选择性增益控制电路的制作方法

文档序号:8002990
选择性增益控制电路的制作方法
【专利摘要】本申请案涉及选择性增益控制电路。本发明揭示一种提供具有减小的固定模式噪声的信号放大的电路。在一实施例中,所述电路包含放大器及多个支路,所述多个支路彼此并联地耦合于用于所述放大器的输入的第一节点与用于所述放大器的输出的第二节点之间。控制逻辑针对所述电路的第一配置选择所述多个支路的第一组合以用所述放大器提供第一环路增益。在另一实施例中,所述控制逻辑进一步针对所述电路的第二配置选择所述多个支路的第二组合以用所述放大器提供第二环路增益,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益。
【专利说明】选择性增益控制电路
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及信号放大,且明确地说(但非排他地),涉及图像传感器读出电路。
【背景技术】
[0002]图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器且明确地说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术一直持续快速地发展。举例来说,对较高分辨率、高质量图像及较低电力消耗的需求已促使这些CMOS图像传感器的进一步小型化及集成。然而,固定模式噪声(FPN)是CMOS图像传感器的习知问题。FPN是由装置及图像传感器内的互连不匹配所致的在均匀照明下像素输出的空间变化。FPN本身可作为随着在相同温度及曝光下获得的图像而发生的较亮或较暗像素的某一模式存在于所得图像中。
[0003]减小图像传感器中的列FPN的常规方法包含相关双取样(CDS),在所述相关双取样中,在复位像素单元之前对参考信号(或黑色信号电平)进行放大及取样。在后续图像获取期间,复位像素单元暴露到光且经充电以产生图像信号。所述图像信号经放大、取样及与所取样参考信号(即,从所述图像信号减去黑色信号)相比较以达到最后值(即,所得图像信号)。CDS的准确性因列取样电路的非线性及变化而受限。因此,即使在应用例如CDS的方法之后,通常仍留下一定量的列FPN。
[0004]FPN的一个来源是电容器不匹配诱发的增益误差。由于像素单元大小在连续几代的图像传感器装置中不断减小,因此电容器不匹配对诱发的增益误差的贡献变得越来越显著。

【发明内容】

[0005]本发明的一个实施例涉及一种电路,其包括:多个支路,其各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关;放大器,其用以:在所述电路的第一配置期间接收来自所述第一节点的第一信号;在所述电路的第二配置期间接收来自所述第一节点的第二信号;基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第三信号;及基于所述第二信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益;及控制逻辑,其用以:针对所述第一配置选择所述多个支路的第一组合;基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;针对所述第二配置选择所述多个支路的第二组合;及基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合。
[0006]本发明的另一实施例涉及一种图像传感器系统,其包括:像素阵列,其用以产生第一信号及第二信号;电路,其耦合到所述像素阵列,所述电路包含:多个支路,其各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关;放大器,其用以:在所述电路的第一配置期间接收来自所述第一节点的第一信号;在所述电路的第二配置期间接收来自所述第一节点的第二信号;基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第三信号;及基于所述第二信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益;及控制逻辑,其用以:针对所述第一配置选择所述多个支路的第一组合;基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;针对所述第二配置选择所述多个支路的第二组合;及基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合。
