跟踪保持放大器和成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种跟踪保持放大器和成像系统。本实用新型专利技术所解决的技术问题是常规跟踪保持放大器具有对具体应用而言(例如，在成像应用中)太长的稳定时间。本技术的各种实施方案可包括被配置成采样并放大模拟信号的跟踪保持放大器。所述跟踪保持放大器包括被配置成在跟踪阶段隔离跟踪保持电容器中的瞬态电流的隔离电路。根据各种实施方案，所述隔离电路的选择性激活提供了与所述放大器增益无关的稳定时间。通过本实用新型专利技术实现的技术效果是提供具有较短稳定时间的跟踪保持放大器及对应的成像系统。

【技术实现步骤摘要】
跟踪保持放大器和成像系统
本技术涉及一种跟踪保持放大器和成像系统。
技术介绍
放大器用于多种电子设备和系统以放大或衰减信号。跟踪保持放大器，诸如图8所示的放大器，通常用于数据采集系统，因为它们能够采样/跟踪模拟信号并在一些其他操作诸如模数转换期间保持值。在各种应用中，放大器的输出信号的稳定时间是重要参数，并且可影响电子设备的整体性能。例如，在高帧率和/或高分辨率成像应用中，需要较短的输出信号的稳定时间以提供所需的帧率和/或分辨率。此外，在使用多个放大器的应用中，放大器之间稳定时间的失配可表现为信号中的噪声，这可能对最终信号产生不利影响。通常，可通过增加供电电流和/或减小采样电容器的尺寸来缩短稳定时间。然而，减小采样电容器的尺寸会增加kTC(采样)噪声，而增加供电电流会增加设备的整体功耗。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题是常规跟踪保持放大器具有对具体应用而言(例如，在成像应用中)太长的稳定时间。本技术的各种实施方案可包括被配置成采样并放大模拟信号的跟踪保持放大器。跟踪保持放大器可包括隔离电路，该隔离电路被配置成在跟踪阶段隔离跟踪保持电容器中的瞬态电流。根据各种实施方案，隔离电路的选择性激活提供了与放大器增益无关的稳定时间。根据一个方面，被配置成耦接到供电电压和第一参考电压并且接收输入信号的跟踪保持放大器包括：耦接到输入信号的增益设置元件；耦接到增益设置元件的共源共栅电路；跟踪保持电容器，该跟踪保持电容器包括：第一电容器端子；和第二电容器端子；以及隔离电路，该隔离电路耦接到跟踪保持电容器和共源共栅电路，并且被配置成选择性地隔离跟踪保持电容器中的瞬态电流并将瞬态电流重定向成通过共源共栅电路的至少一部分。在一个实施方案中，上述跟踪保持放大器还包括第一电流源，其中该第一电流源：在第一节点处耦接到共源共栅电路和增益设置元件；并且选择性地耦接到跟踪保持电容器。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，隔离电路包括：第三晶体管，该第三晶体管包括：第一端子；和第二端子；其中：第一端子在第三节点处耦接到第二电容器端子；并且第二端子耦接到共源共栅电路；耦接到第三节点的第二电流源；以及耦接在第二端子和第一参考电压之间的开关。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，第三晶体管还包括耦接到动态电压的第三端子；第二端子经由第四节点耦接到共源共栅电路。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，共源共栅电路经由第二节点和偏置电压耦接到增益设置元件，并且包括：第一晶体管；和第二晶体管；其中第四节点定位在第一晶体管和第二晶体管之间；并且隔离电路包括耦接到第四节点和第一参考电压的钳位设备。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，钳位设备具有大于第一晶体管的漏极-源极电压的钳位电压。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，增益设置元件包括：与第二阻抗元件串联耦接的第一阻抗元件；以及定位在第一阻抗元件和第二阻抗元件之间的第二节点；其中：每个阻抗元件都包括电阻器和电容器中的至少一者；并且第一阻抗元件和第二阻抗元件的串联电容值小于跟踪保持电容器的电容值。在上述跟踪保持放大器的一个实施方案中，隔离电路包括钳位设备，当共源共栅电路的至少一部分关断时，该钳位设备提供从隔离电路到第一参考电压的电流路径。在另一方面，成像系统包括：多个像素列；多个跟踪保持放大器，其中：每个像素列都耦接到一个跟踪保持放大器；并且每个跟踪保持放大器都包括：耦接到输入信号的增益设置元件；在第二节点和偏置电压处耦接到增益设置元件的共源共栅电路，该共源共栅电路包括：第一晶体管；和第二晶体管；跟踪保持电容器，该跟踪保持电容器包括：第一端子；和第二端子；第一电流源，该第一电流源在第一节点处耦接到共源共栅电路和增益设置元件，并且选择性地耦接到跟踪保持电容器；第三晶体管，该第三晶体管包括：第一端子；第二端子；和第三端子；其中：第一端子在第三节点处耦接到第二端子；第二端子在第四节点处耦接到共源共栅电路；并且第三端子耦接到动态电压；耦接在第二端子和参考电压之间的开关；以及耦接到第三节点的第二电流源。在上述成像系统的一个实施方案中，增益设置元件包括：与第二阻抗元件串联耦接的第一阻抗元件；以及定位在第一阻抗元件和第二阻抗元件之间的第二节点；其中：每个阻抗元件都包括电阻器和电容器中的至少一者；并且第一阻抗元件和第二阻抗元件的串联电容值小于跟踪保持电容器的电容值。