电流导引斜坡补偿方案及数字电路实施方案制造技术

本申请案涉及电流导引斜坡补偿方案及数字电路实施方案。一种斜坡产生器包含在电阻器与接地之间并联耦合的多个开关电流源。数字斜坡控制信号产生器包含计数器以响应于时钟信号而产生斜坡控制信号。所述斜坡控制信号的每一位经耦合以控制所述多个开关电流源中的相应一者的开关，以在所述斜坡产生器的输出处产生斜坡信号。所述数字斜坡控制信号产生器经耦合以接收复位信号以使所述斜坡控制信号归零。所述数字斜坡控制信号产生器经进一步耦合以接收设置位信号，以在所述斜坡控制信号的每次复位之后将所述斜坡信号初始化为预设值，以将由所述预设值确定的DC偏移补偿电流添加到所述斜坡信号。述斜坡信号。述斜坡信号。

【技术实现步骤摘要】
电流导引斜坡补偿方案及数字电路实施方案


[0001]本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及图像传感器中的斜坡产生器。

技术介绍

[0002]图像传感器已变得无处不在，且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更广范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标及其类似者。用于制造图像传感器的技术继续快速发展。例如，更高分辨率及更低功耗的要求鼓励了这些装置的进一步小型化及集成化。
[0003]典型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射到图像传感器上而操作。所述图像传感器包含像素阵列，所述像素阵列具有光敏元件(例如，光电二极管)，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光时产生图像电荷。由像素光生的图像电荷可被测量为列位线上的依据入射图像光变化的模拟输出图像信号。换句话说，所产生的图像电荷的量与图像光的强度成比例，所述图像电荷作为模拟信号从列位线被读出并转换为数字值以以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。
[0004]CMOS图像传感器(CIS)中经常使用模/数转换器(ADC)以将电荷转换为图像传感器对电荷的数字表示。ADC基于图像电荷信号与参考电压信号的比较而产生电荷的数字表示。参考电压信号常规地可为由斜坡产生器提供的斜坡信号，且比较常规地可由比较器执行，比较器提供可与计数器一起使用的输出，以产生图像电荷的数字表示。
[0005]应了解，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限制图像传感器的最大帧速率。因此，减少由比较器接收的斜坡信号的斜坡稳定时间可增加最大帧速率，并因此提高图像传感器的性能。

