TWI753489B - 具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路 - Google Patents

具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI753489B
TWI753489B TW109123620A TW109123620A TWI753489B TW I753489 B TWI753489 B TW I753489B TW 109123620 A TW109123620 A TW 109123620A TW 109123620 A TW109123620 A TW 109123620A TW I753489 B TWI753489 B TW I753489B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupled
output node
sample
node
pull
Prior art date
Application number
TW109123620A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202110167A (zh
Inventor
高哲
傅玲
育昇 楊
代鐵軍
Original Assignee
美商豪威科技股份有限公司
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 美商豪威科技股份有限公司 filed Critical 美商豪威科技股份有限公司
Publication of TW202110167A publication Critical patent/TW202110167A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI753489B publication Critical patent/TWI753489B/zh

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/79Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

一種開關驅動器電路包括耦接在一電壓供應器與一第一輸出節點之間的一第一電晶體。一第二電晶體耦接在該第一輸出節點與一第一放電節點之間。一第一斜率控制電路耦接至該第一放電節點以使該第一放電節點以一第一斜率放電。一第三電晶體耦接在該電壓供應器與一第二輸出節點之間。一第四電晶體耦接在該第二輸出節點與一第二放電節點之間。一第二斜率控制電路耦接至該第二放電節點以使該第二放電節點以一第二斜率放電。該第一斜率與該第二斜率不匹配。

Description

具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路
本發明大體上係關於影像感測器,並且具體但非排他地係關於用於自影像感測器讀出影像資料之取樣與保持開關驅動器電路。
影像感測器已經無處不在。它們廣泛用於數位靜態攝影機、蜂巢式電話、安全攝影機以及醫療、汽車及其他應用。用於製造影像感測器之技術一直在快速地發展。例如,對更高解析度及更低功耗之需求已經促進了對此等裝置之進一步小型化及積體化。
影像感測器通常在像素陣列上接收光,該光在像素中產生電荷。光之強度可以影響在每一像素中產生之電荷量,其中較高之強度產生較高之電荷量。相關雙取樣(CDS)是與CMOS影像感測器(CIS)一起使用之一項技術,它藉由自影像感測器取樣影像資料並自影像感測器之重設值讀數中移除不希望有的偏移來減少自影像感測器讀出之影像的雜訊。在全域快門CIS設計中,取樣與保持開關用於取樣與保持信號(SHS)讀數以及來自影像感測器之取樣與保持重設(SHR)讀數。取樣與保持電路中之SHR及SHS開關被控制為分別取樣來自影像感測器之重設位準及信號位準。理想情況下,在全域取樣階段期間,所有取樣與保持開關同時切換,以將整個訊框自影像感測器取樣至儲存電容器中。在全域取樣完成後,將執行自影像感測器逐列讀出,以數位化取樣之重設及信號位準。重設及信號位準之間的數位化差異在CDS計算中用於恢復真實影像信號。
本文描述了涉及具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路之實例。在以下描述中,闡述了許多具體細節以便提供對實例之透徹理解。然而,熟習相關技術者將認識到,本文所述技術可以在沒有一或多個具體細節之情況下,或者用其他方法、組件、材料等來實踐。在其他情況下,熟知的結構、材料或操作並未詳細示出或描述,以避免模糊某些態樣。
貫穿本說明書對「一個實例」或「一個實施例」之引用係指結合實例描述之特定特徵、結構或特性包括在本發明之至少一個實例中。因此,貫穿本說明書在各個地方出現之短語「在一個實例中」或「在一個實施例中」不一定都指的是同一個實例。此外,特定特徵、結構或特性可以在一或多個實例中以任何合適的方式組合。
貫穿本說明書,使用了若干技術術語。此等術語應採用其所屬技術領域的普通含義,除非在本文中進行了具體定義或者它們的使用背景以其他方式明確提出。應當注意,貫穿本文檔,元件名稱及符號可以被互換地使用(例如,Si與矽);但是,兩者具有相同的含義。
1 示出了根據本發明之實施例之成像系統100的一個實例。如 1 中所描繪之實例中所示,成像系統100以堆疊之晶片方案實現為CMOS影像感測器(CIS),該堆疊之晶片方案包括與邏輯晶粒或特殊應用積體電路(ASIC)晶粒130一起堆疊之像素晶粒128。在實例中,像素晶粒128包括像素陣列102,並且ASIC晶粒130包括取樣與保持電路167之陣列,該等取樣與保持電路經由像素級連接106耦接至像素陣列102。ASIC晶粒130亦包括控制電路110、讀出電路108及功能邏輯112。在一個實例中,像素陣列102是光電二極體或影像感測器像素單元104(例如,像素P1、P2、……、Pn)之二維(2D)陣列。如圖所示,光電二極體被配置成列(例如,列R1至Ry)及行(例如,行C1至Cx),以採集人、地方、物體等的影像資料,該影像資料隨後可以用於呈現人、地方、物體等的2D影像。然而,光電二極體並不一定需要被配置成列及行,並且可以採用其他組態。
在一個實例中,讀出電路108可以被耦接以經由取樣與保持電路167自像素陣列102中之複數個光電二極體104讀出影像資料。如將在下面更詳細描述的,在一個實例中,取樣與保持電路167包括複數個取樣與保持電路,該複數個取樣與保持電路經由像素級連接106在像素級上耦接至像素單元104以取樣與保持來自像素陣列102之重設值以及信號值。然後可以將由讀出電路108讀出之影像資料傳輸至功能邏輯112。在各種實例中,讀出電路108亦可以包括放大電路、類比至數位(ADC)轉換電路或其他電路。
在一個實例中,功能邏輯112可以僅藉由應用後影像效果(例如,裁剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或以其他方式)來儲存影像資料或者甚至操縱影像資料。在一個實例中,讀出電路108可以沿著讀出行線(已示出)一次讀出一列影像資料,或者可以使用各種其他技術(未示出)讀出影像資料,諸如串行讀出或同時完全並行讀出所有像素104。
在一個實例中,控制電路110耦接至像素陣列102以控制像素陣列102中之複數個光電二極體之操作。如將在下面更詳細地描述的,控制電路110亦包括開關驅動器168,該開關驅動器被耦接以產生用來控制取樣與保持電路167之控制信號,以取樣與保持來自像素陣列102之重設值及信號值。在所描繪之實例中,控制電路110亦被耦接以產生用於控制影像採集之快門信號。在一個實例中,快門信號是用於同時使像素陣列102內之所有像素單元104能夠在單個採集窗口期間同時擷取其各自的影像資料之全域快門信號。在一個實例中,影像採集與諸如閃光燈之類的照明效果同步。
在一個實例中,成像系統100可被包括在數位攝影機、行動電話、膝上型電腦等中。另外,成像系統100可以耦接至其他硬體,諸如處理器(通用或其他用途)、記憶體元件、輸出(USB埠、無線傳輸器、HDMI埠等)、照明/閃光燈、電氣輸入(鍵盤、觸控式顯示器、觸控板、滑鼠、麥克風等)及/或顯示器。其他硬體可以將指令傳遞給成像系統100、自成像系統100提取影像資料,或操縱由成像系統100提供之影像資料。
2 是實例時序圖214,該實例時序圖示出了根據本發明之教導之影像感測器中的像素列之線讀出的時序,例如包括在 1 之成像系統100中。如所提及的,在所描繪之實例中,成像系統100以全域快門設計及相關雙取樣(CDS)來實現。這樣,全域重設操作在時間T0發生。在時間T1,曝光或積分週期開始。在時間T2,曝光或積分週期結束。如所描繪之實例中所示,全域傳輸操作或CDS讀出操作在時間T2與時間T3之間發生。在一個實例中,全域傳輸操作以浮動擴散重設(FD重設)開始,此後可取樣並保持來自像素陣列102之重設位準(SHR)。然後,可以發生信號位準之傳輸操作(TX傳輸),此後可取樣並保持來自像素陣列102之信號位準(SHS)。藉由來自像素陣列102之重設位準及信號位準,可以獲得CDS計算,以提供來自像素陣列102之真實影像資料信號。在時間T3之後,可以逐列開始自像素陣列102之線讀出操作。