通过本技术实现的技术效果是提供具有较短稳定时间的跟踪保持放大器及对应的成像系统。附图说明当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。图1是根据本技术的示例性实施方案的系统的框图；图2是根据本技术的示例性实施方案的单端输入跟踪保持放大器的电路图；图3是根据本技术的示例性实施方案的单端输入跟踪保持放大器的时序图；图4是根据本技术的示例性实施方案的单端输入跟踪保持放大器的另选的时序图；图5是根据本技术的示例性实施方案的差分输入跟踪保持放大器的电路图；图6是根据本技术的示例性实施方案的差分输入跟踪保持放大器的时序图；图7示出了根据本技术的示例性实施方案的跟踪保持放大器和常规跟踪保持放大器的输出波形；并且图8是常规跟踪保持放大器的电路图。具体实施方式本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用可执行多种功能的各种控制器、信号转换器、切换设备、电流源以及半导体器件，诸如晶体管、电容器等。此外，本技术可集成在任何数量的电子系统(诸如成像、机动车、航空、“智能设备”、便携式设备和消费性电子产品)中，并且所描述的系统仅为本技术的示例性应用。参考图1，成像系统100可被配置成通过将由光产生的电荷转换为电压来捕获图像数据，该成像系统用于形成数字图像。成像系统100可采用各种电路和/或系统将光转换为数字图像。例如，成像系统100可包括像素阵列105，该像素阵列包括布置成行和列以形成像素阵列105的多个像素110。像素阵列105可包含任意数量的行和列，例如数百或数千个行和列。在示例性实施方案中，每个像素110包括用于捕获光并将光转换成电信号的光电检测器，诸如光电二极管。在各种实施方案中，成像系统100还可包括行电路115、列电路120以及定时和控制单元125，用于选择性地激活连续像素行并将像素信号传送出像素阵列105(即，读出)。行电路220可从定时和控制单元125接收行地址，并且通过通向像素阵列105中像素110的行控制路径向像素110提供对应的行控制信号，诸如重置信号、行选择信号、电荷转移信号和读出控制信号。列电路210可包括列控制电路、模数转换电路、读出电路、处理电路和/或列解码器电路等，并且可接收像素信号，诸如由像素110生成的模拟像素信号。列路径145可将像素阵列105的每一列耦接到列电路120。列路径145可用于从像素110中读出像素信号和/或提供偏置信号(例如偏置电流或偏置电压)。可将每个像素信号传送至信号转换电路，诸如模数转换器(ADC)(未示出)。根据各种实施方案，可根据具体应用选择ADC。例如，ADC可被配置为斜坡ADC、SAR(逐次逼近寄存器)ADC、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跟踪保持放大器，所述跟踪保持放大器电路被配置成耦接到供电电压和第一参考电压并且接收输入信号，其特征在于包括：耦接到所述输入信号的增益设置元件；耦接到所述增益设置元件的共源共栅电路；跟踪保持电容器，所述跟踪保持电容器包括：第一电容器端子；以及第二电容器端子；以及隔离电路，所述隔离电路耦接到所述跟踪保持电容器和所述共源共栅电路，并且被配置成选择性地隔离所述跟踪保持电容器中的瞬态电流并将所述瞬态电流重定向成通过所述共源共栅电路的至少一部分。

【技术特征摘要】
2017.08.02 US 15/666,7811.一种跟踪保持放大器，所述跟踪保持放大器电路被配置成耦接到供电电压和第一参考电压并且接收输入信号，其特征在于包括：耦接到所述输入信号的增益设置元件；耦接到所述增益设置元件的共源共栅电路；跟踪保持电容器，所述跟踪保持电容器包括：第一电容器端子；以及第二电容器端子；以及隔离电路，所述隔离电路耦接到所述跟踪保持电容器和所述共源共栅电路，并且被配置成选择性地隔离所述跟踪保持电容器中的瞬态电流并将所述瞬态电流重定向成通过所述共源共栅电路的至少一部分。2.根据权利要求1所述的跟踪保持放大器，其特征还在于包括第一电流源，其中所述第一电流源：在第一节点处耦接到所述共源共栅电路和所述增益设置元件；并且选择性地耦接到所述跟踪保持电容器。3.根据权利要求1所述的跟踪保持放大器，其中所述隔离电路的特征在于包括：第三晶体管，所述第三晶体管包括：第一端子；以及第二端子；其中：所述第一端子在第三节点处耦接到所述第二电容器端子；并且所述第二端子耦接到所述共源共栅电路；耦接到所述第三节点的第二电流源；以及耦接在所述第二端子和所述第一参考电压之间的开关。4.根据权利要求3所述的跟踪保持放大器，其特征在于：所述第三晶体管还包括耦接到动态电压的第三端子；所述第二端子经由第四节点耦接到所述共源共栅电路。5.根据权利要求1所述的跟踪保持放大器，其特征在于：所述共源共栅电路经由第二节点耦接到所述增益设置元件并且耦接到偏置电压，并且包括：第一晶体管；以及第二晶体管；其中第四节点定位在所述第一晶体管和所述第二晶体管之间；并且所述隔离电路包括耦接到所述第四节点和所述第一参考电压的钳位设备。6.根据权利要求5所述的跟踪保持放大器，其特征在于所述钳位设备具有大于所述第一晶体管的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉马克里希南，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US