具有减少的斜坡稳定时间的积分斜坡电路制造技术

本发明专利技术涉及具有减少的斜坡稳定时间的积分斜坡电路。斜坡产生器包含积分器，所述积分器包含第一级和第二级，其中第一级具有第一输入端和第二输入端，以及第一输出端和第二输出端，并且第二级包含耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管。第一晶体管和第二晶体管之间的节点耦合到积分器放大器的输出端。第一晶体管的控制端子耦合到第一级的第一输出端，且第二晶体管的控制端子耦合到第一级的第二输出端。在从输出端产生的斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从输出端流到接地。微调电路耦合到积分器放大器的输出端，以响应于微调输入向积分器放大器的输出端提供第二电流。第二电流基本上匹配第一电流。

【技术实现步骤摘要】
具有减少的斜坡稳定时间的积分斜坡电路
本专利技术总体上涉及图像传感器，并且具体地涉及但不局限于用于图像传感器中的模/数转换的比较器输出电路。
技术介绍
图像传感器已经变得无处不在。它们广泛用于数码相机、蜂窝电话、安全相机以及医疗、汽车和其他应用。用于制造图像传感器的技术一直在高速发展。例如，对较高分辨率和较低功耗的需求鼓励这些装置的进一步小型化和集成。图像传感器通常接收像素阵列上的光，这种光在像素中产生电荷。光的强度可影响每一个像素中产生的电荷量，其中较高强度产生较高电荷量。经常会在CMOS图像传感器(CIS)中用到模/数转换器(ADC)，以通过图像传感器将电荷转换成电荷的数字表示。ADC基于图像电荷信号与参考电压信号的比较来产生电荷的数字表示。参考电压信号通常可以是由斜坡产生器提供的斜坡信号，并且通常可以由比较器进行比较，所述比较器提供的输出端可以与计数器一起用于生成图像电荷的数字表示。可以理解，由斜坡产生器产生并由比较器接收的斜坡信号的斜坡稳定时间或延迟可以限制图像传感器的最大帧速率。因此，减少斜坡信号的斜坡稳定时间可提升最大帧速率，进而增强图像传感器的性能。
技术实现思路
在一些实施例中，一种斜坡产生器包括积分器放大器，所述积分器放大器具有第一输入端和第二输入端以及用于产生斜坡信号的输出端，其中所述积分器放大器包括：第一级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，其中所述第一级的第一输入端和第二输入端被耦合到所述积分器放大器的第一输入端和第二输入端；第二级，包括：耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和第二晶体管之间的节点耦合到积分器放大器的输出端，其中所述第一晶体管的控制端子耦合到第一级的第一输出端，并且其中所述第二晶体管的控制端子耦合到第一级的第二输出端，其中在从积分器放大器的输出端产生的斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从积分器放大器的输出端流经所述积分器放大器到达接地；以及耦合在电源轨与积分器放大器的输出端之间的微调电路，其中所述微调电路经耦合以响应于微调输入而将第二电流提供到积分器放大器的输出端，其中所述第二电流基本上匹配所述第一电流。在一些实施例中，一种成像系统包括用于接收图像光并作为响应产生图像电荷电压信号的像素阵列；以及经耦合以从像素阵列接收图像电荷电压信号，并作为响应提供图像电荷电压信号的数字表示的读出电路，所述读出电路包括用于接收图像电荷、将图像电荷电压信号与来自斜坡产生器的斜坡信号进行比较，并作为响应提供图像电荷电压信号的数字表示的比较器，其中斜坡产生器包括：积分器放大器，所述积分器放大器具有第一输入端和第二输入端以及用于产生斜坡信号的输出端，其中所述积分器放大器包括：第一级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，其中所述第一级的第一输入端和第二输入端被耦合到所述积分器放大器的第一输入端和第二输入端；第二级，包括：耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和第二晶体管之间的节点耦合到积分器放大器的输出端，其中所述第一晶体管的控制端子耦合到第一级的第一输出端，并且其中所述第二晶体管的控制端子耦合到第一级的第二输出端，其中在从积分器放大器的输出端产生的斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从积分器放大器的输出端流经所述积分器放大器到达接地；以及耦合在电源轨与积分器放大器的输出端之间的微调电路，其中所述微调电路经耦合以响应于微调输入而将第二电流提供到积分器放大器的输出端，其中所述第二电流基本上匹配所述第一电流。