3 示出了根據本發明之教導之影像感測器中的像素單元304之實例以及取樣與保持電路367之實例的示意圖。應當注意, 3 之像素單元304以及取樣與保持電路367可以是 1 中描述之像素單元104中之一者以及取樣與保持電路167之電路中之一者的實例,並且以下所引用之類似命名及編號之元件被耦接並且如上所述起類似作用。如所描繪之實例中所示,像素單元304包括光電二極體316,該光電二極體被耦接以回應於入射光而光生影像電荷。傳輸電晶體318被耦接以回應於傳輸信號TX將光生之影像電荷自光電二極體316傳輸至浮動擴散320。重設電晶體322耦接至像素電壓供應器,以回應於重設信號RST而重設浮動擴散320。源極隨耦器電晶體324之閘極被耦接以將浮動擴散320中之電荷轉換為影像資料信號,該影像資料信號被耦接以回應於列選擇信號SEL而經由像素級連接306經由列選擇電晶體326輸出。在利用CDS之成像系統中,在浮動擴散重設操作之後,亦經由像素級連接306讀出浮動擴散320上之電荷以獲得重設位準,並且在影像電荷被傳輸至浮動擴散320之後,亦經由像素級連接306讀出浮動擴散320上之電荷以獲得信號位準。
繼續所描繪之實例,取樣與保持電路367包括第一取樣與保持開關332,該第一取樣與保持開關耦接至像素級連接306,以回應於取樣與保持重設控制信號SHR 348而將重設位準自像素單元304取樣並保持至電容器CR 336中。另外,取樣與保持電路367亦包括第二取樣與保持開關334,該第二取樣與保持開關耦接至像素級連接306,以回應於取樣與保持信號控制信號SHS 350而將信號位準自像素單元304取樣並保持至電容器CS 338中。如將在下面更詳細地討論的,取樣與保持重設控制信號SHR 348以及取樣與保持信號控制信號SHS 350由根據本發明之教導之具有斜率控制的取樣與保持開關驅動器電路產生。在所描繪之實例中,用偏置電壓Vb偏置之電晶體354耦接在像素級連接306與接地之間。
3 中描繪之實例亦示出了源極隨耦器電晶體340具有耦接至電容器CR 336之閘極,以將保持在電容器CR 336中的取樣之重設電壓位準轉換為重設位準輸出信號,該重設位準輸出信號回應於列選擇RS_ROW信號而經由重設位準列選擇電晶體344輸出至位線重設BLR輸出。另外, 3 中所示之實例亦示出了源極隨耦器電晶體342具有耦接至電容器CS 338之閘極,以將保持在電容器CS 338中的取樣之信號電壓位準轉換為信號位準輸出信號,該信號位準輸出信號回應於列選擇RS_ROW信號而經由信號位準列選擇電晶體346輸出至位線信號BLS輸出。
應當注意,理想情況下,在具有全域快門之影像感測器之全域傳輸階段期間,所有取樣與保持開關表現均相同,以實現完美的信號取樣以產生高品質之影像。然而,實際上,由於取樣操作之缺陷,例如,包括(1)全域啟用信號之傳播延遲、(2)電源供應器寄生電阻/電容(RC)及/或(3)不同列中SHR及SHS控制信號驅動器中之每一者之間的不匹配,因此取樣與保持操作之效能並不理想。例如,由於取樣與保持操作中之非理想因素,可能會發生水平固定圖案雜訊(HFPN)及光學黑體(OB)位移。
如將在下面更詳細地討論的,全域取樣與保持操作中之此等非理想因素藉由根據本發明教導之全域切斷斜率控制來緩解。在各種實例中,取樣與保持切斷操作最重要,而取樣與保持接通操作並不那麼關鍵。藉由控制取樣與保持開關之切斷操作之斜率,可以根據本發明之教導改良所有取樣與保持開關之總體效能,此等取樣與保持開關在成像系統中之像素陣列所有列上表現儘可能合理地相同。
例如, 4 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的取樣與保持開關驅動器之一個實例的示意圖。如所描繪之實例中所示,取樣與保持開關驅動器電路包括開關驅動器468A,該開關驅動器被耦接以針對像素陣列之第一列(例如,列[0])輸出取樣與保持重設控制信號SHR 448A以及取樣與保持信號控制信號SHS 450A;以及開關驅動器468N,該開關驅動器被耦接以針對像素陣列之第二列(例如,列[n-1])輸出取樣與保持重設控制信號SHR 448N以及取樣與保持信號控制信號SHS 450N。應當注意, 4 中描述之取樣與保持重設控制信號448(SHR)以及取樣與保持信號控制信號450(SHS)可以是 3 中描述之取樣與保持重設控制信號SHR 348以及取樣與保持信號控制信號SHS 350之實例,並且以下所引用之類似命名及編號之元件被耦接並且如上所述起類似作用。
4 中描繪之實例中所示,具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器包括開關驅動器468A,該開關驅動器包括耦接在電壓供應器VH與第一輸出節點之間的第一電晶體456A,該第一輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 448A。第二電晶體458A耦接在第一輸出節點與第一放電節點459A之間。第一斜率控制電路460A耦接至第一放電節點459A以使第一放電節點459A以第一斜率放電。第三電晶體462A耦接在電壓供應器VH與第二輸出節點之間,該第二輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號450A。第四電晶體464A耦接在第二輸出節點與第二放電節點465A之間。第二斜率控制電路466A耦接至第二放電節點465A以使第二放電節點465A以第二斜率放電。
在所描繪之實例中,第一斜率與第二斜率不匹配。例如,在一個實例中,第一斜率控制電路460A是具有第一電阻Rra之第一電阻器,而第二斜率控制電路466A是具有第二電阻Rsa之第二電阻器。在實例中,第一電阻器Rra與第二電阻器Rsa彼此不匹配。
在一個實例中,在第一輸出節點處輸出之取樣與保持重設控制信號SHR 448A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第一取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。在實例中,在第二輸出節點處輸出之取樣與保持信號控制信號SHS 450A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第二取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。
繼續所描繪之實例,具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器進一步包括開關驅動器468N,該開關驅動器包括耦接在電壓供應器VH與第三輸出節點之間的第五電晶體456N,該第三輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 448N。第六電晶體458N耦接在第三輸出節點與第三放電節點459N之間。第三斜率控制電路460N耦接至第三放電節點459N以使第三放電節點459A以第三斜率放電。第七電晶體462N耦接在電壓供應器VH與第四輸出節點之間,該第四輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 450N。第八電晶體464N耦接在第四輸出節點與第四放電節點465N之間。第四斜率控制電路466N耦接至第四放電節點465N以使第四放電節點465N以第四斜率放電。
在所描繪之實例中,第三斜率與第四斜率不匹配,第一斜率與第三斜率不匹配,並且第二斜率與第四斜率不匹配。例如,在一個實例中,第三斜率控制電路460N是具有第三電阻Rrn之第三電阻器,而第四斜率控制電路包含具有第四電阻Rsn之第四電阻器。在實例中,第三電阻器Rrn與第四電阻器Rsn、第一電阻器Rra與第三電阻器Rrn不匹配,並且第二電阻器Rsa與第四電阻器Rsn彼此不匹配。
在一個實例中,在第三輸出節點處輸出之取樣與保持重設控制信號SHR 448N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第一取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。在實例中,在第四輸出節點處輸出之取樣與保持信號控制信號SHS 450N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第二取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。
5 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的取樣與保持開關驅動器之另一實例的示意圖。如所描繪之實例中所示,取樣與保持開關驅動器電路包括開關驅動器568A,該開關驅動器被耦接以針對像素陣列之第一列(例如,列[0])輸出取樣與保持重設控制信號SHR 548A以及取樣與保持信號控制信號SHS 550A;以及開關驅動器568N,該開關驅動器被耦接以針對像素陣列之第二列(例如,列[n-1])輸出取樣與保持重設控制信號SHR 548N以及取樣與保持信號控制信號SHS 550N。應當注意, 5 中描述之取樣與保持重設控制信號548(SHR)以及取樣與保持信號控制信號550(SHS)可以是 3 中描述之取樣與保持重設控制信號SHR 348以及取樣與保持信號控制信號SHS 350之實例,並且以下所引用之類似命名及編號之元件被耦接並且如上所述起類似作用。
5 中描繪之實例中所示,具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器包括開關驅動器568A,該開關驅動器包括耦接在電壓供應器VH與第一輸出節點之間的第一電晶體556A,該第一輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 548A。第二電晶體558A耦接在第一輸出節點與第一放電節點559A之間。第一斜率控制電路570A耦接至第一放電節點559A以使第一放電節點559A以第一斜率放電。