[0007]本发明的另一实施例涉及一种在第一电路处的方法,所述方法包括:针对所述电路的第一配置选择多个支路的第一组合,所述多个支路各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关;基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;在所述电路的第一配置期间,在放大器处接收来自所述第一节点的第一信号;基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第二信号;针对所述电路的第二配置选择所述多个支路的第二组合,其中所述第一组合不同于所述第二组合;基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合;在所述电路的第二配置期间,在所述放大器处接收来自所述第一节点的第三信号;及基于所述第三信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]在附图的各图中,以实例方式而非以限制方式图解说明本发明的各种实施例,且在附图中:
[0009]图1是根据实施例的图解说明增益控制电路的元件的电路图。
[0010]图2是根据实施例的图解说明用于操作增益控制电路的方法的要素的流程图。
[0011]图3是根据实施例的图解说明包含增益控制电路的成像系统的元件的方块图。
[0012]图4是根据实施例的图解说明读出电路的元件的电路图。
[0013]图5是根据实施例的图解说明成像系统的元件的方块图。
[0014]图6是根据实施例的图解说明成像系统的元件的方块图。
[0015]图7是根据实施例的图解说明在增益控制电路中发信号的元件的时序图。
【具体实施方式】
[0016]本文中描述具有减小的FPN的放大电路及其的使用的方法的实施例。在半导体制作工艺期间的工艺变化可导致电路元件的属性、此晶体管长度、宽度、氧化物厚度及/或类似物的变化。这些小变化可造成半导体元件之间的不匹配,且由于半导体特征大小减小,因此这些小变化可影响特定电路的信号输出。本文中所论述的一些实施例个别地减小此些工艺变化的效应-例如,包含个别地存取读出电路的元件的不同组合以实施大致相同的环路增益。如本文中所提及,如果相应增益中的每一者均在增益中的一者的10%内,那么应将增益-例如,包含环路增益-视为大致相等。
[0017]图1图解说明根据实施例的用于提供信号放大的电路100的元件。本文中关于用于放大由图像传感器硬件产生的信号的技术及机制论述各种实施例。举例来说,电路100可以此图像传感器硬件来操作或与此图像传感器硬件一起操作,但一些实施例在此方面不受限。然而,此论述可经扩展以应用于使用此些技术及机制来放大的多种额外或替代类型的信号中的任一者。
[0018]电路100可包含位线105及耦合于节点122与节点124之间的放大器120,其中放大器120用以经由节点122接收位线105的信号。在实施例中,当电路100具有特定配置时,此信号经由节点122而接收。举例来说,所述配置可包含跨越放大器120的经配置回馈以提供对应环路增益。基于在节点122处所接收的信号及由所述配置提供的环路增益,放大器120可在节点124处产生输出信号。
[0019]可根据多个不同配置中的任一者而在不同时间配置电路100。举例来说,多个配置中的每一者可对应于跨越放大器120的某一回馈特性的相应电平。所述相应电平又可各自对应于相应环路增益。举例来说,多个配置可各自对应于由电路100的一个或一个以上电路元件提供的回馈的相应阻抗总量(例如,包含电阻、电容及电感中的一者或一者以上)。本文中关于针对回馈电容的电平来配置电路而论述各种实施例的一些特征。然而,此论述可经扩展以应用于针对多种额外或替代回馈特性中的任一者的电平的电路配置。
[0020]在实施例中,电路100包含各自彼此并联地耦合于节点122、124之间的多个支路126。在实施例中,多个支路126的总数目为2X,其中X为某一正整数。电路100的配置可包含选择性地将支路126中的不同支路各自配置成个别地包含于或不包含于促成跨越放大器120的回馈中。举例来说,支路126可包含大约N+1个各别支路,所述支路各自包含开关SaO、…、SaN(表不为相应晶体管)中的相应一者及负载CaO、…、CaN(表不为相应电容器)中的相应一者。支路126中的一些支路或全部支路可各自包含根据各种实施例的多种其它开关及/或负载中的任一者。
[0021]在实施例中,开关SaO、…、SaN中的一些开关或全部开关可彼此独立地进行切换。举例来说,电路100的既定配置可包含各自针对开关SaO、…、SaN中的相应一者的开关状态的特定组合。举例来说,每一此开关状态可包含以下各项中的一者:闭合的开关状态,其用于允许对应支路促成跨越放大器120的`回馈;及打开的开关状态,其用于防止对应支路促成跨越放大器120的回馈。
[0022]电路100可包含耦合到支路126的控制逻辑130,其中为实施电路100的特定配置,控制逻辑130用以选择性地将支路126中的各种支路包含于-及/或将支路126中的各种支路不包含于-提供跨越放大器120的回馈中。以说明但非限制的方式,控制逻辑130可接收指示在处理位线105的信号时施加的增益(例如环路增益)的信号135。提供信号135的特定代理(未展示)对一些实施例可不具限制性。举例来说,信号135可为从多种类型的增益控制逻辑-例如,包含常规增益控制硬件-中的任一者所接收的先验控制消息。
