讀出一列影像資料或可使用諸如串行讀出或所有像素同時全並行讀出之各種其他技術(圖中未繪示)來讀出影像資料。 在一實例中，一電流產生器110可將一或多個參考電流提供至讀出電路106。雖然圖1將電流產生器110描繪為包含於讀出電路106中，但電流產生器110可代以包含於成像系統100之其他功能塊內且將一或多個參考電流提供至讀出電路106。在一些實施例中，一或多個參考電流可由讀出電路106之類比或混合信號電路用作偏壓參考。舉例而言，可對一ADC提供一參考電流以用作用於執行類比轉數位轉換之一參考。 在一些實施例中，可期望電流產生器110提供精確參考電流以確保類比及混合信號功能電路之精度。參考電流之準確性會受包含於電流產生器110中之一或多個電阻器影響。為了克服參考電流之位準之變化改變或超過一所要臨限值，電流產生器110可包含一校準迴路，其經耦合以週期性地改變電流產生器110之一或多個微調電晶體。可藉由改變微調電晶體(諸如，停用一或多個微調電晶體及/或啟用一或多個微調電晶體)來即時調整參考電流之位準。 在一實例中，控制電路104耦合至像素陣列102以控制像素陣列102中之複數個光電二極體之操作。舉例而言，控制電路104可產生用於控制影像擷取之一快門信號。在一實例中，快門信號係一全域快門信號，其用於同時啟用像素陣列102內之所有像素以在一單一擷取窗期間同時捕獲其各自影像資料。在另一實例中，快門信號係一滾動快門信號，使得像素之各列、行或群組在連續擷取窗期間被循序啟用。在另一實例中，影像擷取與發光效果(諸如一閃光)同步。 在一實例中，成像系統100可包含於數位相機、蜂巢式電話、膝上型電腦或其類似者中。另外，成像系統100可耦合至其他硬體零件，諸如處理器(通用或其他)、記憶體元件、輸出件(USB埠、無線發射器、HDMI埠等等)、照明/閃光燈、電輸入件(鍵盤、觸控顯示器、追蹤墊、滑鼠、麥克風等等)及/或顯示器。其他硬體零件可將指令傳送至成像系統100，自成像系統100提取影像資料，或操縱由成像系統100供應之影像資料。 圖2係根據本發明之一實施例之一電流產生器210之一繪示性方塊圖。電流產生器210可為電流產生器110之一實例。電流產生器210可接收一參考電壓且回應性地產生一參考電流。在一些實施例中，參考電壓可為一基於帶隙之電壓，但亦可在本發明之範疇內考量其他電壓參考。參考電流可經複數次鏡射以將複數個參考電流提供至各種電路，諸如(舉例而言)讀出電路106之類比及混合信號電路。另外，可將Iref之一複本提供至一校準迴路以將回饋提供至電壓轉換器212。 電流產生器210之所繪示實施例包含一電壓轉換器212、一電流控制振盪器(CCO) 214、一脈衝產生器216、一邏輯閘218、一n位元計數器220及一數位校準電路222。電壓轉換器212可接收一參考電壓Vref且回應性地提供諸如Iref之複數個參考電流。電壓轉換器212亦可接收呈一校準字Trim＜X:0＞形式之回饋，其可調整Iref之一位準。校準字之長度雖然在圖2中展示為6個位元，但可基於包含於電壓轉換器212中之微調電晶體之數目，且任何數目係在本發明之範疇內。 可將參考電流之至少一者提供至CCO 214。CCO 214回應於Iref而提供一振盪信號。在一些實施例中，由CCO 214接收之Iref亦可指稱為由電壓轉換器212產生之Iref之一「電流複本」。振盪信號可具有至少部分基於Iref之位準之一週期/頻率。脈衝產生器216可經耦合以接收一系統時脈且回應性地提供至少一脈衝信號。舉例而言，系統時脈可為約12 MHz。脈衝信號及振盪信號可由邏輯閘218接收，在一些實施例中，邏輯閘218可為一「及」閘。「及」閘可回應性地提供一信號，且該信號可為脈衝信號處於一高邏輯位準時之振盪信號之一影像。