開關驅動器568N包括第三電晶體556N,該第三晶體耦接在電壓供應器VH與第二輸出節點之間,該第二輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 548N。第四電晶體558N耦接在第二輸出節點與第二放電節點559N之間。第二斜率控制電路570N耦接至第二放電節點559N以使第二放電節點559N以第二斜率放電。
在所描繪之實例中,第一斜率與第二斜率不匹配。例如,在一個實例中,第一斜率控制電路570A是具有第一電阻Ra之第一電阻器,而第二斜率控制電路570N是具有第二電阻Rn之第二電阻器。在實例中,第一電阻器Ra與第二電阻器Rn彼此不匹配。
在一個實例中,在第一輸出節點處輸出之取樣與保持重設控制信號SHR 548A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第一取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。在實例中,在第二輸出節點處輸出之取樣與保持信號控制信號SHR 548N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第一取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。
繼續所描繪之實例,開關驅動器568A包括第五電晶體562A,該第五電晶體耦接在電壓供應器VH與第三輸出節點之間,該第三輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 550A。第六電晶體564A耦接在第三輸出節點與第一放電節點559A之間。開關驅動器568N包括耦接在電壓供應器VH與第四輸出節點之間的第七電晶體562N,該第四輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 550N。第八電晶體564N耦接在第四輸出節點與第二放電節點559N之間。
在一個實例中,在第三輸出節點處輸出之取樣與保持信號控制信號SHS 550A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第二取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。在實例中,在第四輸出節點處輸出之取樣與保持信號控制信號SHS 550N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第二取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。
6A 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的取樣與保持開關驅動器之又一實例的示意圖。如所描繪之實例中所示,取樣與保持開關驅動器電路包括開關驅動器668A,該開關驅動器包括複數個上拉電晶體,該複數個上拉電晶體包括第一上拉電晶體656A。如圖所示,第一上拉電晶體656A耦接在電壓供應器VH與第一輸出節點之間,該第一輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 648A。在一個實例中,取樣與保持重設控制信號SHR 648A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第一取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。開關驅動器668A亦包括複數個下拉電晶體,該複數個下拉電晶體包括耦接在第一輸出節點與接地節點之間的第一下拉電晶體658A。斜率控制電路676亦耦接至接地節點,以及複數個全域連接開關,該複數個全域連接開關包括耦接在第一輸出節點與斜率控制電路676之間的第一全域連接開關672A。
6A 中描繪之實例中,斜率控制電路676耦接至放電節點659,該放電節點耦接至第一全域連接開關672A。在實例中,斜率控制電路676是主動放電電路,該主動放電電路包括被耦接以使放電節點659放電之主動裝置。特別地,在 6A 中所示之實例中,斜率控制電路676之主動放電電路包括斜坡產生器,該斜坡產生器被耦接以在放電節點659處產生斜坡信號Vramp 678。這樣,斜率控制電路676之斜坡產生器被耦接以控制放電節點659以由斜坡信號Vramp 678判定之斜率放電。在一個實例中,斜率控制電路676包括耦接在放電節點659與接地之間的電晶體682。電晶體682之控制端子或閘極耦接至運算放大器680之輸出。電容器684耦接在放電節點659與運算放大器680之第一輸入之間。另一電容器686耦接在運算放大器680之第一輸入之間。運算放大器680之第二輸入被耦接以接收輸入電壓Vin。在一個實例中,輸入電壓Vin可以是具有較小電壓範圍之斜坡信號。如將在下面進一步詳細討論的,在一個實例中,斜坡事件被組態為在第一全域連接開關672A處於啟動狀態時並且在第一上拉電晶體656A及第一下拉電晶體658A處於去啟動狀態時在斜坡信號Vramp 678中發生。在實例中,斜坡信號Vramp 678中之斜坡事件被組態為在第一上拉電晶體656A自啟動狀態轉變為去啟動狀態之後並且在第一下拉電晶體658A自去啟動狀態轉變為啟動狀態之前發生。應當理解, 6A 中所示之斜坡產生器是主動放電電路之一個實例,並且在其他實施例中,具有所描述之主動裝置之主動放電電路的其他實例可以用於根據本發明教導之斜率控制電路676。
繼續所描繪之實例,複數個上拉電晶體亦包括在開關驅動器668N中之第二上拉電晶體656N,該第二上拉電晶體耦接在電壓供應器VH與第二輸出節點之間,該第二輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 648N。複數個下拉電晶體之第二下拉電晶體658N耦接在第二輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持重設控制信號SHR 648N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第一取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。複數個全域連接開關亦包括在開關驅動器668N中之第二全域連接開關672N,該第二全域連接開關耦接在第二輸出節點與斜率控制電路676之間。
複數個上拉電晶體之第三上拉電晶體662A耦接在電壓供應器VH與第三輸出節點之間,該第三輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 650A。複數個下拉電晶體之第三下拉電晶體664A耦接在第三輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持信號控制信號SHS 650A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第二取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。複數個全域連接開關亦包括在開關驅動器668A中之第三全域連接開關674A,該第三全域連接開關耦接在第三輸出節點與斜率控制電路676之間。
複數個上拉電晶體之第四上拉電晶體662N耦接在電壓供應器VH與第四輸出節點之間,該第四輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 650N。複數個下拉電晶體之第四下拉電晶體664N耦接在第四輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持信號控制信號SHS 650N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第二取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。複數個全域連接開關亦包括開關驅動器668N中之第四全域連接開關674N,該第四全域連接開關耦接在第四輸出節點與斜率控制電路676之間。
6B 是示出了對應於根據本發明之教導之在 6A 中所示的具有斜率控制的實例取樣與保持開關驅動器之一些信號之時序圖。如圖所示,在時間T0'之前,取樣與保持重設啟用信號shr_en 690被去啟動,取樣與保持重設控制信號shr 648被去啟動,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656被去啟動(例如,對於PMOS上拉電晶體656A低位準有效),取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672被去啟動,輸入電壓啟用信號vin_en 692被去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658被啟動(例如,對於NMOS下拉電晶體658A高位準有效)。
在時間T0',取樣與保持重設啟用信號shr_en 690被啟動,取樣與保持重設控制信號shr 648被上拉至VH,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656被啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672被啟動,輸入電壓啟用信號vin_en 692保持去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658被去啟動。如圖所示,應當注意,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672在輸入電壓啟用信號vin_en被啟動以對放電節點659充電之前被啟動以隨後進行成功之全域放電。