[0023]在实施例中,信号135直接地或间接地识别用于借助放大器120实施环路增益的回馈特性的电平-例如回馈电容的电平。控制逻辑130可包含或否则存取到使电路100的不同配置各自与回馈特性的相应电平相关联的逻辑-例如,查找表或其它此类数据、状态机及/或类似物。电路100的此些配置可各自包含支路126的不同相应组合-例如,其中支路126的组合中的每一者包含针对开关SaO、…、SaN的开关状态的不同相应组合。基于信号135,控制逻辑130可产生由说明性组信号SXa[0:N]表示的一个或一个以上信号以个别地配置支路126中的相应支路。举例来说,所述组信号SXa[0:N]可包含用以设定开关SaO的开关状态的信号SXaO及/或用以独立地设定开关SaN的另一开关状态的信号SXaN。根据不同实施例,控制逻辑130可提供多种额外或替代开关信号中的任一者。
[0024]在实施例中,多个配置各自与相同环路增益相关联-例如,其中多个配置各自用以提供用于实施环路增益的回馈特性的大致相同的电平。以说明但非限制的方式,在实施例中,负载CaO、…、CaN的相应电容可大致彼此相等。如本文中所提及,如果相应电容中的每一者在电容中的一者的10%内,那么应将电容视为大致相等。在此实施例中,支路126中的N+1个支路的确切地M的任何组合(其中M是小于N+1的某一正整数)可提供大致相同的回馈电容,且举例来说,大致相同的环路增益。
[0025]控制逻辑130可从各自提供大致等于由信号135指示的环路增益的相应环路增益的电路100的多个配置进行选择。举例来说,此多个配置可各自包含经配置以促成跨越放大器120的回馈的支路126的确切地M的不同组合。举例来说,从多个配置进行选择可包含控制逻辑130从各自映射到或以其它方式识别电路100的相应配置的多个值进行选择。举例来说,控制逻辑130可将一组配置识别为与由信号135指示的增益电平相关联。在识别所述组配置之后,控制逻辑130可从所识别组配置选择某一第一配置。在实施例中,可基于选择算法来选择所述第一配置,例如伪随机选择算法、循环选择算法及/或类似算法。
[0026]在稍后的某个时间点,控制逻辑130可从所识别组配置选择用于实施与对应于第一配置的环路增益大致相同的环路增益的第二配置。基于此选择,控制逻辑130可并行地发送SXa[0:N]的不同组值以个别地配置支路126。第一配置与第二配置之间的变化可促成在图像信号的处理中FPN的减小,所述第一配置及第二配置各自用以实施大致相同的回馈电容(例如,用以实施大致相同的环路增益)。
[0027]举例来说,选择算法可防止或否则限制在借助读出电路100处理多个信号时某一模式的可能性。在实施例中,选择算法限制用于处理位线105上的连续信号的支路126的相同组合的可能性。另一选择为或另外,选择算法可限制在位线105的信号的处理与通过电路100的其它放大器电路(未展示)的另一信号的处理之间的模式可能性。在限制此些模式的可能性时,可减小固定模式噪声的可能性。
[0028]图2图解说明根据实施例的用于提供信号放大的方法200的元件。举例来说,方法200可由具有电路100的特征中的一些特征或全部特征的电路执行。
[0029]在210处,方法200可包含针对电路的第一配置选择多个支路的第一组合。多个支路-例如,具有支路126的特征中的一些特征或全部特征-可各自彼此并联地耦合到第一(放大器输入)节点及第二(放大器输出)节点。多个支路中的每一者可包含相应负载及相应开关,但一些实施例在此方面不受限。在实施例中,多个支路的负载中的每一者具有阻抗特性的相应电平-例如,包含电容、电阻或电感的相应电平-其中阻抗特性的相应电平大致彼此相等。
[0030]在210处,可从多个配置选择第一组合-例如,基于伪随机选择算法、循环选择算法及/或多种其它此类算法中的任一者。在实施例中,在210处,回应于指示参考环路增益的信号而从多个配置选择第一组合。此多个配置可包含各自对应于大致等于参考环路增益的相应环路增益的配置。在一些实施例中,多个配置中的每一者对应于大致等于参考环路增益的相应环路增益。
[0031]在220处,方法200可进一步包含基于第一组合的选择而设定第一配置。举例来说,选择第一配置可包含选择各自针对多个支路的开关中的相应一者的开关状态的第一组合。在此实施例中,设定第一配置可包含控制逻辑-例如,控制逻辑130-个别地提供控制信号以设定针对多个支路中的每一者的相应开关状态。在230处,方法200可进一步包含在放大器处接收来自第一节点的第一信号,其中在电路的第一配置期间接收所述第一信号。基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益,在240处,方法200可在第二节点处提供第二信号。