邏輯閘218之輸出可經特徵化為振盪信號之一影像，因為每當振盪信號呈高態時，邏輯閘218之輸出可提供一高態。 n位元計數器220經耦合以接收邏輯閘218之輸出，且可判定在脈衝信號期間發生之振盪信號之脈衝數。在一些實施例中，在脈衝信號期間發生之振盪信號之脈衝數可為約600個。接著，n位元計數器220將計數提供至數位校準電路222。作為回應，數位校準電路判定待提供至電壓轉換器212之一校準字Trim＜5:0＞。該校準字可判定待啟用/停用之電壓轉換器212之微調電晶體之數目及混合。舉例而言，哪些微調電晶體被啟用及被啟用之微調電晶體之數目會更改參考電流Iref之位準。 在一些實施例中，電壓轉換器212可為一低壓降調節器，其經耦合以接收Vref且回應性地產生一基極電流。另外，電壓轉換器212可包含複數個電流鏡以鏡射一基極電流且提供經鏡射基極電流作為Iref。在一些實施例中，Vref可由一帶隙參考電壓產生器提供。電壓產生器212可包含對應於校準字Trim＜5:0＞之各位元之一微調電晶體。Trim＜5:0＞之各位元可判定啟用/停用何種微調電晶體。據此，一6位元校準字可啟用/停用6個不同微調電晶體，且128個不同微調電晶體組合係可能的。 在一些實施例中，CCO 214可為可基於Iref之位準來調整其振盪時間之一環形振盪器。舉例而言，CCO 214可包含奇數個反相器，其經耦合以在相關聯PMOS電晶體之一源極處接收Iref且進一步經耦合為一環形振盪器。一信號可開始依取決於Iref之位準之一速率在CCO 214中振盪。因而，振盪信號可具有指示Iref之位準之一頻率Fosc。 脈衝產生器216可經耦合以接收系統時脈且回應性地提供一或多個脈衝。脈衝產生器可提供一單一脈衝或一連串脈衝。脈衝產生器216亦能夠調整脈衝之寬度以導致各種處理態樣。另外，一系統重設之後之一第一脈衝之輸出可經延遲以允許使其他電壓及電流穩定。 n位元計數器220可接收邏輯閘218之輸出且計數所接收之脈衝之數目。在一些實施例中，僅可在脈衝信號處於一高邏輯值(例如一「1」)時接收脈衝。n位元計數器218可具有諸如600之一所要儲存值且比較計數值與儲存值。舉例而言，可將一正或負差值提供至數位校準電路222。基於由n位元計數器220提供之差值，數位校準電路222可判定待啟用以改變Iref之電壓轉換器中之微調電晶體之一混合。經改變之Iref可更接近Iref之一所要值。在一些實施例中，預設微調可為＜100000＞，其可由數位校準電路222提供之一校準字改變。 圖3係根據本發明之一實施例之一電壓轉換器312及一電流控制振盪器314之一實例性示意圖。電壓轉換器312可為電壓轉換器212之一實例，且CCO 314可為CCO 214之一實例。電壓轉換器312可接收一參考電壓Vref且回應性地產生一或多個參考電流Iref。可將參考電流之一副本提供至CCO 314，CCO 314可回應性地提供一振盪信號。振盪信號之一頻率可指示Iref之位準。 電壓轉換器312之所繪示實施例包含一低壓降調節器(LDO) 324及複數個電流鏡326。LDO 324之所繪示實施例包含一放大器330、複數個微調分支332及兩個電阻器R1及R2。複數個電流鏡326之各電流鏡可鏡射由複數個微調分支332之組合提供之電流。此外，複數個電流鏡326之各者可包含藉由各自源極及汲極端子耦合在一起之兩個PMOS電晶體，其中一PMOS電晶體之一源極端子耦合至一高參考電壓AVDD且另一PMOS電晶體之一汲極端子提供Iref。複數個電流鏡326之各者可提供具有相同於由LDO 324產生之電流位準之電流位準的Iref。 在LDO 324之所繪示實施例中，各微調分支332(X)包含兩個PMOS電晶體338(X)及340(X)。元件符號中之X標示微調分支數且亦與一校準字Trim＜X:0＞中之一相關聯位元相關聯。