在時間T1',取樣與保持重設啟用信號shr_en 690被去啟動,並且在取樣與保持重設控制信號shr 648中開始斜坡事件。此時,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656被去啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672保持啟動,輸入電壓啟用信號vin_en 692被啟動,從而使斜坡事件能夠在斜坡信號Vramp 678中發生,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658保持去啟動。這樣,應當理解,斜坡事件被組態為在取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672處於啟動狀態時並且在取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656以及取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658處於去啟動狀態時在取樣與保持重設控制信號shr 648中發生。
在時間T2',取樣與保持重設啟用信號shr_en 690保持去啟動,並且取樣與保持重設控制信號shr 648中之斜坡事件完成。當然,應當理解, 6B 中所示之取樣與保持重設控制信號shr 648中之斜坡事件的斜率及/或電壓範圍是出於解釋之目的而提供的,並且在其他實例中,根據本發明之教導,可以利用取樣與保持重設控制信號shr 648斜坡事件在時間T2'在斜坡事件結束處下落之其他斜率及/或電壓範圍。此時,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656保持去啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672在時間T2'之後不久被去啟動,因為取樣與保持重設控制信號shr 648中之斜坡事件完成,輸入電壓啟用信號vin_en 692在時間T2'被去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658被啟動。這樣,應當理解,取樣與保持重設控制信號shr 648中之斜坡事件被組態為在取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656自啟動狀態轉變為去啟動狀態之後並且在取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658自去啟動狀態轉變為啟動狀態之前發生。
7A 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有傾斜控制的取樣與保持開關驅動器之再一實例的示意圖。如所描繪之實例中所示,取樣與保持開關驅動器電路包括開關驅動器768A,該開關驅動器包括複數個上拉電晶體,該複數個上拉電晶體包括第一上拉電晶體756A。如圖所示,第一上拉電晶體756A耦接在電壓供應器VH與第一輸出節點之間,該第一輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 748A。在一個實例中,取樣與保持重設控制信號SHR 748A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第一取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。開關驅動器768A亦包括複數個下拉電晶體,該複數個下拉電晶體包括耦接在第一輸出節點與接地節點之間的第一下拉電晶體758A。斜率控制電路794亦耦接至接地節點,以及複數個全域連接開關,該複數個全域連接開關包括耦接在第一輸出節點與斜率控制電路794之間的第一全域連接開關772A。
7A 中描繪之實例中,斜率控制電路794耦接至放電節點759,該放電節點耦接至第一全域連接開關772A。在實例中,斜率控制電路794是被動放電電路,該被動放電電路包括被耦接以使放電節點759放電之被動裝置。特別地,在 7A 中所示之實例中,斜率控制電路794之被動放電電路包括RC衰減電路,該RC衰減電路被耦接以在放電節點759處產生RC衰減信號Vramp 778。這樣,斜率控制電路794之RC衰減電路被耦接以控制放電節點759以由RC衰減信號Vramp 778判定之斜率放電。在一個實例中,斜率控制電路794包括耦接在放電節點759與電阻器R 796之間的全域放電開關798。全域放電開關798被組態為對全域放電信號global_discharge作出回應。如將在下面進一步詳細討論的,在一個實例中,衰減事件被組態為在第一全域連接開關772A處於啟動狀態時並且在第一上拉電晶體756A及第一下拉電晶體758A處於去啟動狀態時在衰減信號Vramp 778中發生。在實例中,斜坡信號Vramp 778中之衰減事件被組態為在第一上拉電晶體756A自啟動狀態轉變為去啟動狀態之後並且在第一下拉電晶體758A自去啟動狀態轉變為啟動狀態之前發生。應當理解, 7A 中所示之RC衰減電路是被動放電電路之一個實例,並且在其他實施例中,具有所描述之被動裝置之被動放電電路的其他實例可以用於根據本發明教導之斜率控制電路794。
繼續所描繪之實例,複數個上拉電晶體亦包括在開關驅動器768N中之第二上拉電晶體756N,該第二上拉電晶體耦接在電壓供應器VH與第二輸出節點之間,該第二輸出節點被耦接以輸出取樣與保持重設控制信號SHR 748N。複數個下拉電晶體之第二下拉電晶體758N耦接在第二輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持重設控制信號SHR 748N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第一取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第一取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持重設開關332。複數個全域連接開關亦包括在開關驅動器768N中之第二全域連接開關772N,該第二全域連接開關耦接在第二輸出節點與斜率控制電路794之間。
複數個上拉電晶體之第三上拉電晶體762A耦接在電壓供應器VH與第三輸出節點之間,該第三輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 750A。複數個下拉電晶體之第三下拉電晶體764A耦接在第三輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持信號控制信號SHS 750A被耦接以驅動耦接至像素陣列之第一列(例如,列[0])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第一列之第二取樣與保持開關可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。複數個全域連接開關亦包括在開關驅動器768A中之第三全域連接開關774A,該第三全域連接開關耦接在第三輸出節點與斜率控制電路794之間。
複數個上拉電晶體之第四上拉電晶體762N耦接在電壓供應器VH與第四輸出節點之間,該第四輸出節點被耦接以輸出取樣與保持信號控制信號SHS 750N。複數個下拉電晶體之第四下拉電晶體764N耦接在第四輸出節點與接地節點之間。在一個實例中,取樣與保持信號控制信號SHS 750N被耦接以驅動耦接至像素陣列之第二列(例如,列[n-1])之第二取樣與保持開關。像素陣列之第二列之第二取樣與保持開關亦可以對應於例如 3 中所示之取樣與保持信號開關334。複數個全域連接開關亦包括開關驅動器768N中之第四全域連接開關774N,該第四全域連接開關耦接在第四輸出節點與斜率控制電路794之間。
7B 是示出了根據本發明之教導之在 7A 中所示的具有斜率控制的實例取樣與保持開關驅動器中之一些信號之時序圖。如圖所示,在時間T0"之前,取樣與保持重設啟用信號shr_en 790被去啟動,取樣與保持重設控制信號shr 748被去啟動,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756被去啟動(例如,對於PMOS上拉電晶體756A低位準有效),取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 772被去啟動,全域放電信號global_discharge 798被去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758被啟動(例如,對於NMOS下拉電晶體758A高位準有效)。