[0032]在250处,方法200可进一步包含针对电路的第二配置选择多个支路的第二组合,其中所述第一组合不同于所述第二组合。举例来说,对于多个支路的开关中的至少一者,针对第一配置的开关的开关状态可不同于针对第二配置的所述相同开关的开关状态。250处的第二组合的选择可是根据选择算法的,所述选择算法还用于210处的选择。
[0033]基于250处的第二组合的选择,在260处,方法200可包含设定第二配置。260处的设定第二配置可包含控制逻辑个别地提供控制信号以设定针对多个支路中的每一者的相应开关状态。在270处,方法200可进一步包含在放大器处接收来自第一节点的第三信号,其中在电路的第二配置期间接收所述第三信号。在280处,方法200可进一步包含在第二节点处提供第四信号,此是基于第三信号及第二配置的第二环路增益的。在实施例中,第一环路增益大致等于第二环路增益。
[0034]图3是根据实施例的图解说明包含信号放大电路的图像传感器系统300的方块图。图像传感器系统300的所图解说明实施例包含像素阵列305、读出电路310、功能逻辑315及控制电路320。
[0035]像素阵列305可包括像素单元的行及列(例如,像素P1、P2、…、Pn)。在一个实施例中,每一像素为互补金属氧化物半导体(“CMOS”)像素。像素阵列305可实施为前侧照明的图像传感器或背侧照明`的图像传感器。如所图解说明,每一像素布置成行(例如,行Rl到Ry)及列(例如,列Cl到Cx)以获取人、地方或对象的图像数据,然后可使用所述图像数据来再现所述人、地方或对象的图像。
[0036]在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后,所述图像数据可经由位线307由读出电路310读出且转移到功能逻辑315。读出电路310可包含放大电路、模/数(“ADC”)转换电路或其它。在一实施例中,读出电路310包含用以放大来自位线310中的一者的信号的信号增益组件。举例来说,此些信号增益组件的配置可由控制电路320控制。在另一实施例中,用以控制像素阵列305的电路可不同于用以选择性地配置读出电路210的信号增益组件的其它控制电路。
[0037]功能逻辑315可仅存储所述图像数据或甚至通过应用图像后效应(例如,修剪、旋转、移除红眼、调节亮度、调节对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实施例中,读出电路310可沿读出列线(图解说明为类属位线)一次读出一行图像数据或可使用多种其它技术(未图解说明)同时读出图像数据,例如串行读出、沿读出行线的列读出或所有像素的全并行读出。
[0038]控制电路320可耦合到像素阵列305且可包含用于控制像素阵列305的操作特性的逻辑。举例来说,控制电路320可产生复位信号、行选择信号及转移信号,如下文所论述。另外,如下文所论述,控制电路320还可产生双转换增益信号或FD升压信号。在一个实施例中,控制电路320可包含光敏电路以测量照射在像素阵列305上的光的强度并据此调整控制信号。
[0039]图4图解说明根据实施例的用于提供信号放大的读出电路450的元件。举例来说,读出电路450可包含电路100的特征中的一些特征或全部特征。在实施例中,读出电路450用以提供读出电路310的功能性中的一些功能性或全部功能性。举例来说,读出电路450的多个实施方案可各自专用于针对图3的像素阵列305的相应列的信号处理。在其它实施例中,读出电路450的一个或一个以上元件可由像素阵列305的多个列共享。
[0040]在实施例中,读出电路450包含位线455、耦合到所述位线的取样电容器460及耦合于节点472与节点474之间的放大器470,其中放大器470用以经由节点472接收基于存储于取样电容器460中的电荷的信号。读出电路450可进一步包括模/数转换器逻辑ADC465、自动增益控制逻辑AGC 486及用于配置及/或操作读出电路450的各种操作的控制逻辑 480。
[0041]在实施例中,当电路450具有特定配置时,放大器470经由节点472接收图像数据信号。举例来说,所述配置可包含跨越放大器470的经配置回馈以提供对应环路增益。基于在节点472处所接收的信号及由所述配置提供的环路增益,放大器470可在节点474处提供用于ADC 465的输出信号。
[0042]在实施例中,电路450包含各自耦合于节点472、474之间的八个⑶支路476,其中支路476彼此并联。电路450的配置可包含选择性地将支路476中的不同支路各自配置成个别地包含于或不包含于促成跨越放大器470的回馈中。举例来说,支路476可各自包含开关S0、S1、…、S7(表示为相应晶体管)中的相应一者及电容器C0、C1、…、C7中的相应一者-例如,其中开关S0、S1、…、S7各自f禹合于放大器470的输入与电容器C0、C1、…、C7中的对应一者之间。如图4中所图解说明,电容器CO、Cl、…、C7中的每一者的相应电容大致彼此相等-例如,其中每一电容大约等于电容电平C。
