斜坡信号产生装置制造方法
【专利摘要】一种斜坡信号产生装置，包含：偏压存储电路、积分电路以及反馈电路。该偏压存储电路用来依序接收控制电压与反相信号，并据以分别产生初步电压信号与目标电压信号。该积分电路耦接于该偏压存储电路，用来依序对该初步电压信号与该目标电压信号进行积分的操作，以分别产生初步斜坡信号与目标斜坡信号。该反馈电路耦接于该积分电路与该偏压存储电路之间，用来依据该初步斜坡信号产生该反相信号，并将该反相信号反馈至该偏压存储电路。
【专利说明】斜坡信号产生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种斜坡信号产生装置，尤指一种可消除自我产生的偏压的斜坡信号产生装置。
【背景技术】
[0002]一般而言，电压积分器常被使用在影像感测元件的架构中，以便用较小的功耗来达到较高的转换速率。举例来说，对于斜坡信号的产生而言，电压积分器是节省功耗很好的选择。然而，对于小信号而言，通过电压积分器所产生的偏压所造成的影响是不能被忽视的。因此需要提出一种可以消除自我产生的偏压的斜坡信号产生装置。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目的之一在于提出一种可消除自我产生的偏压的斜坡信号产生装置，以解决上述的问题。
[0004]依据本发明的实施例，其揭示一种斜坡信号产生装置。该斜坡信号产生装置包含有偏压存储电路、积分电路以及反馈电路。该偏压存储电路用来依序接收控制电压与反相信号，并据以分别产生初步电压信号与目标电压信号。该积分电路耦接于该偏压存储电路，用来依序对该初步电压信号与该目标电压信号进行积分的操作，以分别产生初步斜坡信号与目标斜坡信号。该反馈电路耦接于该积分电路与该偏压存储电路之间，用来依据该初步斜坡信号产生该反相信号，并将该反相信号反馈至该偏压存储电路。
[0005]由上可知，本发明提供一种斜坡信号产生装置，其可通过负相地反馈来消除因为通过运算放大器所产生的偏压，以产生不受偏压影响的斜坡信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明斜坡信号产生装置的实施例的示意图。
[0007]图2A为图1中偏压存储电路的控制信号的实施例的时序图。
[0008]图2B为图1中积分电路的控制信号的实施例的时序图。
[0009]图2C为图1中反馈电路的控制信号的实施例的时序图。
【具体实施方式】
[0010]在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0011]请参考图1，图1为本发明斜坡信号产生装置100的实施例的示意图。斜坡信号产生装置100包含有(但不局限于)偏压存储电路120、积分电路140以及反馈电路160。偏压存储电路120包含有(但不局限于)运算放大器122_1、多个电容124_1?124_2以及多个开关126_1?126_4。运算放大器122_1具有正相输入端IN1+耦接于参考电压(例如，接地电压￥_或其他预定电压准位)、反相输入端IN1-、以及输出端OUT1-接于积分电路140。电容124_1具有第一连接端E11以及第二连接端E12，第一连接端E11耦接于运算放大器122_1的输出端OUT1，并且第二连接端E12耦接于运算放大器122_1的反相输入端INp电容124_2具有第一连接端E21以及第二连接端E22。开关126_1由控制信号SCl所控制，以选择性地将运算放大器122_1的输出端OUT1连接至运算放大器122_1的反相输入端1&_。开关126_2由控制信号SC2所控制，以选择性地将电容124_2的第一连接端E21连接至运算放大器122_1的反相输入端INp开关126_3由控制信号SC3所控制，以选择性地将电容124_2的第二连接端E22连接至参考电压(例如V_)。开关126_4由控制信号SC4所控制，以选择性地将电容124_2的第二连接端E22连接至控制电压Vcm。