在時間T0",取樣與保持重設啟用信號shr_en 790被啟動,取樣與保持重設控制信號shr 748被上拉至VH,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756被啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 772被啟動,全域放電信號global_discharge 798保持去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758被去啟動。這樣,應當理解,在全域放電信號global_discharge 798開始放電事件之前,共同放電節點759被充電至VH。
在時間T1",取樣與保持重設啟用信號shr_en 790被去啟動,並且在取樣與保持重設控制信號shr 748中開始RC衰減事件。此時,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756被去啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 772保持啟動,全域放電信號global_discharge 798被啟動,從而使RC衰減事件能夠在衰減信號Vramp 778中發生,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758保持去啟動。這樣,應當理解,RC衰減事件被組態為在取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 772處於啟動狀態時並且在取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756以及取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758處於去啟動狀態時在取樣與保持重設控制信號shr 748中發生。
在時間T2",取樣與保持重設啟用信號shr_en 690保持去啟動,並且取樣與保持重設控制信號shr 748中之RC衰減事件完成。在所描繪之實例中,RC衰減事件始於將取樣與保持重設控制信號shr 748上拉至VH之電壓,並且取樣與保持重設控制信號shr 748衰減事件在時間T2"在衰減事件結束處下降至大約0.1-0.2 V。當然,應當理解, 7B 中所示之0.1-0.2 V範圍是出於解釋之目的而提供的,並且在其他實例中,根據本發明之教導,可以利用取樣與保持重設控制信號shr 748衰減事件在時間T2"在斜坡事件結束處下落之其他電壓範圍。此時,取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756保持去啟動,取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672在時間T2"之後不久被去啟動,因為取樣與保持重設控制信號shr 748中之RC衰減事件完成,全域放電信號global_discharge 798在時間T2"被去啟動,並且取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658被啟動。這樣,應當理解,衰減信號Vramp 778中之RC衰減事件被組態為在取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756自啟動狀態轉變為去啟動狀態之後並且在取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758自去啟動狀態轉變為啟動狀態之前發生。
包括摘要中描述之內容在內的本發明之所示實例之以上描述並不旨在是窮舉性的或將本發明限制為所揭示之精確形式。儘管本文出於說明之目的描述了本發明之具體實例,但是如熟習相關技術者將認識到的,在本發明之範疇內可以進行各種修改。
可以根據以上詳細描述對本發明進行此等修改。在所附申請專利範圍中使用之術語不應被解釋為將本發明限於說明書中所揭示之具體實例。而是,本發明之範疇將完全由所附申請專利範圍判定,所附申請專利範圍將根據請求項解釋之既定原則來解釋。
100:成像系統 102:像素陣列 104:光電二極體或影像感測器像素單元 106:像素級連接 108:讀出電路 110:控制電路 112:功能邏輯 128:像素晶粒 130:特殊應用積體電路(ASIC)晶粒 167:取樣與保持電路 168:開關驅動器 214:實例時序圖 304:像素單元 306:像素級連接 316:光電二極體 318:傳輸電晶體 320:浮動擴散 322:重設電晶體 324:源極隨耦器電晶體 326:列選擇電晶體 328:像素晶粒 330:ASIC晶粒 332:第一取樣與保持開關 334:第二取樣與保持開關 336:電容器CR 338:電容器CS 340:源極隨耦器電晶體 342:源極隨耦器電晶體 344:重設位準列選擇電晶體 346:信號位準列選擇電晶體 348:取樣與保持重設控制信號SHR 350:取樣與保持信號控制信號SHS 354:電晶體 367:取樣與保持電路 448A:取樣與保持重設控制信號SHR 448N:取樣與保持重設控制信號SHR 450A:取樣與保持信號控制信號SHS 450N:取樣與保持信號控制信號SHS 456A:第一電晶體 456N:第五電晶體 458A:第二電晶體 458N:第六電晶體 459A:第三放電節點 459N:第三放電節點 460A:第一斜率控制電路 460N:第三斜率控制電路 462A:第三電晶體 462N:第七電晶體 464A:第四電晶體 464N:第八電晶體 465A:第二放電節點 465N:第四放電節點 466A:第二斜率控制電路 466N:第四斜率控制電路 468A:開關驅動器 468N:開關驅動器 548A:取樣與保持重設控制信號SHR 548N:取樣與保持重設控制信號SHR 550A:取樣與保持信號控制信號SHS 550N:取樣與保持信號控制信號SHS 556A:第一電晶體 556N:第三電晶體 558A:第二電晶體 558N:第四電晶體 559A:第一放電節點 559N:第二放電節點 562A:第五電晶體 562N:第七電晶體 564A:第六電晶體 564N:第八電晶體 568A:開關驅動器 568N:開關驅動器 570A:第一斜率控制電路 570N:第二斜率控制電路 648:取樣與保持重設控制信號shr 648A:取樣與保持重設控制信號SHR 648N:取樣與保持重設控制信號SHR 650A:取樣與保持信號控制信號SHS 650N:取樣與保持信號控制信號SHS 656:取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 656A:PMOS上拉電晶體/第一上拉電晶體 656N:第二上拉電晶體 658:取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 658A:NMOS下拉電晶體/第一下拉電晶體 658N:第二下拉電晶體 659:放電節點 662A:第三上拉電晶體 662N:第四上拉電晶體 664A:第三下拉電晶體 664N:第四下拉電晶體 668A:開關驅動器 668N:開關驅動器 672:取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 672A:第一全域連接開關 672N:第二全域連接開關 674A:第三全域連接開關 674N:第四全域連接開關 676:斜率控制電路 678:斜坡信號Vramp 680:運算放大器 682:電晶體 684:電容器 686:另一電容器 690:取樣與保持重設啟用信號shr_en 692:輸入電壓啟用信號vin_en 748:取樣與保持重設控制信號shr 748A:取樣與保持重設控制信號SHR 748N:取樣與保持重設控制信號SHR 750A:取樣與保持信號控制信號SHS 750N:取樣與保持信號控制信號SHS 756:取樣與保持重設上拉控制信號shr_pullup 756A:PMOS上拉電晶體/第一上拉電晶體 756N:第二上拉電晶體 758:取樣與保持重設下拉控制信號shr_pulldown 758A:NMOS下拉電晶體/第一下拉電晶體 758N:第二下拉電晶體 759:放電節點 762A:第三上拉電晶體 762N:第四上拉電晶體 764A:第三下拉電晶體 764N:第四下拉電晶體 768A:開關驅動器 768N:開關驅動器 772:取樣與保持重設全域連接開關控制信號shr_conn_glbl 772A:第一全域連接開關 772N:第二全域連接開關 774A:第三全域連接開關 774N:第四全域連接開關 778:衰減信號Vramp 790:取樣與保持重設啟用信號shr_en 794:斜率控制電路 796:電阻器R 798:全域放電開關 C1, C2, C3…Cx:行 R1, R2, R3…Ry:列 T0:時間 T0':時間 T0'':時間 T1:時間 T1':時間 T1'':時間 T2:時間 T2':時間 T2'':時間 T3:時間
參照以下附圖描述了本發明之非限制性及非窮舉性的實施例,其中除非另外指明,否則貫穿各個視圖,相同的參考數字指代相同的部分。
1 示出了根據本發明之教導之成像系統的一個實例。
2 是實例時序圖,該實例時序圖示出了根據本發明之教導之影像感測器中的像素列之線讀出的時序。
3 示出了根據本發明之教導之影像感測器中的像素單元之實例以及實例取樣與保持電路的示意圖。
4 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的實例取樣與保持開關驅動器之示意圖。
5 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的另一實例取樣與保持開關驅動器之示意圖。
6A 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的又一實例取樣與保持開關驅動器之示意圖。