[0043]开关S0、S1、…、S7可各自回应于相应控制信号SXBO、SXB1、...、SXB7而彼此独立地操作。开关S0、S1、…、S7可在放大器470的输入与输出之间各自切换地耦合回馈电容器C0、C1、…、C7中的对应一者。均衡器开关490可进一步稱合于放大器470的输入与输出之间,但一些实施例在此方面不受限。举例来说,当由均衡器信号EQ激活时,均衡器开关490可消除放大器470的偏移。
[0044]用于借助放大器470的信号放大的环路增益可通过改变耦合于放大器470的输入与输出之间的回馈电容来调整。在实施例中,取样电容器460与既定配置的总回馈电容之间的比确定增加放大器470的增益的因子。以说明但非限制的方式,其中放大器470本身具有一(Ix)的增益且取样电容器460具有SC的电容,用于借助放大器470的信号放大的总环路增益可通过应用2C的回馈电容-例如,通过断言八个控制信号SXB0、SXB1、…、SXB7中的总共两个控制信号的-而增加到四(4x)。类似地,用放大器470进行的信号放大的总环路增益可通过应用8C的回馈电容-例如,通过断言全部八个控制信号SXB0、SXB1、…、SXB7 -而设定为一 (Ix)。
[0045]在一个实施例的说明性情景中,AGC 486确定节点472、474之间的信号放大的总增益-例如,以补偿照明条件的变化,例如室内或室外照明。太高的总增益可产生过亮且褪色的图像。相比之下,太小的总增益可产生暗淡且难以观看的图像。可使用许多已知方法来确定增益电平,例如基于图像数据的当前帧来确定图像数据的下一帧的增益的芯片上或芯片外光强度感测电路或回馈电路。AGC 486可将识别此增益电平的信息-例如,包含三位二进制GAIN〈2:0>的值-传递到控制逻辑480。在替代实施例中,将AGC 486的功能性中的一些功能性或全部功能性并入到控制逻辑480中。
[0046]举例来说,控制逻辑480可包含控制逻辑130的特征中的一些特征或全部特征。在实施例中,控制逻辑480包含用以针对由GAIN〈2:0>指示的某一增益电平将支路476的多个不同组合识别为与所述增益电平相关联的电路。以说明但非限制的方式,控制逻辑480可包含或具有到包含参考信息的映射482的存取权-例如,包含查找表或其它此类数据结构,所述参考信息使某一增益电平Gl与各自对应于支路476的不同相应组合的组合值Al、…、A(Z-1)相关联。给定组合值可指定支路476中的每一者,无论所述支路是否被包含以促成特定回馈或无论所述支路是否不被包含以促成所述回馈。举例来说,组合值包括多个位,每一位对应于支路476的不同相应支路,其中每一位的相应值指定对应支路的开关为打开的还是闭合的以用于实施所述组合。
[0047]在实施例中,Al、…、A(Z-1)各自用于配置支路476以提供大致相同的总回馈电容。举例来说,Al、…、A(Z-1)可各自识别将闭合(或打开)的开关的相同总数目。相比之下,映射482可进一步使某一其他增益电平G2与各自对应于支路476的不同相应组合的其它组合值AZ、A(Z+1)等相关联。组合值AZ、A(Z+1)等可各自用于配置支路476以提供大致相同的总回馈电容,其中所述总回馈电容大致不同于由对应Al、…、A(Z-1)的组合中的任一者提供的总回馈电容。举例来说,AZ、A(Z+1)等可各自识别将闭合(或打开)的开关的相同总数目,其中所述总数目不同于由Al、…、A(Z-1)中的每一者个别地指定的总数目。增益Gl、G2及其对应组组合值仅是说明性的,且对一些实施例不具限制性。
[0048]在实施例中,控制逻辑480用以执行选择算法484以用于在各种时间针对既定增益电平选择支路476的不同组合。以说明但非限制的方式,AGC486可将包含GAIN〈2:0>的第一值-例如,指示增益电平Gl的第一值-的第一消息发送到控制逻辑480。响应于所述第一消息,选择算法484可选择组合值Al、…、A(Z-1)中的第一者且基于所述选择,提供并行输出SXB[0:7]的第一值。并行输出SXB[0:7]的分量信号SXBO、SXBl、…、SXB7可个别地闭合或打开开关S0、S1、…、S7中的相应开关以实施用于提供大致等于Gl的第一增益的支路476的配置。在支路476的此配置期间,可借助放大器470放大一个或一个以上信号。