在一些實施例中，校準字可為Trim＜5:0＞，其包含6個位元。因而，針對所繪示之實施例，可存在6個微調分支332(X)，其可包含332(0)、332(1)、332(2)…332(5)，其中各微調分支包含一PMOS電晶體338(X)及PMOS電晶體340(X)。然而，應注意，本發明不限於6個微調分支，而是可考量任何數目。舉例而言，PMOS電晶體340(X)亦可如本文中所使用般指稱一「微調電晶體」，其可經選擇性地啟用/停用以更改被啟用之微調分支332(X)之類型及數目。另外，各微調電晶體340(X)可由一不同大小(例如通道長度及/或寬度)形成，使得在相同操作條件下，各微調電晶體340(X)提供一不同電流量。 各微調分支332(X)可耦合於一高電壓參考AVDD與電阻器R1之一第一側之間。舉例而言，電晶體338(X)之一源極端子可耦合至AVDD且電晶體338(X)之一汲極端子可耦合至微調電晶體340(X)之一源極端子。微調電晶體340(X)之一汲極端子可耦合至R1之第一側。電晶體338(X)之一閘極端子可耦合至放大器330之一輸出端。微調電晶體340(X)之一閘極端子可經耦合以基於校準字來接收一各自控制信號。舉例而言，微調電晶體340(5)可經耦合以接收與校準字Trim＜5:0＞之第六位元(諸如trim＜5＞)相關聯之一控制信號。校準字之位元可判定何種微調電晶體340(X)被啟用/停用。舉例而言，一對應位元位置中之一「1」可致使相關聯微調電晶體340(X)被啟用，而一「0」可致使其被停用。當然，亦可在一實施例中實施相反關聯。 兩個電阻器R1及R2可串聯耦合於微調分支332(X)與一低參考電壓(諸如接地)之間。另外，形成於R1與R2之間之一節點可耦合至放大器330之一非反相輸入端。放大器330之反相輸入端可經耦合以接收參考電壓Vref。兩個電阻器R1及R2形成一分壓器且形成於R1與R2之間之節點上之電壓將回饋提供至放大器330。在一些實施例中，R1及R2之值可根據裝置來廣泛變動，此可導致Iref非所要地變動。因而，連續回饋可由LDO 324接收以調整被啟用之微調電晶體340(X)之數目及/或混合。 CCO 314可包含耦合成一環形振盪器之奇數個反相器336，其中各反相器336之一輸出端耦合至後一反相器336之一輸入端。雖然圖3中僅展示三個反相器336，但可使用任何奇數個反相器。可將CCO 314之一輸出提供至一輸出反相器328，輸出反相器328可為選用的。輸出反相器328之一輸出端可提供具有一頻率Fosc之振盪信號。 各反相器336可包含耦合於一節點G與一低參考電壓(諸如接地)之間之一PMOS電晶體及一NMOS電晶體。舉例而言，PMOS電晶體之一源極端子可耦合至節點G，且PMOS電晶體之一汲極端子可耦合至NMOS電晶體之一汲極端子。NMOS電晶體之一源極端子可耦合至該低參考電壓。PMOS及NMOS電晶體之閘極端子可耦合在一起且形成反相器336之輸入端。另外，PMOS及NMOS電晶體之耦合汲極及源極端子可形成反相器336之輸出端。在一些實施例中，反相器336之PMOS及NMOS電晶體可至少相對於電壓轉換器312之其他電晶體具有超大寬度及/或長度，此可使其更易受處理之變化影響。 在一些實施例中，節點G可耦合至複數個電流鏡326中之一電流鏡。因而，節點G可經耦合以接收Iref之一副本/複本。據此，各反相器336之PMOS電晶體可在一源極端子處接收Iref。Iref之位準會影響反相器336之延時，例如上升及下降時間。更改反相器336之延時會影響頻率Fosc。 在操作中，微調電晶體340(X)可在一系統重設之後依一預設狀態開始。舉例而言，預設設定可啟用微調電晶體340(5)且停用剩餘微調電晶體340(0至4)。