电流镜、控制方法和图像传感器的制造方法_3

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线vss均具有均匀的厚度。然而,即使X个FET 121不是均匀分布,以及即使栅极线vgg和GND线vss均不具有均匀的厚度,但是例如通过设置偏置放大器130的校正点的位置调整,也能够根据实施情况来应用栅极电位校正。
[0152]图7图示了示例性的vgg电位的空间分布和示例性的vss电位的空间分布。
[0153]在图7中,横轴表示栅极线vgg或GND线vss上的校正点的位置,且纵轴表示根据栅极线Vgg上的校正点的位置的Vgg电位的变化量或根据GND线VSS上的校正点的位置的vss电位的变化量。
[0154]如上所述,假设GND线vss的端部具有实施的GND电位,那么当镜像电流k均匀地馈入GND线vss时,vss电位的空间分布看起来像如图7中用实线示出的抛物线,S卩,在GND线VSS的中心具有顶峰。当VSS电位的空间分布看起来像这样的抛物线时,如果Vgg电位是恒定的,那么FET 121越接近栅极线Vgg的中心,那么FET 121的栅极源极间电压Ves变得越低以使得FET 121中的镜像电流k减小。
[0155]按照上述栅极电位校正,通过偏置放大器130将校正电流i。馈入栅极线vgg以此将Vgg电位的空间分布校正为与VSS电位的空间分布类似,来防止上述镜像电流k的减小。
[0156]电流镜通常不过多地期望镜像电流绝对精确。因此,在栅极电位校正的情况下,Vgg电位的空间分布不被校正为(在形状上)与VSS电位的空间分布完全相同。即,可以通过相对于vss电位的空间分布的分段线性逼近(piecewise linear approximat1n)来校正vgg电位的空间分布。
[0157]为了通过相对于vss电位的空间分布的分段线性逼近来校正vgg电位的空间分布,偏置放大器130例如可以被设置为三个校正点,凭借这三个校正点将栅极线vgg等分为四段。仅此,如图7中虚线所示,由于相对于vss电位的空间分布的分段线性逼近,vgg电位的空间分布可以是相对精确的。
[0158]当校正点的数量较少时,因相对于vss电位的空间分布的分段线性逼近获得的Vgg电位的空间分布相对于VSS电位的空间分布可能会具有大的近似误差。该近似误差影响镜像电流ip
[0159]然而,镜像电流k也可能受到FET 121的变化的影响。即使vgg电位的空间分布仅具有在较少数量的校正点的情况下的近似误差的范围,但是与受到vgg电位的空间分布的近似误差的影响相比,镜像电流1可能更多地受到FET 121的变化的影响。
[0160]因此,校正点的数量可以减少,只要vgg电位的空间分布的近似误差对镜像电流k的影响不比FET 121的变化对镜像电流L的影响多即可。
[0161]当X个负载FET 121例如依次增加至数千个时,可以适当地放置,S卩,在校正点处放置数量上远少于X个FET 121(例如,X的1/100个)的偏置放大器130。通过相对于vss电位的空间分布的逼近,这可以获得与vss电位的空间分布足够相同的vgg电位的空间分布。
[0162][偏置放大器130的第一示例性构造]
[0163]图8是示出了图6的偏置放大器130的第一示例性构造的电路图。
[0164]在图8中,偏置放大器130包括FET 131、132和133。
[0165]FET 131是nMOS FET, FET 131的栅极连接至栅极线vgg,FET 131的漏极连接至FET 132的漏极且FET 131的源极连接至GND线vss。
[0166]FET 131构成这样的电流镜:其中,FET 131是负载FET且FET 102是驱动FEli基准电流^到来时,FET 131馈送(生成)与电流镜的镜像比相对应的电流。
[0167]FET 132和133均是pMOS FET,并且构成电流镜。即,关于FET 132和133,它们的栅极连接在一起且它们的源极均连接至电源Vdd。FET 132的栅极和133的栅极之间的连接点连接至FET 132的漏极。
