自动电压放大装置及自动电压放大方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种自动电压放大装置及自动电压放大方法，其中，自动电压放大装置包含输出端、感测器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管。感测器接收输入电压并输出直流输出电压。第一晶体管耦接感测器并接收直流输出电压。第二晶体管分别耦接感测器及第一晶体管于第一接点及第二接点。第三晶体管耦接于第一接点与接地端之间。第四晶体管耦接于第二接点与输出端之间。输入电压随时间而增加且直流输出电压根据输入电压同步抬升。

【技术实现步骤摘要】
自动电压放大装置及自动电压放大方法
本专利技术与影像感测器有关，尤其是关于一种应用于影像感测器的自动电压放大装置及自动电压放大方法。
技术介绍
近年来，互补式金属氧化半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,CMOS)影像感测器已被广泛应用于众多的电子产品中，例如智能手机、数码相机、摄录影机等。一般而言，CMOS影像感测器主要可分成两大类：如图1所示的被动式像素感测器(PassivePixelSensor,PPS)以及如图2所示的主动式像素感测器(ActivePixelSensor,APS)。虽然图1中的被动式像素感测器PPS仅包含一个晶体管M1而具有高填充率，但由于无法满足现今对于影像输出速率及品质的高要求，故已很少使用。取而代之的图2中的主动式像素感测器APS可有效提升读取速度及信号噪音比，但由于其包含三个晶体管M1～M3，亦导致填充率因而降低。在实际应用中，无论是图1中的被动式像素感测器PPS或图2中的主动式像素感测器APS，均需在其外部设置有如同图3所示的放大电路3或图4所示的放大电路4来实现放大电压的功能，不仅导致成本的增加，亦无法提供较高的元件敏感度与较大的电压范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种自动电压放大装置及自动电压放大方法，以有效解决先前技术所遭遇到的上述种种问题。根据本专利技术的一具体实施例为一种自动电压放大装置。于此实施例中，自动电压放大装置包含输出端、感测器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管。感测器用以接收一输入电压并输出一直流输出电压。第一晶体管耦接感测器并接收直流输出电压。第二晶体管分别与感测器及第一晶体管耦接于第一接点及第二接点。第三晶体管耦接于第一接点与接地端之间。第四晶体管耦接于第二接点与输出端之间。输入电压随时间而增加且直流输出电压根据输入电压同步抬升。于一实施例中，于第一时间区间内，第二晶体管与第三晶体管为开启且第四晶体管为关闭，输入电压由初始准位增加至第一准位。于第二时间区间内，第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管均为关闭，输入电压由第一准位增加至第二准位。于第三时间区间内，第二晶体管为开启且第三晶体管及第四晶体管为关闭，输入电压由第二准位增加至第三准位。于一实施例中，直流输出电压于第一时间区间与第二时间区间内以第一速率线性增加，并且直流输出电压于第三时间区间内以第二速率线性增加，其中第二速率大于第一速率。于一实施例中，于第四时间区间内，第二晶体管及第三晶体管为关闭且第四晶体管为开启，输入电压由第三准位增加至第四准位，直流输出电压以第三速率线性增加，第三速率大于第二速率。于一实施例中，于第四时间区间内，输出端所输出的输出电压等于第四时间区间的输入电压加上第三时间区间的输入电压再减去两倍的第一晶体管的临界电压。于一实施例中，自动电压放大装置进一步包含第五晶体管，耦接于第一接点与第二晶体管之间，第五晶体管于第四时间区间内为开启。于一实施例中，于第一时间区间与第二时间区间内，第一接点的第一接点电压与第二接点的第二接点电压均为零。于一实施例中，于第三时间区间内，第一接点的第一接点电压与第二接点的第二接点电压均等于输入电压减去第一晶体管的临界电压。根据本专利技术的另一具体实施例为一种自动电压放大方法。于此实施例中，自动电压放大方法应用于一自动电压放大装置。自动电压放大装置包含一感测器、一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管及一输出端。感测器分别耦接第一晶体管及第三晶体管。第二晶体管分别耦接位于感测器与第三晶体管之间的一第一接点以及位于第一晶体管、第二晶体管与第四晶体管之间的一第二接点。第四晶体管耦接于第二接点与输出端之间。感测器接收一输入电压并输出一直流输出电压至第一晶体管。自动电压放大方法包含下列步骤：(a)于第一时间区间内开启第二晶体管与第三晶体管并关闭第四晶体管；(b)于第二时间区间内关闭第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管；以及(c)于第三时间区间内开启第二晶体管并关闭第三晶体管及第四晶体管。其中，输入电压随时间而增加且直流输出电压根据输入电压同步抬升。相较于先前技术，根据本专利技术的自动电压放大装置及自动电压放大方法提供能够提高电压准位的充电电路给主动式像素感测器(APS)，不需在其外部额外设置放大电路即能实现自动电压放大的功能，故可有效节省成本并提高其元件敏感度与电压范围。关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统的被动式像素感测器的示意图。