在啟用微調電晶體340(5)之後，一電流可開始流入至由R1及R2形成之分壓器中，此將在R1與R2之間之節點上產生一電壓。可將電壓提供至放大器330之非反相輸入端，此將致使一輸出電壓基於Vref與非反相輸入端上之電壓之間之差值來改變。放大器330之輸出電壓之變化可改變電晶體338(5)之閘極端子上之一電壓，此會影響流動通過微調分支332(5)之電流。同時，Iref可開始安定且可由複數個電流鏡326之各者提供。 另外，CCO 314可在節點G處接收Iref之複本。CCO 314可開始使一信號傳播通過由反相器336形成之環形振盪器。傳播通過反相器336之信號可歸因於反相器336之電晶體之固有不平衡而不受外來干擾地開始，其中固有不平衡可能源於三個反相器336之任何者之不完全電路平衡。因而，可歸因於信號傳播通過反相器336而形成一振盪信號。此外，流入至節點G及反相器336中之Iref之位準可更改反相器336之延時。接著，振盪信號之Fosc可相應改變。在一系統重設之後，電壓轉換器312及CCO 314中之電流及電壓要花費某一有限時間量來穩定，此亦會影響使Fosc穩定之時間。 圖4係根據本發明之一實施例之一脈衝產生器416之一實例性方塊圖。脈衝產生器416可為脈衝產生器216之一實例。脈衝產生器416可基於一系統時脈且進一步基於可變計數臨限值來提供一或多個脈衝。一般而言，可基於使電壓及電流在一系統重設之後穩定之一等待時間且進一步基於脈衝信號之一所要寬度來調整可變計數臨限值。在一些實施例中，可期望脈衝為約120微秒長。120微秒可大致等於一5 MHz信號之600個週期，其可為由諸如CCO 214之一CCO提供之振盪信號之頻率。 脈衝產生器416之所繪示實施例包含三個D正反器442、444及446、兩個n位元計數器450及454、一下降邊緣控制452、一上升邊緣控制456、兩個暫存器466及468及五個「及」閘448及458至464。在一些實施例中，脈衝產生器416可經耦合以接收一系統時脈信號SYS CLK及一系統重設信號SYS RST。系統時脈信號及系統重設信號可由包含脈衝產生器416之一成像系統(諸如成像系統100)或包含成像系統之一主機系統提供。在一些實施例中，系統時脈可為一12 MHz時脈信號。在一些實施例中，系統重設信號可為一有效低信號。 D正反器442可經耦合以在一時序輸入端處接收SYS CLK，且可在一資料輸入端D處耦合至諸如VDD之一高參考電壓。高參考電壓可表示(例如)一邏輯位準「1」。D正反器442之一重設R\輸入端(其(例如)基於一低信號來重設)可經耦合以接收SYS RST。在操作中，D正反器442之一非反相輸出Q可基於SYS CLK之一上升邊緣來轉變至一高電壓，且可在一系統重設之後(例如SYS RST脈動或轉變至低態時)重設至一低電壓。 D正反器444可經耦合以在一時序輸入端處接收D正反器442之輸出，且進一步在一資料輸入端D處耦合至代表性邏輯位準高。一重設R\輸入端可經耦合以自「及」閘458接收一Frst信號。在操作中，D正反器444之一非反相輸出Q可基於來自D正反器442之輸出之一上升邊緣來轉變至一高電壓，且可在Frst轉變至低態之後重設至一低電壓。D正反器444可控制由脈衝產生器416提供之脈衝信號之下降邊緣且可回應於Frst而重設。 類似地，D正反器446耦合至D正反器444，但提供兩個輸出：一個來自反相輸出Q\且一個來自非反相輸出Q。另外，一重設輸入端R\可經耦合以自「及」閘460接收一Rrst信號。在操作中，D正反器446之非反相輸出Q及反相輸出Q\可基於來自D正反器442之輸出之一上升邊緣來分別轉變至高態及低態。此外，可在Rrst轉變至低態之後重設D正反器446。D正反器446可控制由脈衝產生器416提供之脈衝信號之上升邊緣且可回應於Rrst而重設。 