[0049]随后,AGC 486可将也指示具有GAIN〈2:0>的增益电平Gl的第二消息发送到控制逻辑480。响应于所述第二消息,选择算法484可选择组合值Al、…、A(Z-1)中的第二不同组合值。基于此选择,控制逻辑480可提供并行输出SXB[0:7]的第二值以实施也仍提供大致等于Gl的增益的支路476的第二配置。在支路476的此第二配置期间,可借助放大器470放大一个或一个以上其它信号。 [0050]图5图解说明根据实施例的图像传感器系统500的元件。图像传感器系统500可包含图像传感器系统300的特征中的一些特征或全部特征。举例来说,图像传感器系统500可包含分别对应于像素阵列305、控制电路320、读出电路310及功能逻辑315的像素阵列505、控制电路520、读出电路510及功能逻辑515。举例来说,控制电路520可包含自动增益控制逻辑AGC 585以提供对应于AGC 486的功能性的功能性。控制电路520可进一步包含选择逻辑580以提供对应于选择算法482且在实施例中映射482的功能性的功能性。[0051]读出电路510可包含像素阵列505的列Cl、…、CX中的每一者的相应列放大器电路。在实施例中,相应列放大器电路中的每一者包含电路100的特征-例如,其中控制电路520中所实施的控制逻辑130的功能性由列放大器电路共享。举例来说,读出电路510的相应列放大器电路可各自包含各自对应于支路126的相应支路575,及用于转换借助相应支路575放大的信号的模/数转换器逻辑ADC 565。
[0052]在根据实施例的说明性情景中,AGC 585及选择逻辑580产生同时提供以配置读出电路510中的所有列放大器的相应支路575中的每一者的全局控制信号SXB [7:0]。举例来说,可针对图像数据的每一帧产生一次控制信号SXB[7:0]的值,其中将相同值全局地施加到所有列放大器以针对特定帧读出像素阵列505的每一行。可在每一帧或所触发的帧期间产生多次控制信号SXB[7:0],以使得可使用控制信号SXB[7:0]的第一值来读出行的块。在实施例中,可使用控制信号SXB[7:0]的第二值来读出行的另一块,其中此第二组值用于(举例来说)仍实施与第一值的增益大致相同的增益-例如,大致相同的回馈电容-的支路575的不同配置。
[0053]图6图解说明根据实施例的图像传感器系统600的元件。图像传感器系统600可包含图像传感器系统300的特征中的一些特征或全部特征。举例来说,图像传感器系统600可包含分别对应于像素阵列305、控制电路320、读出电路310及功能逻辑315的像素阵列605、控制电路620、读出电路610及功能逻辑615。举例来说,控制电路620可包含自动增益控制逻辑AGC 685以提供对应于AGC 486的功能性的功能性。控制电路620可进一步包含选择逻辑680以提供对应于选择算法482且在实施例中映射482的功能性的功能性。
[0054]读出电路610可包含像素阵列605的列Cl、…、CX中的每一者的相应列放大器电路。在实施例中,相应列放大器电路中的每一者包含电路100的特征-例如,其中控制电路620中所实施的控制逻辑130的功能性由列放大器电路所共享。举例来说,读出电路610的相应列放大器电路可各自包含各自对应于支路126的相应支路675,及用于转换借助相应支路675放大的信号的模/数转换器逻辑ADC 665。
[0055]AGC 685及选择逻辑680可产生全局控制信号SXB [7:0]的不同值,所述不同值经由读出电路610的读出寄存器630、…、631、632的顺序而连续地移位。图7的时序图700中展示根据实施例的此连续移位的实例。读出寄存器630、…、631、632中的前四个读出寄存器在图7中表示为读出寄存器RRO 630, RRl 720、RR2 730及RR4 740。
[0056]在根据实施例的说明性情景中,图像传感器系统600的初始化状态包含将关于控制信号SXB[7:0]的默认值-例如“11111111”或1-加载到读出寄存器630、…、631、632中的每一者中。在读出第一行RY之前,AGC 685及选择逻辑680可输出关于控制信号SXB[7:0]的第一值A0,其中AO移位到RRO 630中。在于时间tl处读出行RY期间,读出寄存器630、720、730、740分别保持控制信号值A0、1、I及I。
[0057]在读出第二行R(Y-1)之前,选择逻辑680输出控制信号SXB[7:0]的第二组值Al,所述第二组值移位到RRO 630中,而RRO 630的前述内容AO移位到RRl 720中。参考图7,在于时间t2处读出行R(Y-1)期间,读出寄存器630、720、730、740分别保持控制信号值Al、A0、1及I。类似地,选择逻辑680随后可输出控制信号SXB[7:0]的第三组值A2,其中在于时间t3处读出行R(Y_2)期间,读出寄存器630、720、730、740分别保持控制信号值A2、A1、AO及I。在实施例中,AO、Al、A2等中的两者或两者以上为各自指定支路675的相同总数目的不同值,所述支路用以个别地促成大致相同的回馈电容量。在实施大致相同的回馈电容中-例如,在实施大致相同的环路增益中-的变化允许在相应支路675内及/或跨越相应支路675的制作中的变化在处理多个图像信号时被均和。
[0058]本文中描述用于提供信号放大的技术及架构。在以上说明中,出于阐释的目的,陈述众多特定细节以提供对一些实施例的透彻理解。然而,所属领域的技术人员将明了,可在不具有这些特定细节的情况下实践一些实施例。在其它例项中,以方块图形式展示若干结构及装置以避免使说明模糊。