[0012]此外，积分电路140包含有(但不局限于)第二运算放大器122_2、多个电容124_3?124_4以及多个开关126_5?126_9。运算放大器122_2具有正相输入端IN2+、反相输入端IN2_以及输出端0UT2。正相输入端IN2+耦接于参考电压(例如VraJ，并且输出端OUT2耦接于反馈电路160。电容124_3具有第一连接端E31以及第二连接端E32，第一连接端E31耦接于放大器122_2的输出端OUT2,并且第二连接端E32耦接于运算放大器122_2的反相输入端IN2_。电容126_4具有第一连接端E41以及第二连接端E42。开关126_5由控制信号SC5所控制，以选择性地将运算放大器122_2的输出端OUT2连接至运算放大器122_2的反相输入端IN2_。开关126_6由控制信号SC6所控制，以选择性地将电容124_4的第一连接端E41连接至运算放大器122_2的反相输入端IN2_。开关126_7由控制信号SC7所控制，以选择性地将电容124_4的第一连接端E42连接至参考电压(例如V_)。开关126_8由控制信号SC8所控制，以选择性地将电容124_4的第二连接端E42连接至参考电压(例如V_)。开关126_9由控制信号SC9所控制，以选择性地将电容124_4的第二连接端E42连接至运算放大器122_1的输出端OUT115
[0013]此夕卜，反馈电路160包含有(但不局限于)电容124_5以及多个开关126_10?126_11。电容124_5具有第一连接端E51与第二连接端E52，而第一连接端E51耦接于电容124_2的第一连接端E21。开关126_10由控制信号SClO所控制，以选择性地将积分电路140连接至电容124_5的第二连接端E52。开关126_11由控制信号SCll所控制，以选择性地将电容124_5的第二连接端E52连接至参考电压V_。
[0014]在本实施例中，偏压存储电路120首先接收控制电压Vem并根据控制电压Vem的负相电压来产生初步电压信号sPKa，此时初步电压信号Sraa中会包含有因为通过偏压存储电路120所产生的偏压Vtjffl (亦即，Sp^-Vi+V。。。接着，积分电路140对初步电压信号Speel进行积分的操作以产生初步斜坡信号S_RAMP.，此时初步斜坡信号S_RAMP_中会同时包含有因为通过偏压存储电路120所产生的偏压Vtjffl以及因为通过积分电路140所产生的偏压Vt5ff2(亦即，S—RAMPp^-Vci+UV^)。反馈电路160依据初步斜坡信号S_RAMPP祖来产生初步斜坡信号S_RAMP_的反相信号Sinv (/^BP,-(-VCTEL+Voffl+Voff2))，并将反相信号Sinv反馈至偏压存储电路120。
[0015]在接收反相信号Sinv后，偏压存储电路120根据反相信号Sinv来产生目标电压信号S.，此时目标电压信号Stckt中的偏压分量-Vtjffl会与因为通过偏压存储电路120所产生的偏压Vtjffl互相抵销。接着，积分电路140对目标电压信号Stckt进行积分的操作，以产生目标斜坡信号S_RAMPtckt，此时目标斜坡信号S_RAMPtckt中的偏压分量-Vt5ff2会与因为通过积分电路140所产生的偏压Vt5ff2互相抵销。因此，最后得到的目标斜坡信号S_RAMPtckt刚好会等于控制电压vem。换句话说，经过斜坡信号产生装置100所产生的目标斜坡信号s_ramptckt将不会受到积分装置所产生的偏压所造成的影响。
[0016]请参考图2A，图2A为图1中偏压存储电路120的控制信号的实施例的时序图。由图2A可知，控制信号SC1、SC2、SC4分别控制开关126_1、126_2、126_4在时间L被打开(switched on)，以使得电容124_2通过控制电压Vcm的负相电压来进行充放电。控制信号SC1、SC4分别控制开关126_1、126_4在时间t2被关闭(switched off)以结束电容124_2的充放电的操作。此时电容124_2的第二连接端E22的电压准位应等于-VCT&，并且由于电容124_2的第一连接端E21与运算放大器122_1的正相输入端IN1+之间形成虚短路(virtualshort)，故电容124_2的第一连接端E21的电压准位应等于参考电压V_的电压准位。接着，控制信号SC3控制开关126_3在时间t2被打开，以使得电容124_2的第一连接端E21的电压准位被调整至(V_-V.)，并且使得电容124_1通过电压(Vmd-VctiJ来进行充放电。控制信号SC3控制开关126_3在时间t3被关闭以结束电容124_1的充放电的操作。由于电容124_1进行充放电的过程中，电压信号(Vot1-VctiJ会经过运算放大器122_1而产生偏压Voffl,因此电容124_1的第一连接端E11的电压会等于(亦即，初步电压信号
SpREL )。