n位元計數器450可經耦合以在一時序輸入端處接收系統時脈信號SYS CLK且進一步經耦合以自「及」閘462接收一重設信號。n位元計數器450可在重設之間至少計數SYS CLK之循環次數且提供該循環次數作為一輸出。在一些實施例中，將輸出提供至下降邊緣控制452。當n位元計數器450之輸出等於儲存於暫存器466中之可調計數時，下降邊緣控制452可基於儲存於暫存器466中之一可調計數來將一下降邊緣重設信號提供至「及」閘458。儲存於暫存器466中之可調計數可經改變以影響下降邊緣重設信號之時序。在一些實施例中，下降邊緣控制452之輸出可通常呈高態。 n位元計數器454可經耦合以在一時序輸入端處接收系統時脈信號SYS CLK且進一步經耦合以自「及」閘464接收一重設信號。n位元計數器454可在重設之間至少計數SYS CLK之循環次數且提供該循環次數作為一輸出。在一些實施例中，將輸出提供至上升邊緣控制456。當n位元計數器454之輸出等於儲存於暫存器468中之可調計數時，上升邊緣控制456可基於儲存於暫存器468中之一可調計數來將一上升邊緣重設信號提供至「及」閘460。儲存於暫存器468中之可調計數可經改變以影響上升邊緣重設信號之時序。在一些實施例中，上升邊緣控制456之輸出可通常呈高態。 可藉由調整下降邊緣重設信號及上升邊緣重設信號兩者之時序來調整由脈衝產生器416提供之脈衝信號之寬度。另外，亦可調整連續脈衝之間之一時序。在一些實施例中，可為連續或重複之脈衝信號可包含約120微秒長之一脈衝及接著下一脈衝之前之約150微秒之一延遲。 「及」閘448可經耦合以自D正反器444接收非反相輸出Q及自D正反器446接收反相輸出Q\。可由「及」閘448將兩個輸出之組合加在一起以提供脈衝信號。舉例而言，脈衝信號之上升邊緣可由D正反器446之反相輸出Q\判定，而脈衝之下降邊緣可由D正反器444之非反相輸出Q判定。在操作中，且對於上升邊緣，D正反器444之非反相輸出Q可在D正反器446之反相輸出Q\轉變至高態之前呈高態。因而，「及」閘448之輸出可在D反正器446之反相輸出Q\轉變至高態之前呈低態。對於下降邊緣，D正反器444之重設可形成脈衝信號之下降邊緣。 除由D正反器442接收之重設信號之外，各種重設信號可由一各自「及」閘提供。此外，「及」閘458至464亦可經耦合以接收系統重設信號SYS RST及一第二重設信號。然而，由於重設形成D正反器442至446且n位元計數器450及454基於低態來重設，所以「及」閘458至464之輸出可通常呈高態，但可在發生一系統重設或其他重設信號轉變至低態時轉變至低態。舉例而言，可在D正反器444之輸出轉變至低態時重設n位元計數器450。類似地，可基於D正反器446之非反相輸出轉變至低態來重設n位元計數器454。 由D正反器444接收之下降邊緣重設信號Frst可由「及」閘458提供且可基於SYS RST轉變至低態或下降邊緣控制452之輸出轉變至低態。另外，下降邊緣控制452之輸出可基於n位元計數器450之輸出。因而，下降邊緣控制452之輸出可基於計數達到儲存於暫存器466中之可調計數來轉變至低態。因此，亦可重設n位元計數器450，此使序列重新開始。 由D正反器446接收之上升邊緣重設信號Rrst可由「及」閘460提供且可基於SYS RST轉變至低態或上升邊緣控制456之輸出轉變至低態。另外，上升邊緣控制456之輸出可基於n位元計數器454之輸出。因而，上升邊緣控制456之輸出可基於計數達到儲存於暫存器468中之可調計數來轉變至低態。因此，亦可重設n位元計數器454，此使序列重新開始。 在操作中，可回應於一系統重設而重設D正反器442、444及446之輸出。另外，可重設n位元計數器450及454之輸出。