[0059]说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指连同包含于本发明的至少一个实施例中的实施例一起所描述的特定特征、结构或特性。在说明书中的各个地方中出现的短语“在一个实施例中”未必全部指代相同实施例。
[0060]就算法及对计算机存储器内的数据位的操作的符号表示而呈现本文中的详细说明的一些部分。这些算法说明及表示是计算领域的技术人员用来最有效地向所属领域的其它技术人员传达其工作实质的手段。本文且一般来说将算法设想为能达到所期望结果的自相容的步骤序列。所述步骤是需要对物理数量进行物理操纵的步骤。通常(但未必),这些数量采取能够存储、转移、组合、比较及以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。已证明,主要出于常用的原因,将这些信号称作位、值、元素、符号、字符、项、数字或类似物有时较为方便。
[0061]然而,应记住,所有这些术语及类似术语将与适当的物理数量相关联,且仅为应用于这些数量的方便标记。除非从本文中的论述显而易见另有具体陈述,否则应了解,在本说明通篇中,利用例如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”或类似词语的术语进行的论述指代计算机系统或类似电子计算装置的如下动作及过程:将在计算机系统的寄存器及存储器内的表示为物理(电子)数量的数据操纵且变换成在计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的类似地表示为物理数量的其它数据。
[0062]一些实施例还涉及用于执行本文中的操作的设备。此设备可专门针对所需目的而构造,或其可包括通用计算机,所述通用计算机由存储于所述计算机中的计算机程序来选择性地激活或重新配置。此计算机程序可存储于计算机可读存储媒体中,例如,但不限于:包含软盘、光盘、CD-ROM及磁光盘的任何类型的磁盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)(例如,动态RAM(DRAM))、EPROM、EEPR0M、磁性或光学卡或者适合于存储电子指令且耦合到计算机系统总线的任何类型的媒体。
[0063]术语“经连接”意指所连接项之间的直接电连接而不具有任何中间装置。术语“经耦合”意指所连接项之间的直接电连接或经由一个或一个以上无源或有源中间装置的间接连接。术语“电路”意指单个组件或耦合在一起以提供所期望功能的有源及/或无源的许多组件。术语“信号”意指至少一个电流、电压、电荷、数据或其它信号。
[0064]本文中所呈现的算法及显示并非与任何特定计算机或其它设备固有地相关。各种通用系统可与根据本文中的教示的程序一起使用,或者可证明便于构造用以执行所需方法步骤的更专门化设备。依据本文中的说明,多种这些系统的所需结构将显而易见。另外,并非参考任何特定编程语言而描述一些实施例。将了解,可使用多种编程语言来实施如本文中所描述的此些实施例的教示。
[0065]除本文中所描述的内容之外,还可在不背离所揭示的本文实施例及实施方案的范围的情况下对所述实施例及实施方案做出各种修改。因此,本文中的图解及实例应理解为说明性意义而非限制性意义。本发明的范围应仅参考所附权利要求书来衡量。
【权利要求】
1.一种电路,其包括: 多个支路,其各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关; 放大器,其用以:在所述电路的第一配置期间接收来自所述第一节点的第一信号;在所述电路的第二配置期间接收来自所述第一节点的第二信号;基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第三信号;及基于所述第二信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益 '及 控制逻辑,其用以:针对所述第一配置选择所述多个支路的第一组合;基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;针对所述第二配置选择所述多个支路的第二组合;及基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合。
2.根据权利要求1所述的电路,其中所述控制逻辑用以响应于指示参考环路增益的信号而从多个配置选择所述第一组合,所述多个配置包含各自对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益的配置。
3.根据权利要求2所述的电路,其中所述多个配置中的每一者对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益。