图2为传统的主动式像素感测器的示意图。图3及图4为传统的主动式像素感测器外部需设置的放大电路的示意图。图5为根据本专利技术的一较佳具体实施例的自动电压放大装置的示意图。图6A至图6D分别绘示图5中的自动电压放大装置于第一时间区间～第四时间区间内的运作情形。图7为于第一时间区间～第四时间区间内的信号时序图。图8为于第一接点与第二晶体管之间额外设置受控于第三时脉信号的另一第四晶体管的示意图。图9为自动电压放大装置的另一实施例。图10为根据本专利技术的另一较佳具体实施例的自动电压放大方法的流程图。附图标号：RST：重置信号SEL：选择信号VRST：重置电压Vin：输入电压Vout：输出电压AMP：放大器Rin、Rf、R：电阻C：电容5：自动电压放大装置SEN：感测器M1：第一晶体管M2：第二晶体管M3：第三晶体管M4：第四晶体管M4’：另一第四晶体管M5：第五晶体管CLK1：第一时脉信号CLK2：第二时脉信号CLK3：第三时脉信号CLK4：第三时脉信号N1：第一接点N2：第二接点N3：第三接点IN：输入端OUT：输出端VDD：工作电压C1：电容Cout：输出电容VC1：第一接点电压VC2：第二接点电压DCout：直流输出电压t0～t4：时间△T1～△T4：第一时间区间～第四时间区间Vin1～Vin4：第一时间区间的输入电压～第四时间区间的输入电压V0～V4：初始准位、第一准位～第四准位S10～S16：步骤具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护的范围。根据本专利技术的一较佳具体实施例为一种自动电压放大装置。于此实施例中，自动电压放大装置提供可提高电压准位的充电电路给主动式像素感测器(APS)，藉以实现自动电压放大的功能并有效提高其元件敏感度与电压范围。请参照图5，图5为此实施例中的自动电压放大装置的示意图。如图5所示，自动电压放大装置5可包含输入端IN、输出端OUT、感测器SEN、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、电容C1、输出电容Cout、第一接点N1及第二接点N2。感测器SEN分别耦接输入端IN、第一接点N1及第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动电压放大装置，其特征在于，包含：一输出端；一感测器，用以接收一输入电压并输出一直流输出电压；一第一晶体管，耦接该感测器并接收该直流输出电压；一第二晶体管，分别与该感测器及该第一晶体管耦接于一第一接点及一第二接点；一第三晶体管，耦接于该第一接点与一接地端之间；以及一第四晶体管，耦接于该第二接点与该输出端之间；其中，该输入电压随时间而增加且该直流输出电压根据该输入电压同步抬升。

【技术特征摘要】
2017.04.28 TW 1061143711.一种自动电压放大装置，其特征在于，包含：一输出端；一感测器，用以接收一输入电压并输出一直流输出电压；一第一晶体管，耦接该感测器并接收该直流输出电压；一第二晶体管，分别与该感测器及该第一晶体管耦接于一第一接点及一第二接点；一第三晶体管，耦接于该第一接点与一接地端之间；以及一第四晶体管，耦接于该第二接点与该输出端之间；其中，该输入电压随时间而增加且该直流输出电压根据该输入电压同步抬升。2.如权利要求1所述的自动电压放大装置，其特征在于，于一第一时间区间内，该第二晶体管与该第三晶体管为开启且该第四晶体管为关闭，该输入电压由一初始准位增加至一第一准位；于一第二时间区间内，该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管均为关闭，该输入电压由该第一准位增加至一第二准位；于一第三时间区间内，该第二晶体管为开启且该第三晶体管及该第四晶体管为关闭，该输入电压由该第二准位增加至一第三准位。3.如权利要求2所述的自动电压放大装置，其特征在于，该直流输出电压于该第一时间区间与该第二时间区间内以一第一速率线性增加，并且该直流输出电压于该第三时间区间内以一第二速率线性增加，其中该第二速率大于该第一速率。4.如权利要求3所述的自动电压放大装置，其特征在于，于一第四时间区间内，该第二晶体管及该第三晶体管为关闭且该第四晶体管为开启，该输入电压由该第三准位增加至一第四准位，该直流输出电压以一第三速率线性增加，该第三速率大于该第二速率。5.如权利要求4所述的自动电压放大装置，其特征在于，于该第四时间区间内，该输出端所输出的一输出电压等于该第四时间区间的该输入电压加上该第三时间区间的该输入电压再减去两倍的该第一晶体管的一临界电压。6.如权利要求4所述的自动电压放大装置，其特征在于，进一步包含：一第五晶体管，耦接于该第一接点与该第二晶体管之间，该第五晶体管于该第四时间区间内为开启。7.如权利要求2所述的自动电压放大装置，其特征在于，于该第一时间区间与该第二时间区间内，该第一接点的一第一接点电压与该第二接点的一第二接点电压均为零。8.如权利要求2所述的自动电压放大装置，其特征在于，于该第三时间区间内，该第一接点的一第一接点电压与该第二接点的一第二接点电压均等于该输入电压减去该第一晶体管的一临界电压。9.一种自动电压放大方法，其特征在于，应用于一自动电压放大装置，该自动电压放...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢文哲，刘育荣，黄明益，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71