在SYS CLK之下一上升邊緣轉變之後，D正反器442之輸出將轉變至高態(此可致使D正反器444及446之非反相輸出轉變至高態)且D正反器446之反相輸出將轉變至高態。D正反器446之反相輸出之高態轉變可將一上升邊緣提供至脈衝信號，此係因為耦合至「及」閘448之D正反器444之輸出將呈高態。在下降邊緣控制452接收等於儲存於暫存器466中之可調計數之一計數之後，可將一下降邊緣重設信號提供至「及」閘458，「及」閘458接著將Frst之一低態轉變提供至D正反器444。因此，Frst致使D正反器444重設，此將脈衝信號之下降邊緣提供至「及」閘448。隨後，只要不存在另一系統重設，則n位元計數器450及454可依一交替方式重設，使得一脈衝信號由「及」閘448週期性地提供。 本發明之所繪示實例之以上描述(其包含[中文]中所描述之內容)不意欲具詳盡性或將本發明限制於所揭示之精確形式。雖然本文出於繪示性目的而描述本發明之特定實例，但熟習相關技術者應認識到，可在本發明之範疇內進行各種修改。 可鑑於以上詳細描述來對本發明作出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為將本發明限制於本說明書中所揭示之特定實例。確切而言，本發明之範疇將完全由根據申請專利範圍解譯之確立準則來解釋之以下申請專利範圍判定。
100‧‧‧成像系統
102‧‧‧像素陣列
104‧‧‧控制電路
106‧‧‧讀出電路
108‧‧‧功能邏輯
110‧‧‧電流產生器
210‧‧‧電流產生器
212‧‧‧電壓轉換器
214‧‧‧電流控制振盪器(CCO)
216‧‧‧脈衝產生器
218‧‧‧邏輯閘
220‧‧‧n位元計數器
222‧‧‧數位校準電路
312‧‧‧電壓轉換器
314‧‧‧CCO
324‧‧‧低壓降調節器(LDO)
326‧‧‧電流鏡
328‧‧‧輸出反相器
330‧‧‧放大器
332‧‧‧微調分支
332(0)至332(5)‧‧‧微調分支
336‧‧‧反相器
338(0)至338(5)‧‧‧PMOS電晶體/微調電晶體
340(0)至340(5)‧‧‧PMOS電晶體/微調電晶體
416‧‧‧脈衝產生器
442‧‧‧D正反器
444‧‧‧D正反器
446‧‧‧D正反器
448‧‧‧「及」閘
450‧‧‧n位元計數器
452‧‧‧下降邊緣控制
454‧‧‧n位元計數器
456‧‧‧上升邊緣控制
458‧‧‧「及」閘
460‧‧‧「及」閘
462‧‧‧「及」閘
464‧‧‧「及」閘
466‧‧‧暫存器
468‧‧‧暫存器
AVDD‧‧‧高參考電壓
Frst‧‧‧下降邊緣重設信號
G‧‧‧節點
Iref‧‧‧參考電流
R1‧‧‧電阻器
R2‧‧‧電阻器
Rrst‧‧‧上升邊緣重設信號
SYS CLK‧‧‧系統時脈信號
SYS RST‧‧‧系統重設信號
VDD‧‧‧高參考電壓
Vref‧‧‧參考電壓
參考下圖描述本發明之非限制性及非窮盡性實例，其中除非另有規定，否則所有各種視圖中之相同元件符號係指相同部件。 圖1繪示根據本發明之一實施例之一成像系統100之一實例。 圖2係根據本發明之一實施例之一電流產生器之一繪示性方塊圖。 圖3係根據本發明之一實施例之一電壓轉電流轉換器之一實例性示意圖。 圖4係根據本發明之一實施例之一脈衝產生器之一實例性方塊圖。 對應元件符號指示所有若干視圖中之對應組件。熟習技術者應瞭解，圖中之元件係為了簡單及清楚而繪示且未必按比例繪製。舉例而言，圖中一些元件之尺寸可相對於其他元件放大以促進對本發明之各種實施例之理解。此外，為了促進對本發明之此等各種實施例之一無礙觀察，通常不描繪在商業上可行之實施例中有用或必要之常見但熟知元件。

Claims (20)