6B 是示出了根據本發明之教導之在 6A 中所示的具有斜率控制的實例取樣與保持開關驅動器中之一些信號之時序圖。
7A 示出了根據本發明之教導之影像感測器中具有斜率控制的再一實例取樣與保持開關驅動器之示意圖。
7B 是示出了根據本發明之教導之在 7A 中所示的具有斜率控制的實例取樣與保持開關驅動器中之一些信號之時序圖。
貫穿附圖中之若干視圖,對應的參考標記指示對應的組件。熟習此項技術者將理解,圖中之元件是為了簡單及清楚而示出的,並且不一定按比例繪製。例如,圖中之一些元件之尺寸可能相對於其他元件被放大,以幫助改良對本發明之各種實施例之理解。而且,通常沒有描繪在商業上可行之實施例中有用或必要的常見但易於理解的元件,以便於促使本發明之此等各種實施例之視圖更加清晰。
448A:取樣與保持重設控制信號SHR
448N:取樣與保持重設控制信號SHR
450A:取樣與保持信號控制信號SHS
450N:取樣與保持信號控制信號SHS
456A:第一電晶體
456N:第五電晶體
458A:第二電晶體
458N:第六電晶體
459A:第三放電節點
459N:第三放電節點
460A:第一斜率控制電路
460N:第三斜率控制電路
462A:第三電晶體
462N:第七電晶體
464A:第四電晶體
464N:第八電晶體
465A:第二放電節點
465N:第四放電節點
466A:第二斜率控制電路
466N:第四斜率控制電路
468A:開關驅動器
468N:開關驅動器

Claims (37)

  1. 一種開關驅動器電路,包含: 一第一電晶體,其耦接在一電壓供應器與一第一輸出節點之間; 一第二電晶體,其耦接在該第一輸出節點與一第一放電節點之間; 一第一斜率控制電路,其耦接至該第一放電節點以使該第一放電節點以一第一斜率放電; 一第三電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第二輸出節點之間; 一第四電晶體,其耦接在該第二輸出節點與一第二放電節點之間;以及 一第二斜率控制電路,其耦接至該第二放電節點以使該第二放電節點以一第二斜率放電,其中該第一斜率與該第二斜率不匹配。
  2. 如請求項1之開關驅動器電路, 其中該第一斜率控制電路包含具有一第一電阻之一第一電阻器, 其中該第二斜率控制電路包含具有一第二電阻之一第二電阻器, 其中該第一電阻器與該第二電阻器彼此不匹配。
  3. 如請求項2之開關驅動器電路, 其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至一像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關,並且 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關。
  4. 如請求項3之開關驅動器電路,進一步包含: 一第五電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間; 一第六電晶體,其耦接在該第三輸出節點與一第三放電節點之間; 一第三斜率控制電路,其耦接至該第三放電節點以使該第三放電節點以一第三斜率放電; 一第七電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間; 一第八電晶體,其耦接在該第四輸出節點與一第四放電節點之間; 一第四斜率控制電路,其耦接至該第四放電節點以使該第四放電節點以一第四斜率放電,其中該第三斜率與該第四斜率不匹配,其中該第一斜率與該第三斜率不匹配,並且其中該第二斜率與該第四斜率不匹配。
  5. 如請求項4之開關驅動器電路, 其中該第三斜率控制電路包含具有一第三電阻之一第三電阻器, 其中該第四斜率控制電路包含具有一第四電阻之一第四電阻器, 其中該第一電阻器與該第三電阻器、該第二電阻器與該第四電阻器以及該第三電阻器與該第四電阻器彼此不匹配。
  6. 如請求項5之開關驅動器電路, 其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關,並且 其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關。
  7. 如請求項2之開關驅動器電路, 其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關,並且 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關。
  8. 如請求項7之開關驅動器電路,進一步包含: 一第五電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間; 一第六電晶體,其耦接在該第三輸出節點與該第一放電節點之間; 一第七電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間;以及 一第八電晶體,其耦接在該第四輸出節點與該第二放電節點之間。
  9. 如請求項8之開關驅動器電路, 其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關,並且 其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關。
  10. 一種開關驅動器電路,包含: 複數個上拉電晶體,其中該複數個上拉電晶體包括耦接在一電壓供應器與一第一輸出節點之間的一第一上拉電晶體; 複數個下拉電晶體,其中該複數個下拉電晶體包括耦接在該第一輸出節點與一接地節點之間的一第一下拉電晶體; 一斜率控制電路,其耦接至該接地節點;以及 複數個全域連接開關,其中該複數個全域連接開關包括耦接在該第一輸出節點與該斜率控制電路之間的一第一全域連接開關。
  11. 如請求項10之開關驅動器電路,其中該斜率控制電路包含被耦接以產生一斜坡信號之一主動放電電路。
  12. 如請求項11之開關驅動器電路,其中該斜坡信號中之一斜坡事件被組態為在該第一全域連接開關處於一啟動狀態時並且在該第一上拉電晶體及該第一下拉電晶體處於一去啟動狀態時發生。
  13. 如請求項12之開關驅動器電路,其中該斜坡信號中之該斜坡事件被組態為在該第一上拉電晶體自該啟動狀態轉變為該去啟動狀態之後並且在該第一下拉電晶體自該去啟動狀態轉變為該啟動狀態之前發生。
  14. 如請求項10之開關驅動器電路,其中該斜率控制電路包含被耦接以產生一衰減信號之一被動放電電路,其中該被動放電電路包含: 一全域放電開關,其耦接至該第一全域連接開關;以及 一電阻器,其耦接在該全域放電開關與該接地節點之間。
  15. 如請求項14之開關驅動器電路,其中該衰減信號中之一衰減事件被組態為在該第一全域連接開關處於一啟動狀態時並且在該第一上拉電晶體及該第一下拉電晶體處於一去啟動狀態時發生。
  16. 如請求項15之開關驅動器電路,其中該衰減信號中之該衰減事件被組態為在該第一上拉電晶體自該啟動狀態轉變為該去啟動狀態之後並且在該第一下拉電晶體自該去啟動狀態轉變為該啟動狀態之前發生。
  17. 如請求項10之開關驅動器電路,其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至一像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關。
  18. 如請求項17之開關驅動器電路, 其中該複數個上拉電晶體進一步包括: 一第二上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第二輸出節點之間; 一第三上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間;以及 一第四上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間; 其中該複數個下拉電晶體進一步包括: 一第二下拉電晶體,其耦接在該第二輸出節點與該接地節點之間; 一第三下拉電晶體,其耦接在該第三輸出節點與該接地節點之間;以及 一第四下拉電晶體,其耦接在該第四輸出節點與該接地節點之間; 其中該複數個全域連接開關進一步包括: 一第二全域連接開關,其耦接在該第二輸出節點與該斜率控制電路之間; 一第三全域連接開關,其耦接在該第三輸出節點與該斜率控制電路之間;以及 一第四全域連接開關,其耦接在該第四輸出節點與該斜率控制電路之間。
  19. 如請求項18之開關驅動器電路, 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關, 其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關,並且 其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關。
  20. 一種成像系統,包含: 一像素陣列,其包括複數個像素; 控制電路,其耦接至該像素陣列以控制該像素陣列之操作;以及 讀出電路,其耦接至該像素陣列以自該像素陣列讀出影像資料,其中該讀出電路包括: 取樣與保持電路,其被耦接以取樣與保持來自該像素陣列之該影像資料;以及 一開關驅動器電路,其耦接至該取樣與保持電路以驅動該複數個取樣與保持開關,其中該開關驅動器電路包括: 一第一電晶體,其耦接在一電壓供應器與一第一輸出節點之間; 一第二電晶體,其耦接在該第一輸出節點與一第一放電節點之間; 一第一斜率控制電路,其耦接至該第一放電節點以使該第一放電節點以一第一斜率放電; 一第三電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第二輸出節點之間; 一第四電晶體,其耦接在該第二輸出節點與一第二放電節點之間;以及 一第二斜率控制電路,其耦接至該第二放電節點以使該第二放電節點以一第二斜率放電,其中該第一斜率與該第二斜率不匹配。