在另外的实施例中，一种斜坡产生器包括：具有第一输入端和第二输入端以及用于产生斜坡信号的输出端的运算放大器；耦合在运算放大器的第一输入端和输出端之间的积分器电容器；耦合到运算放大器的第一输入端的电流源；耦合到运算放大器的第二输入端的参考电压电容；耦合在参考电压和参考电压电容之间的采样开关，其中采样开关被配置成将参考电压采样到参考电压电容上；以及耦合到所述运算放大器的第二输入端的调谐电路，其中所述调谐电路经耦合以在所述斜坡信号中的斜坡事件期间减小取样到所述参考电压电容上的参考电压，以减少所述斜坡信号中的斜坡事件的延迟。在另外的实施例中，一种成像系统包括：用于接收图像光并作为响应产生图像电荷电压信号的像素阵列；以及经耦合以从像素阵列接收图像电荷电压信号，并作为响应提供图像电荷电压信号的数字表示的读出电路，所述读出电路包括用于接收图像电荷、将图像电荷电压信号与来自斜坡产生器的斜坡信号进行比较，并作为响应提供图像电荷电压信号的数字表示的比较器，其中斜坡产生器包括：具有第一输入端和第二输入端以及产生斜坡信号的输出端的运算放大器；耦合在运算放大器的第一输入端和输出端之间的积分器电容器；耦合到运算放大器的第一输入端的电流源；耦合到运算放大器的第二输入端的参考电压电容；耦合在参考电压和参考电压电容之间的采样开关，其中所述采样开关被配置成将参考电压采样到参考电压电容上；以及耦合到运算放大器的第二输入端的调谐电路，其中所述调谐电路经耦合以在斜坡信号中的斜坡事件期间减小取样到参考电压电容上的参考电压，以减少斜坡信号中的斜坡事件的延迟。附图说明参考以下附图描述本专利技术的非限制性和非详尽性实施例，其中除非另有说明，否则在各个视图中相同的附图标记表示相同的部件。图1示出了根据本专利技术的教导的成像系统的一个示例。图2A示出了根据本专利技术的教导的具有用于斜坡产生器的输出级的微调输入的斜坡产生器的示例的示意图，所述斜坡产生器与图像传感器中的模/数转换器一起使用。图2B示出了根据本专利技术的教导的包含在如图2A所示的斜坡产生器中的具有输出级微调电路的运算放大器的示例的示意图，所述斜坡产生器与图像传感器中的模/数转换器一起使用。图3A是示出了根据本专利技术的教导的没有输出级微调电路的斜坡产生器中的一些信号的时序图。图3B是示出根据本专利技术的教导的具有输出级微调电路的斜坡产生器中的一些信号的时序图。图4示出了根据本专利技术的教导的与图像传感器中的模/数转换器一起使用的具有可调输入电路的斜坡产生器的另一示例的示意图。图5A是示出了根据本专利技术的教导的没有可调输入的斜坡产生器中的一些信号的时序图。图5B是示出根据本专利技术的教导的具有可调输入电路的斜坡产生器中的一些信号的时序图。在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。本领域技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改进对本专利技术的各种实施例的理解。而且，通常不描述在商业上可行的实施例中的有用或必需的普通但熟知的元件，以便于更好地观察本专利技术的这些不同实施例。具体实施方式本文描述了针对斜坡产生器的示例，所述斜坡产生器提供具有减少的斜坡稳定时间的斜坡信号。在以下描述中，阐述了多种具体细节以提供对示例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可以在没有一或多个具体细节的情况下或使用其他方法、部件、材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜坡产生器，包括：/n积分器放大器，具有第一输入端和第二输入端以及用于产生斜坡信号的输出端，其中所述积分器放大器包括：/n第一级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，其中所述第一级的所述第一输入端和所述第二输入端耦合到所述积分器放大器的所述第一输入端和所述第二输入端；/n第二级，包括：/n耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的节点耦合到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第一晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第一输出端，并且其中所述第二晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第二输出端，其中在从所述积分器放大器的所述输出端产生的所述斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从所述积分器放大器的所述输出端流经所述积分器放大器到达接地；以及/n耦合在所述电源轨与所述积分器放大器的所述输出端之间的微调电路，其中所述微调电路经耦合以响应于微调输入而将第二电流提供到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第二电流基本上匹配所述第一电流。/n