  1. 一種電流產生器，其包括： 一低壓降調節器(LDO)，其經耦合以接收一參考電壓且回應性地提供一參考電流，其中該LDO經耦合以接收一校準信號且回應性地調整該參考電流之一電流位準； 一電流控制振盪器，其經耦合以自該LDO接收一參考電流副本且回應性地產生一振盪信號，其中該參考電流副本係該參考電流之一複本，且其中該振盪信號之一週期係至少部分基於該參考電流副本之一位準； 一脈衝產生器，其經耦合以接收一時脈信號且回應性地提供一可調脈衝信號，其中回應於系統時脈週期之一臨限數而調整該可調脈衝信號之一上升邊緣及一下降邊緣之時序； 一計數器，其經耦合以：對該振盪信號及該脈衝信號作出回應，判定在該脈衝信號之一持續時間期間發生之該振盪信號之一週期數，且提供指示在該脈衝信號之該持續時間期間發生之該振盪信號之該週期數之一控制信號；及 一數位校準電路，其經耦合以接收該控制信號且回應性地將該校準信號提供至該LDO。
  2. 如請求項1之電流產生器，其中該電流控制振盪器包括奇數個反相器，且其中在包含於該等反相器之各者中之一PMOS電晶體之一源極端子處接收該參考電流副本。
  3. 如請求項2之電流產生器，其中該參考電流副本之該位準影響該等反相器之各者之一延時，且其中該奇數個反相器之各者之該延時影響該振盪信號之該週期。
  4. 如請求項1之電流產生器，其中該LDO包含經耦合以將該參考電壓轉換為該參考電流之複數個微調電晶體，且其中該複數個微調電晶體之各者將大小設定為不同於該複數個微調電晶體之剩餘微調電晶體，使得各微調電晶體在被啟用時對該參考電流提供一不同電流位準。
  5. 如請求項4之電流產生器，其中該校準信號係一6位元校準碼，該6位元校準碼判定該複數個電晶體之哪些微調電晶體被啟用。
  6. 如請求項1之電流產生器，其中該脈衝產生器包括： 一第一D正反器，其經耦合以在一第一時序輸入端處接收該參考時脈及使一第一資料輸入端耦合至一邏輯高且回應性地提供一第一輸出； 一第二D正反器，其經耦合以在一第二時序輸入端處接收該第一輸出及使一第二資料輸入端耦合至該邏輯高且回應性地提供一第二輸出； 一第三D正反器，其經耦合以在一第三時序輸入端處接收該第一輸出及使一第三資料輸入端耦合至該高參考電壓且回應性地提供一第三輸出；及 一邏輯閘，其經耦合以接收該第二輸出及該第三輸出且回應性地提供該脈衝信號，其中該第二輸出控制該脈衝信號之該下降邊緣之時序且該第三輸出信號控制該脈衝信號之該上升邊緣之時序。
  7. 如請求項6之電流產生器，其中該脈衝產生器進一步包括： 一第二計數器，其經耦合以在一時序輸入端處接收該參考時脈及在一重設輸入端處接收一第一重設信號且回應性地提供一第一計數； 一第三計數器，其經耦合以在一時序輸入端處接收該參考時脈及在一重設輸入端處接收一第二重設信號且回應性地提供一第二計數； 一下降邊緣控制，其經耦合以接收該第一計數且回應性地提供一第一重設信號；及 一上升邊緣控制，其經耦合以接收該第二計數且回應性地提供一第二重設信號， 其中該第一重設信號由該第二D正反器接收以控制該脈衝信號之該下降邊緣之該時序，且 其中該第二重設信號由該第三D正反器接收以控制該脈衝信號之該上升邊緣之該時序。
  8. 一種設備，其包括： 一電壓轉換器，其經耦合以接收一參考電壓且回應性地提供一參考電流，其中該電壓轉換器包含經耦合以接收一校準字之一各自位元之複數個微調電晶體，且其中回應於被啟用之微調電晶體之數目而自該參考電壓產生該參考電流之一位準； 一電流控制振盪器，其經耦合以接收該參考電流且回應性地提供一振盪信號，其中該振盪信號之一週期係基於該參考電流之該位準；及 一數位校準電路，其經耦合以接收指示在一脈衝信號期間發生之該振盪信號之一週期數之一計數且回應性地提供該校準字。
  9. 如請求項8之設備，其中該電流控制振盪器包含： 複數個反相器，其經耦合為一環形振盪器，其中該複數個反相器之各者包含一PMOS電晶體及一NMOS電晶體，且其中該PMOS電晶體經耦合以在一源極處接收該參考電流。