[0168]FET 133的漏极连接至栅极线vgg。流向FET 133的漏极的电流被馈入栅极线vgg作为校正电流ic。
[0169]在这里,严格来说,校正点是FET 133的漏极与栅极线vgg之间的连接点,S卩,校正电流ic从FET 133馈入栅极线vgg的点。
[0170]在如上构造的偏置放大器130中,FET 131被提供与镜像电流k相对应的电流。该镜像电流L是在与放置有偏置放大器130的校正点邻近的负载FET 121中流动的电流。以下,这样的负载FET 121也被称为邻近FET。
[0171]S卩,关于FET 131和邻近FET 121,它们的栅极均连接至栅极线vgg,且它们的源极均连接至GND线vss。因此,当FET 131和邻近FET 121是相同尺寸时,FET 131被提供与邻近FET 121中流动的镜像电流几乎)相同的电流(源极电流)。
[0172]流向FET 131的电流随后被馈入作为电流镜的一部分的FET 132。然后,电流被反馈至 FET 133。
[0173]SP,流向FET 131的电流的方向是从栅极线vgg至GND,且当到达由FET 132和133构成的电流镜时,电流的方向反转以从电源Vdd供给至栅极线vgg。在这个意义上说,由FET132和133构成的电流镜是使FET 131中流动的电流的方向反转的反向电流镜。
[0174]来自FET 131的方向被反转后的流向FET 133的电流被馈入栅极线vgg作为校正电流i。。
[0175]可以通过由FET 102和131构成的电流镜的镜像比或由FET 132和133构成的反向电流镜的镜像比来调整校正电流ic。通过如上所述的这样调整,例如,镜像比的调整、放置偏置放大器130的校正点的位置调整和偏置放大器130的数量调整,vgg电位的空间分布可以被校正为近似于vss电位的空间分布。
[0176]GND线vss (它的GND电位)用作电流镜53的工作的基准,并且期望是宽的。另一方面,栅极线vgg可以远窄于GND线vss,因为并不很期望阻抗减小。在这里,将GND线vss与栅极线vgg之间的宽度比,更准确地,每单位长度的栅极线vgg与GND线vss之间的电阻比(比值)表达为w:1 (W)(比率W)。在这种情况下,通常,电阻比w经常变为约几十至几百。
[0177]如上所述,电阻比w约几十至几百,且栅极线vgg具有远大于GND线vss的电阻。因此,与镜像电流k的量相比,电阻差减小用于校正(补偿)栅极线vgg的栅极电位(栅极电位的空间分布)的校正电流的量。
[0178]校正电流与镜像电流i 近似地满足方程式I。
[0179]Yicw = XiL…I
[0180]如上所述,在方程式I中,X表示负载FET 121的数量,且Y表示校正点的数量(偏置放大器130的数量)。
[0181]方程式I被理解为这样的关系表达式:假设X个负载FET 121和Y个校正点的数量足够大且X个FET 121均匀分布,则使栅极线Vgg与GND线vss之间的电流密度相等。
[0182]即,方程式I表示了以栅极线vgg与GND线vss之间的宽度比1:w使Yic:Xi l这个比相等的条件,其中,Yic表示校正电流i。的总和且Xi ^表示镜像电流i J勺总和。
[0183]当校正点的数量较少时,方程式I在下述近似误差最小化方面的准确度变低并且近似误差增大,该近似误差是逼近于VSS电位的空间分布的校正之后的Vgg电位的空间分布的近似误差。
[0184]为了减小通过逼近校正之后的vgg电位的空间分布的近似误差,可以对每个校正点进行校正电流的细微调整。然而,通常只有在Y个校正点的数量极少(例如,Y < 4)时才期望这样的细微调整。注意,可以不管校正点的数量Y而对每个校正点进行校正电流ic的细微调整。
[0185]例如,当栅极线vgg具有GND线vss的1/100的宽度时,满足w = 100。考虑到线的最小可能宽度,实际上经常使用w = 100这个值。
[0186]w的值越大,校正电流的总和Yi。变得越小以使得可以减少电力消耗。