【技术特征摘要】
20190313 US 16/352,6731.一种斜坡产生器，包括：
积分器放大器，具有第一输入端和第二输入端以及用于产生斜坡信号的输出端，其中所述积分器放大器包括：
第一级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，其中所述第一级的所述第一输入端和所述第二输入端耦合到所述积分器放大器的所述第一输入端和所述第二输入端；
第二级，包括：
耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的节点耦合到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第一晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第一输出端，并且其中所述第二晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第二输出端，其中在从所述积分器放大器的所述输出端产生的所述斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从所述积分器放大器的所述输出端流经所述积分器放大器到达接地；以及
耦合在所述电源轨与所述积分器放大器的所述输出端之间的微调电路，其中所述微调电路经耦合以响应于微调输入而将第二电流提供到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第二电流基本上匹配所述第一电流。


2.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中所述微调电路还耦合到所述第一级的所述第一输出端，其中所述微调电路包括耦合在所述电源轨和所述积分器放大器的所述输出端之间的多个晶体管，其中所述多个晶体管经耦合以响应于所述微调输入向所述积分器放大器的所述输出端提供所述第二电流。


3.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中所述积分器放大器包括第一运算放大器，所述第一运算放大器包含所述第一级和所述第二级，其中所述第一运算放大器的所述第一级包括具有所述第一输入端和所述第二输入端以及所述第一输出端和所述第二输出端的第二运算放大器。


4.根据权利要求1所述的斜坡产生器，还包括：
耦合在所述积分器放大器的所述第一输入端和所述输出端之间的电容器；以及
耦合到所述积分器放大器的所述第一输入端的电流源。


5.根据权利要求1所述的斜坡产生器，还包括耦合在所述积分器放大器的所述第一输入端和所述输出端之间的启用开关，其中所述启用开关被配置成启用和停用所述积分器放大器。


6.根据权利要求1所述的斜坡产生器，还包括：
经耦合以向所述积分器放大器的所述第二输入端提供参考输入电压的参考电压电容；以及
耦合在参考电压和所述第二电容器之间的采样开关，其中所述采样开关被配置成将所述参考电压采样到所述参考电压电容上。


7.一种成像系统，包括：
用于接收图像光并作为响应产生图像电荷电压信号的像素阵列；以及
经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的数字表示的读出电路，所述读出电路包含比较器，以接收所述图像电荷、将所述图像电荷电压信号与来自斜坡产生器的斜坡信号进行比较，且作为响应提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述斜坡产生器包括：
积分器放大器，具有第一输入端和第二输入端以及用于产生所述斜坡信号的输出端，其中所述积分器放大器包括：
第一级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，其中所述第一级的所述第一输入端和所述第二输入端耦合到所述积分器放大器的所述第一输入端和所述第二输入端；
第二级，包括：
耦合在电源轨和接地之间的第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管之间的节点耦合到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第一晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第一输出端，并且其中所述第二晶体管的控制端子耦合到所述第一级的所述第二输出端，其中在从所述积分器放大器的所述输出端产生的所述斜坡信号中的斜坡事件期间，第一电流从所述积分器放大器的所述输出端流经所述积分器放大器到达接地；以及
耦合在所述电源轨与所述积分器放大器的所述输出端之间的微调电路，其中所述微调电路经耦合以响应于微调输入而将第二电流提供到所述积分器放大器的所述输出端，其中所述第二电流基本上匹配所述第一电流。


8.根据权利要求7所述的成像系统，其中所述微调电路进一步耦合到所述第一级的所述第一输出端，其中所述微调电路包括耦合在所述电源轨与所述积分器放大器的所述输出端之间的多个晶体管，其中所述多个晶体管经耦合以响应于所述微调输入而将所述第二电流提供到所述积分器放大器的所述输出端。


9.根据权利要求7所述的成像系统，其中所述积分器放大器包括第一运算放大器，所述第一运算放大器包含所述第一级和所述第二级，其中所述第一运算放大器的所述第一级包括第二运算放大器，所述第二运算放大器具有所述第一输入端和所述第二输入端以及所述第一输出端和所述第二输出端。


10.根据权利要求7所述的成像系统，其中所述积分器放大器包括：
耦合在所述积分器放大器的所述第一输入端和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：左亮，王睿，海老原弘知，江妮君，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US