  10. 如請求項9之設備，其中該參考電流之該位準影響該複數個反相器之各者之延時，且其中該延時影響該振盪信號之該週期。
  11. 如請求項9之設備，其中該參考電流之該位準影響該PMOS電晶體及該NMOS電晶體之上升時間及下降時間，且其中該上升時間及該下降時間影響該振盪信號之該週期。
  12. 如請求項8之設備，其中該電壓轉換器包含： 一低壓降調節器，其經耦合以接收該參考電壓且回應性地產生該參考電流，其中該低壓降調節器包含經耦合以將該參考電流提供至一分壓器之該複數個微調電晶體，且其中該分壓器之一電壓位準耦合至一放大器之一輸入端，該放大器比較該分壓器之該電壓位準與該參考電壓；及 複數個電流鏡，其鏡射該參考電流且將該參考電流至少提供至該電流控制振盪器。
  13. 如請求項8之設備，其進一步包括： 一脈衝產生器，其經耦合以接收一時脈信號且回應性地提供該脈衝信號，其中回應於系統時脈週期之一各自臨限數而產生該脈衝信號之一上升邊緣及一下降邊緣之時序。
  14. 如請求項8之設備，其進一步包括： 一計數器，其經耦合以：經由一「及」閘接收該振盪信號及該脈衝信號，判定在該脈衝信號之一持續時間期間發生之該振盪信號之一週期數，且提供指示在該脈衝信號期間發生之該振盪信號之該週期數之該計數，其中該計數進一步指示與該振盪信號之一臨限週期數之一偏差。
  15. 如請求項8之設備，其中該校準字係6個位元，且各位元啟用及停用該複數個微調電晶體之一各自者。
  16. 一種成像系統，其包括： 一像素陣列，其經耦合以回應於影像光而產生影像資料； 讀出電路，其經耦合以接收該影像資料且對該影像資料執行一或多個操作，該讀出電路包含經耦合以提供一參考電流之一電流產生器，其中該參考電流提供該一或多個操作之一操作點，且其中該電流產生器包括： 一低壓降調節器(LDO)，其經耦合以接收一參考電壓且回應性地提供一參考電流，其中該LDO包含經耦合以接收一校準字之一各自位元之複數個微調電晶體，且其中回應於被啟用之微調電晶體之數目而自該參考電壓產生該參考電流之一位準； 一電流控制振盪器，其經耦合以接收該參考電流且回應性地提供一振盪信號，其中該振盪信號之一週期係基於該參考電流之該位準；及 一數位校準電路，其經耦合以接收指示在一脈衝信號期間發生之該振盪信號之一週期數之一計數且回應性地提供該校準字。
  17. 如請求項16之成像系統，其中該電流控制振盪器包含： 複數個反相器，其經耦合為一環形振盪器，其中該複數個反相器之各者包含一PMOS電晶體及一NMOS電晶體，且其中該PMOS電晶體經耦合以在一源極處接收該參考電流。
  18. 如請求項17之成像系統，其中該參考電流之該位準影響該複數個反相器之各者之延時，且其中該延時影響該振盪信號之該週期。
  19. 如請求項16之成像系統，其進一步包括： 複數個電流鏡，其鏡射該參考電流且將該參考電流至少提供至該電流控制振盪器。
  20. 如請求項16之成像系統，其進一步包括： 一脈衝產生器，其經耦合以接收一時脈信號且回應性地提供該脈衝信號，其中回應於系統時脈週期之一各自臨限數而產生該脈衝信號之一上升邊緣及一下降邊緣之時序；及 一計數器，其經耦合以：經由一「及」閘接收該振盪信號及該脈衝信號，判定在該脈衝信號之一持續時間期間發生之該振盪信號之一週期數，且提供指示在該脈衝信號期間發生之該振盪信號之該週期數之該計數，其中該計數進一步指示與該振盪信號之一臨限週期數之一偏差。
TW106142509A 2016-12-06 2017-12-05 電流產生器、影像感測器設備及成像系統 TWI664516B (zh)

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