4.根据权利要求1所述的电路,其中用以选择所述第一配置的所述控制逻辑包含用以选择开关状态的第一组合的所述控制逻辑,所述开关状态各自针对所述多个支路的所述开关中的相应一者。
5.根据权利要求1所述的电路,其中所述控制逻辑用以基于伪随机选择算法而从多个配置选择所述第一组合。
6.根据权利要求1所述的电路,其中所述控制逻辑用以基于循环选择算法而从多个配置选择所述第一组合。
7.根据权利要求1所述的电路,其中所述多个支路包括2X个支路,其中X为正整数。
8.根据权利要求1所述的电路,所述多个支路的所述负载中的每一者具有阻抗特性的相应电平,其中所述阻抗特性的所述相应电平大致彼此相等。
9.根据权利要求8所述的电路,其中所述阻抗特性包含电容。
10.一种图像传感器系统,其包括: 像素阵列,其用以产生第一信号及第二信号; 电路,其耦合到所述像素阵列,所述电路包含: 多个支路,其各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关; 放大器,其用以:在所述电路的第一配置期间接收来自所述第一节点的第一信号;在所述电路的第二配置期间接收来自所述第一节点的第二信号;基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第三信号;及基于所述第二信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益 '及 控制逻辑,其用以:针对所述第一配置选择所述多个支路的第一组合;基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;针对所述第二配置选择所述多个支路的第二组合;及基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合。
11.根据权利要求10所述的图像传感器系统,其中所述控制逻辑用以响应于指示参考环路增益的信号而从多个配置选择所述第一组合,所述多个配置包含各自对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益的配置。
12.根据权利要求11所述的图像传感器系统,其中所述多个配置中的每一者对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益。
13.根据权利要求10所述的图像传感器系统,其中用以选择所述第一配置的所述控制逻辑包含用以选择开关状态的第一组合的所述控制逻辑,所述开关状态各自针对所述多个支路的所述开关中的相应一者。
14.根据权利要求10所述的图像传感器系统,其中所述控制逻辑用以基于伪随机选择算法而从多个配置选择所述第一组合。
15.根据权利要求10所述的图像传感器系统,其中所述控制逻辑用以基于循环选择算法而从多个配置选择所述第一组合。
16.—种在第一电 路处的方法,所述方法包括: 针对所述电路的第一配置选择多个支路的第一组合,所述多个支路各自耦合到第一节点及第二节点,其中所述多个支路彼此并联,所述多个支路中的每一者包含相应负载及相应开关; 基于所述第一组合的选择而设定所述第一配置;在所述电路的第一配置期间,在放大器处接收来自所述第一节点的第一信号; 基于所述第一信号及所述第一配置的第一环路增益而在所述第二节点处提供第二信号; 针对所述电路的第二配置选择所述多个支路的第二组合,其中所述第一组合不同于所述第二组合; 基于所述第二组合的选择而设定所述第二配置,其中所述第一组合不同于所述第二组合; 在所述电路的第二配置期间,在所述放大器处接收来自所述第一节点的第三信号;及基于所述第三信号及所述第二配置的第二环路增益而在所述第二节点处提供第四信号,其中所述第一环路增益大致等于所述第二环路增益。
17.根据权利要求16所述的方法,其中响应于指示参考环路增益的信号而从多个配置选择所述第一组合,所述多个配置包含各自对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益的配置。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述多个配置中的每一者对应于大致等于所述参考环路增益的相应环路增益。
19.根据权利要求16所述的方法,选择所述第一配置包含选择开关状态的第一组合,所述开关状态各自针对所述多个支路的所述开关中的相应一者。
20.根据权利要求16所述的方法,其中基于伪随机选择算法而从多个配置选择所述第一组合。
【文档编号】H04N5/378GK103686008SQ201310322171
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】徐志浩, 张光斌 申请人:全视科技有限公司
再多了解一些
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