  21. 如請求項20之成像系統, 其中該第一斜率控制電路包含具有一第一電阻之一第一電阻器, 其中該第二斜率控制電路包含具有一第二電阻之一第二電阻器, 其中該第一電阻器與該第二電阻器彼此不匹配。
  22. 如請求項21之成像系統, 其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至一像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關,並且 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關。
  23. 如請求項22之成像系統,其中該開關驅動器電路進一步包含: 一第五電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間,其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關; 一第六電晶體,其耦接在該第三輸出節點與一第三放電節點之間; 一第三斜率控制電路,其耦接至該第三放電節點以使該第三放電節點以一第三斜率放電; 一第七電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間,其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關; 一第八電晶體,其耦接在該第四輸出節點與一第四放電節點之間; 一第四斜率控制電路,其耦接至該第四放電節點以使該第四放電節點以一第四斜率放電,其中該第三斜率與該第四斜率不匹配,其中該第一斜率與該第三斜率不匹配,並且其中該第二斜率與該第四斜率不匹配。
  24. 如請求項23之成像系統, 其中該第三斜率控制電路包含具有一第三電阻之一第三電阻器, 其中該第四斜率控制電路包含具有一第四電阻之一第四電阻器, 其中該第一電阻器與該第三電阻器、該第二電阻器與該第四電阻器以及該第三電阻器與該第四電阻器彼此不匹配。
  25. 如請求項21之成像系統, 其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關,並且 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關。
  26. 如請求項25之成像系統,其中該開關驅動器電路進一步包含: 一第五電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間; 一第六電晶體,其耦接在該第三輸出節點與該第一放電節點之間; 一第七電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間;以及 一第八電晶體,其耦接在該第四輸出節點與該第二放電節點之間。
  27. 如請求項26之成像系統, 其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關,並且 其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關。
  28. 一種成像系統,包含: 一像素陣列,其包括複數個像素; 控制電路,其耦接至該像素陣列以控制該像素陣列之操作;以及 讀出電路,其耦接至該像素陣列以自該像素陣列讀出影像資料,其中該讀出電路包括: 取樣與保持電路,其被耦接以取樣與保持來自該像素陣列之該影像資料;以及 一開關驅動器電路,其耦接至該取樣與保持電路以驅動該複數個取樣與保持開關,其中該開關驅動器電路包括: 複數個上拉電晶體,其中該複數個上拉電晶體包括耦接在一電壓供應器與一第一輸出節點之間的一第一上拉電晶體; 複數個下拉電晶體,其中該複數個下拉電晶體包括耦接在該第一輸出節點與一接地節點之間的一第一下拉電晶體; 一斜率控制電路,其耦接至該接地節點;以及 複數個全域連接開關,其中該複數個全域連接開關包括耦接在該第一輸出節點與該斜率控制電路之間的一第一全域連接開關。
  29. 如請求項28之成像系統,其中該斜率控制電路包含被耦接以產生一斜坡信號之一主動放電電路。
  30. 如請求項29之成像系統,其中該斜坡信號中之一斜坡事件被組態為在該第一全域連接開關處於一啟動狀態時並且在該第一上拉電晶體及該第一下拉電晶體處於一去啟動狀態時發生。
  31. 如請求項30之成像系統,其中該斜坡信號中之該斜坡事件被組態為在該第一上拉電晶體自該啟動狀態轉變為該去啟動狀態之後並且在該第一下拉電晶體自該去啟動狀態轉變為該啟動狀態之前發生。
  32. 如請求項28之成像系統,其中該斜率控制電路包含被耦接以產生一衰減信號之一被動放電電路,其中該被動放電電路包含: 一全域放電開關,其耦接至該第一全域連接開關;以及 一電阻器,其耦接在該全域放電開關與該接地節點之間。
  33. 如請求項32之成像系統,其中該衰減信號中之一衰減事件被組態為在該第一全域連接開關處於一啟動狀態時並且在該第一上拉電晶體及該第一下拉電晶體處於一去啟動狀態時發生。
  34. 如請求項33之成像系統,其中該衰減信號中之該衰減事件被組態為在該第一上拉電晶體自該啟動狀態轉變為該去啟動狀態之後並且在該第一下拉電晶體自該去啟動狀態轉變為該啟動狀態之前發生。
  35. 如請求項28之成像系統,其中該第一輸出節點被耦接以驅動耦接至一像素陣列之一第一列之一第一取樣與保持開關。
  36. 如請求項35之成像系統, 其中該複數個上拉電晶體進一步包括: 一第二上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第二輸出節點之間; 一第三上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第三輸出節點之間;以及 一第四上拉電晶體,其耦接在該電壓供應器與一第四輸出節點之間; 其中該複數個下拉電晶體進一步包括: 一第二下拉電晶體,其耦接在該第二輸出節點與該接地節點之間; 一第三下拉電晶體,其耦接在該第三輸出節點與該接地節點之間;以及 一第四下拉電晶體,其耦接在該第四輸出節點與該接地節點之間; 其中該複數個全域連接開關進一步包括: 一第二全域連接開關,其耦接在該第二輸出節點與該斜率控制電路之間; 一第三全域連接開關,其耦接在該第三輸出節點與該斜率控制電路之間;以及 一第四全域連接開關,其耦接在該第四輸出節點與該斜率控制電路之間。
  37. 如請求項36之成像系統, 其中該第二輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之一第二列之一第一取樣與保持開關, 其中該第三輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第一列之一第二取樣與保持開關,並且 其中該第四輸出節點被耦接以驅動耦接至該像素陣列之該第二列之一第二取樣與保持開關。
TW109123620A 2019-07-18 2020-07-13 具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路 TWI753489B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/516,067 2019-07-18
US16/516,067 US11212467B2 (en) 2019-07-18 2019-07-18 Sample and hold switch driver circuitry with slope control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202110167A TW202110167A (zh) 2021-03-01
TWI753489B true TWI753489B (zh) 2022-01-21

Family

ID=74171412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109123620A TWI753489B (zh) 2019-07-18 2020-07-13 具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11212467B2 (zh)
CN (1) CN112243098B (zh)
TW (1) TWI753489B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11622087B2 (en) 2021-02-04 2023-04-04 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with in-pixel background subtraction and motion detection

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201039629A (en) * 2009-04-23 2010-11-01 Himax Imagimg Inc Readout system and method for an image sensor