技术实现思路

[0006]一方面，本申请案提供一种斜坡产生器，其包括：多个开关电流源，其在电阻器与接地之间并联耦合，其中所述斜坡产生器的输出经耦合到所述电阻器与所述多个开关电流源之间的节点；及数字斜坡控制信号产生器，其包括经配置以响应于时钟信号而产生斜坡控制信号的计数器，其中所述斜坡控制信号包括多个位，其中所述斜坡控制信号的每一位经耦合以控制所述多个开关电流源中的相应一者的开关，以在所述斜坡产生器的所述输出处产生斜坡信号，其中所述数字斜坡控制信号产生器经耦合以接收复位信号以使所述斜坡控制信号归零，其中所述数字斜坡控制信号产生器经进一步耦合以接收设置位信号，以在所述斜坡控制信号的每次复位之后将所述斜坡信号初始化为预设值，以将由所述预设值确定的DC偏移补偿电流添加到所述斜坡信号。
[0007]另一方面，本申请案提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含经配置以响应于入射光而产生图像信号的多个像素电路；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述
像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以通过多个位线从所述像素阵列读出所述图像信号，其中所述读出电路包含模/数转换器(ADC)，所述模/数转换器包含耦合到所述多个位线以接收所述图像信号的比较器电路，其中所述比较器电路经进一步耦合以从斜坡产生器接收斜坡信号，其中所述斜坡产生器包括：多个开关电流源，其在电阻器与接地之间并联耦合，其中所述斜坡信号经配置以在耦合到所述电阻器与所述多个开关电流源之间的节点的输出处产生；及数字斜坡控制信号产生器，其包括经配置以响应于时钟信号而产生所述斜坡控制信号的计数器，其中所述斜坡控制信号包括多个位，其中所述斜坡控制信号的每一位经耦合以控制所述多个开关电流源中的相应一者的开关，以产生所述斜坡信号，其中所述数字斜坡控制信号产生器经耦合以接收复位信号以使所述斜坡控制信号归零，其中所述数字斜坡控制信号产生器经进一步耦合以接收设置位信号，以在所述斜坡控制信号的每次复位之后将所述斜坡信号初始化为预设值，以将由所述预设值确定的DC偏移补偿电流添加到所述斜坡信号。
附图说明
[0008]参考以下附图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有指定，否则类似参考编号贯穿各种视图指代类似部分。
[0009]图1说明根据本专利技术的教示的包含具有具补偿电流源的斜坡产生器的读出电路的成像系统的一个实例。
[0010]图2A展示在成像系统的读出电路中产生斜坡信号的不具有补偿的斜坡产生器的实例的电路模型。
[0011]图2B是说明根据本专利技术的教示的由图2A中所说明的不具有补偿的实例斜坡产生器产生的斜坡信号与由具有补偿电流源的实例斜坡产生器产生的理想斜坡信号相比较的时序图。
[0012]图3展示根据本专利技术的教示的具有产生斜坡信号的补偿电流源的实例斜坡产生器的电路模型。
[0013]图4展示根据本专利技术的教示的具有补偿电流源的实例斜坡产生器的示意图。
[0014]图5展示根据本专利技术的教示的经耦合以控制具有补偿电流源的实例斜坡产生器的实例数字斜坡控制信号产生器的示意图。
[0015]图6是说明根据本专利技术的教示的包含在具有补偿电流源的实例斜坡产生器中的各种波形的时序图。
[0016]图7A到7C是根据本专利技术的教示的用于产生经耦合以控制实例数字斜坡控制信号产生器的信号的各种逻辑电路的实例示意图，所述实例数字斜坡控制信号产生器经耦合到具有补偿电流源的实例斜坡产生器。
[0017]对应的参考字符指示贯穿附图的多个视图的对应组件。所属领域技术人员将理解，图中的元件是为了简单及清楚而说明的，且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可相对于其它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。另外，为了较少地妨碍对本专利技术的这些各种实施例的观察，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但众所周知的元件。
具体实施方式
[0018]本文描述涉及包含具有具补偿电流源的斜坡产生器的读出电路的成像系统的各种实例。在以下描述中，阐述许多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在没有一或多个特定细节的情况下或用其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它情况下，未详细地展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
[0019]在本说明书中对“一个实例”或“一个实施例”的引用意味着结合所述实例描述的特定特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不一定都指同一实例。此外，可在一或多个实例中以任何合适的方式组合所述特定特征、结构或特性。
[0020]空间相对术语，例如“下面”、“下方”、“上方”、“之下”、“上方”、“上”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“中心”、“中间”及其类似者可在本文中为了易于描述而用于描述一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系，如图中所说明。应理解，空间相对术语希望涵盖除了图中描绘的定向之外的装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被旋转或翻转，那么被描述为在其它元件或特征“下方”或“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜坡产生器，其包括：多个开关电流源，其在电阻器与接地之间并联耦合，其中所述斜坡产生器的输出经耦合到所述电阻器与所述多个开关电流源之间的节点；及数字斜坡控制信号产生器，其包括经配置以响应于时钟信号而产生斜坡控制信号的计数器，其中所述斜坡控制信号包括多个位，其中所述斜坡控制信号的每一位经耦合以控制所述多个开关电流源中的相应一者的开关，以在所述斜坡产生器的所述输出处产生斜坡信号，其中所述数字斜坡控制信号产生器经耦合以接收复位信号以使所述斜坡控制信号归零，其中所述数字斜坡控制信号产生器经进一步耦合以接收设置位信号，以在所述斜坡控制信号的每次复位之后将所述斜坡信号初始化为预设值，以将由所述预设值确定的DC偏移补偿电流添加到所述斜坡信号。2.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中所述斜坡控制信号包括M个最低有效位LSB及N个最高有效位MSB，其中所述多个开关电流源包括经耦合到N个MSB开关二进制加权电流源的M个LSB开关二进制加权电流源。3.根据权利要求2所述的斜坡产生器，其中所述数字斜坡控制信号产生器包括涟波计数器，所述涟波计数器包括M+N个触发器。4.根据权利要求3所述的斜坡产生器，其中所述涟波计数器的所述M+N个触发器中的每一者经耦合以接收所述复位信号以使所述斜坡控制信号归零。5.根据权利要求4所述的斜坡产生器，其中所述涟波计数器的所述M个LSB触发器经耦合以接收所述设置位信号，以在所述斜坡信号的每次复位之后将所述斜坡控制信号初始化为所述预设值，以将DC偏移补偿电流添加到所述斜坡信号，其中所述涟波计数器的所述N个MSB触发器未经耦合以接收所述设置位信号。6.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其进一步包括设置位控制信号产生器，其经配置以响应于所述时钟信号、所述复位信号及预设值信号而产生所述设置位信号。7.根据权利要求6所述的斜坡产生器，其中所述设置位控制信号产生器包括：触发器，其具有经耦合到逻辑高值的输入、经耦合以接收所述时钟信号的时钟输入及经耦合以接收所述复位信号的复位输入，其中所述触发器经配置以响应于所述复位信号及所述时钟信号而在反相输出处产生预设启用信号，其中在所述复位信号被撤销确立之后的一个时钟循环内所述预设启用信号被确立；及逻辑AND电路，其具有经耦合以接收预设值信号的第一输入、经耦合以从所述触发器接收所述预设启用信号的第二输入及经耦合以接收所述复位信号的反相输入，其中所述逻辑AND电路经配置以产生所述设置位信号。8.根据权利要求7所述的斜坡产生器，其中所述逻辑AND电路包括：第一AND门，其具有经耦合以接收所述预设值的第一输入及经耦合以从所述触发器接收所述预设启用信号的第二输入；及第二AND门，其具有经耦合到所述第一AND门的输出的第一输入，及经耦合以接收所述复位信号的反相输入，其中所述第二AND门经配置以产生所述设置位信号。9.根据权利要求7所述的斜坡产生器，其中所述逻辑AND电路包括：NOR门，其具有经耦合以接收所述预设值的第一输入及经耦合以从所述触发器接收所
述预设启用信号的反相输入；及NAND门，其具有经耦合到所述NOR门的输出的第一输入及经耦合以接收所述复位信号的反相输入，其中所述NAND门经配置以产生所述设置位信号。10.根据权利要求1所述的斜坡产生器，其中所述斜坡信号经耦合到模/数转换器的比较器电路，所述比较器电路耦合到成像系统的多个位线。11.根据权利要求10所述的斜坡产生器，其中由添加到所述斜坡信号的所述预设值确定的所述DC偏移补偿电流是响应于所述时钟信号的频率与耦合到所述斜坡产生器的所述输出的负载的电阻电容器RC时间常数的乘积来确定的。12.一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含经配置以响应于入射光而产生图像信号的多个像素电路；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以通过多个位线从所述像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：