[0017]请继续参考图2B，图2B为图1中积分电路140的控制信号的实施例的时序图。由图2B可知，控制信号SC7、SC9分别控制开关126_7、126_9在时间t4被打开以使得电容124_4通过初步电压信号Sraa来进行充放电。为了使电容124_4的充放电操作更稳定，控制信号SC7控制开关126_7在时间t5被关闭，并且控制信号SC9控制开关126_9在时间V被关闭以结束电容124_4的充放电的操作(亦即，开关126_7较开关126_9早被关闭)。此时电容124_4的第一连接端E41的电压准位应等于ν.-ναΑ+ν。^并且电容124_4的第二连接端E42的电压准位应等于参考电压VeND的电压准位。接着，控制信号SC6、SC8控制开关126_6、126_8在时间t6被打开以使得电容124_3通过电压来进行充放电。控制信号SC6控制开关126_6在时间t7被关闭，并且控制信号SC8控制开关126_8在时间t7，被关闭以结束电容124_3的充放电的操作(亦即，开关126_6较开关126_8早被关闭)。由于电容124_3进行充放电的过程中，电压信号(V.-VCTA+Vfi)会经过运算放大器122_2而产生偏压Vt5ff2,因此电容124_3的第一连接端E31的电压会等于L-Vi+UV—(亦即，初步斜坡信号S_RAMP_)。
[0018]请继续参考图2C，图2C为图1中反馈电路160的控制信号的实施例的时序图。由图2C可知，控制信号SC1、SC2、SClO分别控制开关126_1、126_2、126_10在时间t8被打开以使得电容124_5通过初步斜坡信号S_RAMP.来进行充放电。控制信号SC1、SClO分别控制开关126_1、126_10在时间t9被关闭以结束电容124_5的充放电的操作。此时电容124_5的第二连接端E52的电压准位会变成-(Hi+V^+U (亦即，反相信号Sinv)ο接着，控制信号SCll控制开关126_11在时间t9被打开以使得电容124_1通过电压信号-(Hi+Vf AVt5ff2)来进行充放电。控制信号SCll控制开关126_11在时间t1Q被关闭以结束电容124_5的充放电的操作。由于电容124_1进行充放电的过程中，电压信号-(Vem-Vi+lm+Vt5ff2)会经过运算放大器122_1而产生偏压Vtjffl,因此电容124_1的第一连接端E11的电压会等于(亦即，目标电压信号STeKT)。
[0019]请注意，本领域技术人员应当可以在阅读图2所示的段落后轻易了解目标电压信号Stckt通过积分电路140来产生目标斜坡信号S_RAMPTeKT的操作,详细说明及变化可参考前述，为简洁起见，故于此便不再赘述。
[0020]此外，本发明斜坡信号产生装置100另可通过开关126_5来对积分电路140进行重置的操作(亦即，将运算放大器122_2的输出端OUT2的电压准位调整至运算放大器122_2的反相输入端IN2_的电压准位)，举例来说，在其他的开关均为关闭的情况下，可通过将开关126_5打开一段时间后再关闭，来对积分电路140进行重置的操作。然而，此仅作为为范例说明之用，并非作为本发明的限制条件。
[0021]综上所述，本发明斜坡信号产生装置100可通过负相的反馈来消除因为通过运算放大器所产生的偏压，进而产生不受偏压影响的斜坡信号。
[0022]以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种斜坡信号产生装置，包含: 偏压存储电路，用来依序接收控制电压与反相信号，并据以分别产生初步电压信号与目标电压信号； 积分电路，耦接于所述偏压存储电路，用来依序对所述初步电压信号与所述目标电压信号进行积分的操作，以分别产生初步斜坡信号与目标斜坡信号；以及 反馈电路，耦接于所述积分电路与所述偏压存储电路之间，用来依据所述初步斜坡信号产生所述反相信号，并将所述反相信号反馈至所述偏压存储电路。
2.如权利要求1所述的斜坡信号产生装置，其中所述偏压存储电路包含: 第一运算放大器，具有正相输入端、反相输入端以及输出端，所述正相输入端耦接于参考电压，并且所述输出端耦接于所述积分电路； 第一电容，具有第一连接端以及第二连接端，所述第一连接端耦接于所述第一运算放大器的输出端，并且所述第二连接端耦接于所述第一运算放大器的反相输入端； 第二电容，具有第一连接端以及第二连接端； 第一开关，用来选择性地连接所述第一运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端； 第二开关，用来选择性地连接所述第二电容的第一连接端与所述第一运算放大器的反相输入端； 第三开关，用来选择性地连接所述第二电容的第二连接端与所述参考电压；以及 第四开关，用来选择性地连接所述第二电容的第二连接端与所述控制电压。
3.如权利要求2所述的斜坡信号产生装置，其中在第一时段中，所述偏压存储电路开启所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关，并且关闭所述第三开关来根据所述控制电压对所述第二电容进行充放电。