TW201622359A (zh) * 2014-09-26 2016-06-16 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置、無線感測器及電子裝置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541952B2 (en) * 2001-02-07 2003-04-01 Texas Instruments Incorporated On-line cancellation of sampling mismatch in interleaved sample-and-hold circuits
US6879190B2 (en) * 2002-04-04 2005-04-12 The Regents Of The University Of Michigan Low-power driver with energy recovery
TWI233211B (en) * 2004-04-23 2005-05-21 Sunplus Technology Co Ltd Image sensor and offset-able reference voltage generator thereof
US7872682B2 (en) * 2005-05-10 2011-01-18 Micron Technology, Inc. Eclipse elimination by monitoring the pixel signal level
US7714617B2 (en) * 2008-09-11 2010-05-11 Micron Technology, Inc. Signal driver circuit having an adjustable output voltage
US8203779B2 (en) * 2009-02-05 2012-06-19 Himax Imaging, Inc. Readout circuit for an image sensor
US8149310B2 (en) 2009-04-16 2012-04-03 Himax Imaging, Inc. Readout system and method for an image sensor
FR2973161B1 (fr) * 2011-03-23 2013-03-29 E2V Semiconductors Capteur d'image a double temps d'integration et selection conditionnelle
KR102292138B1 (ko) * 2014-09-05 2021-08-20 삼성전자주식회사 연산증폭회로 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR102282192B1 (ko) * 2015-07-23 2021-07-27 삼성전자 주식회사 미스매치 검출 및 보상 회로를 갖는 반도체 장치
TWI547099B (zh) * 2015-08-27 2016-08-21 晶焱科技股份有限公司 斜率控制電路
US9516249B1 (en) * 2015-09-03 2016-12-06 Omnivision Technologies, Inc. Pixel control signal driver
US10756720B2 (en) * 2016-10-17 2020-08-25 Infineon Technologies Ag Driver circuit for electronic switch
US10469075B2 (en) * 2017-05-31 2019-11-05 Silicon Laboratories Inc. Low-ringing output driver
WO2019025586A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 RACYICS GmbH OUTPUT ATTACK CIRCUIT WITH LIMITED SCAN SPEED
US10785437B2 (en) * 2018-11-07 2020-09-22 Semiconductor Components Industries, Llc Area and power efficient multi-voltage row driver circuitry for image sensors

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201039629A (en) * 2009-04-23 2010-11-01 Himax Imagimg Inc Readout system and method for an image sensor
TW201622359A (zh) * 2014-09-26 2016-06-16 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置、無線感測器及電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202110167A (zh) 2021-03-01
US20220078360A1 (en) 2022-03-10
US11212467B2 (en) 2021-12-28
CN112243098A (zh) 2021-01-19
US11716547B2 (en) 2023-08-01
CN112243098B (zh) 2022-10-11
US20210021769A1 (en) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10608101B2 (en) Detection circuit for photo sensor with stacked substrates
US8493489B2 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
WO2016072289A1 (ja) 撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
TW201921660A (zh) 用於低暗電流浮動擴散之裝置及方法
JP5212022B2 (ja) 固体撮像装置、撮像装置、画素駆動電圧適正化装置、画素駆動電圧適正化方法
US20080259177A1 (en) Solid-state imaging device, signal processing method for the same, and imaging apparatus
US9099367B2 (en) Image sensor and image processing device including the same
TWI669938B (zh) 影像感測器預充電升壓
US8724002B2 (en) Imaging pixels with dummy transistors that reduce reset charge injection
US20090295958A1 (en) Solid-state imaging device, method of driving the solid-state imaging device, and electronic device
CN115314647B (zh) 用于横向溢出图像传感器的暗电流/白像素装置及方法
TWI792556B (zh) 用於橫向溢流整合電容器(lofic)讀出影像感測器的自動歸零技術
US9998696B2 (en) Image sensor floating diffusion boosting by transfer gates
TWI514879B (zh) 自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置
US10051216B2 (en) Imaging apparatus and imaging method thereof using correlated double sampling
TWI753489B (zh) 具有斜率控制之取樣與保持開關驅動器電路
US20140036114A1 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus
JP2006217421A (ja) 固体撮像装置
JP2015002415A (ja) 光電変換装置、光電変換システム、光電変換装置の駆動方法
JP2007088972A (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
TWI773437B (zh) 具有訊框位準黑階校正之影像感測器
US11665445B2 (en) Image sensing device for cancelling a horizontal banding noise
US11750950B1 (en) Voltage domain global shutter readout circuit timing
US11722801B1 (en) Ramp settling assist circuit in local ramp buffer circuit
US11729529B1 (en) Voltage domain global shutter readout circuit