4.如权利要求3所述的斜坡信号产生装置，其中在所述第一时段之后的第二时段中，所述偏压存储电路开启所述第三开关，并且关闭所述第一开关以及所述第四开关来对所述第一电容进行充放电以产生所述初步电压信号。
5.如权利要求2所述的斜坡信号产生装置，其中所述反馈电路包含: 第三电容，具有第一连接端以及第二连接端，所述第一连接端耦接于所述第二电容的第一连接端； 第五开关，用来选择性地连接所述积分电路与所述第三电容的第二连接端；以及 第六开关，用来选择性地连接所述第三电容的第二连接端与所述参考电压。
6.如权利要求5所述的斜坡信号产生装置，其中在第一时段中，所述反馈电路开启所述第五开关并且关闭所述第六开关来对所述第三电容进行充放电。
7.如权利要求6所述的斜坡信号产生装置，其中在所述第一时段之后的第二时段中，所述反馈电路开启所述第六开关并且关闭所述第五开关来依据所述初步斜坡信号产生所述反相信号。
8.如权利要求5所述的斜坡信号产生装置，其中所述积分电路包含: 第二运算放大器，具有正相输入端、反相输入端以及输出端，所述正相输入端耦接于所述参考电压，并且所述输出端耦接于所述第五开关； 第四电容，具有第一连接端以及第二连接端，所述第一连接端耦接于所述第二运算放大器的输出端，并且所述第二连接端耦接于所述第二运算放大器的反相输入端； 第五电容，具有第一连接端以及第二连接端； 第七开关，用来选择性地连接所述第二运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的反相输入端； 第八开关，用来选择性地连接所述第五电容的第一连接端与所述第二运算放大器的反相输入端； 第九开关，用来选择性地连接所述第五电容的第一连接端与所述参考电压； 第十开关，用来选择性地连接所述第五电容的第二连接端与所述参考电压；以及第十一开关，用来选择性地连接所述第五电容的第二连接端与所述第一运算放大器的输出端。
9.如权利要求5所述的斜坡信号产生装置，其中在第一时段中，所述积分电路开启所述第九开关以及所述第十一开关并且关闭所述第七开关、所述第八开关以及所述第十开关来根据所述初步电压信号对所述第五电容进行充放电。
10.如权利要求9所述的斜坡信号产生装置，其中在所述第一时段之后的第二时段中，所述积分电路开启所述第八开关以及所述第十开关并且关闭所述第九开关以及所述第十一开关来对所述第四电容进行充放电以产生所述初步斜坡信号。
11.如权利要求5所述的斜坡信号产生装置，其中在第一时段中，所述积分电路开启所述第九开关以及所述第十一开关并且关闭所述第七开关、所述第八开关以及所述第十开关来根据所述目标电压信号对所述第五电容进行充放电。
12.如权利要求11所述的斜坡信号产生装置，其中在所述第一时段之后的第二时段中，所述积分电路开启所述第八开关以及所述第十开关并且关闭所述第九开关以及所述第十一开关来对所述第四电容进行充放电以产生所述目标斜坡信号。
13.如权利要求1所述的斜坡信号产生装置，其中所述反馈电路包含: 电容，具有第一连接端以及第二连接端，所述第一连接端耦接于所述偏压存储电路； 第一开关，用来选择性地连接所述电容的第二连接端与所述积分电路；以及 第二开关，用来选择性地连接所述电容的第二连接端与参考电压。
14.如权利要求1所述的斜坡信号产生装置，其中所述积分电路包含: 运算放大器，具有正相输入端、反相输入端以及输出端，所述正相输入端耦接于参考电压，并且所述输出端耦接于所述反馈电路； 第一电容，具有第一连接端以及第二连接端，所述第一连接端耦接于所述运算放大器的输出端，并且所述第二连接端耦接于所述运算放大器的反相输入端； 第二电容，具有第一连接端以及第二连接端； 第一开关，用来选择性地连接所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的反相输入端; 第二开关，用来选择性地连接所述第二电容的第一连接端与所述运算放大器的反相输入端; 第九开关，用来选择性地连接所述第二电容的第一连接端与所述参考电压； 第十开关，用来选择性地连接所述第二电容的第二连接端与所述参考电压；以及 第十一开关，用来选择性地连接所述第二电容的第二连接端与所述偏压存储电路。
【文档编号】H03K4/02GK104348448SQ201310322753
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】印秉宏 申请人:英属开曼群岛商恒景科技股份有限公司