[0187]假设Y个校正点是X个负载FET 121的1/100,即,100Y = X,则方程式I可以是ic=iL°这意味着校正电流ic;可以与镜像电流i L相等。
[0188]这就使FET 131(即,用于提供与镜像电流目对应的电流(生成作为校正电流ic(的基础)的电流)的FET 131)和121 (即,用于提供(生成)镜像电流iL的FET 121)能够是相同的尺寸,且这对于设计而言是方便的。
[0189]即使校正电流不与镜像电流i 4目等,但是通过适当地考虑GND线vss与栅极线Vgg之间的宽度比(比值)(即,W:1) (W)和校正点的数量Y(即,逼近于GND电位VSS的线段的数量),偏置放大器130的部件(FET 131至133)与负载FET 121之间的尺寸比可以不太大也不太小,且可以接近于整数。
[0190]作为示例,假设负载FET 121的数量X大于1000,使用的校正电流i。与镜像电流目等并且满足w = 100,则方程式I表明:校正点的数量Y (即,用于逼近于GND电位vss
的线段的数量)为Y〉10。因此,按照栅极电位校正,可以使用足够数量的线段(即,Y〉10)来完成向GND电位(vss电位)的空间分布的逼近。
[0191]在电流镜53中,负载电流k流向GND线vss,且GND线vss中流动的电流被与GND线VSS连接的GND端子(作为GND端子的焊盘)吸收,即,由GND端子排出。
[0192]在电流镜53中,对于吸收流向GND线vss的电流(以下,也被称为vss电流)的每一个GND端子,设置有二极管连接法的FET 104 (以及FET 114)作为取出电路。这个取出电路用于取出(吸收)流向栅极线vgg的电流(以下,也被称为vgg电流)。
[0193]SP,如参照图6所述,FET 104(114)是用于SF FET 103(113)的电流源,但也用作用于取出vgg电流的取出电路。
[0194]在如上构造的情况下,即,在设置GND端子以用于吸收流向GND线vss的vss电流的位置处,分别设置有FET 104和114作为用来取出流向栅极线vgg的vgg电流的取出电路,vgg电位的空间分布可以由此而被校正为与vss电位的空间分布(在形状上)相同。
[0195]在这个实施例中,GND线vss的端部设置有GND端子。因此,在GND线vss的端部的这两个位置,分别设置有FET 104和114作为取出电路。
[0196]作为取出电路的FET 104和114均负责取出一半的vgg电流。
[0197]当电流镜53中的驱动部件不是SF电路而是二极管电路时,即,当不设有FET 103和104(113和114)时,且当FET 102(112)例如是以二极管形式连接(栅极和漏极连接)时,FET 102不仅被提供来自电流源101的基准电流I1而且被提供有(一半的)vgg电流。因此,镜像电流k的准确度变低。
[0198]为了防止当电流镜53中的驱动部件是二极管电路时镜像电流k的准确度如上所述地变低,期望设置大的量的基准电流I1,以此使得可以忽略流向FET 102的vgg电流。此夕卜,为了将这样的大的量的基准电流I1馈入FET 102,期望使用的FET 102(112)是大尺寸的。
[0199]由此考虑到,电流镜53中的驱动部件不是二极管电路而是SF电路。
[0200]在SF电流镜53的情况下,作为SF FET 103(113)的电流源的FET104(114)既吸收SF电流又吸收(一半的)vgg电流。SF电流是在SF FET103中流动的使SF FET 103工作的电流。
[0201]在SF电流镜53中,即使来自作为SF电流源的FET 104的电流的量多少有些不同,但这仅造成了在SF FET 103中流动的SF电流的变化,即,(几乎)不造成(在FET 103与栅极线vgg连接的位置处的)vgg电位的变化。
[0202]此外,即使vgg电流流向作为SF电流源的FET 104,这也仅使流向SF FET 103的SF电流减小了 vgg电流的量,即,不造成vgg电位的变化。
[0203]如上所述,即使vgg电流流向作为SF电流源的FET 104,vgg电位也不会出现变化。因此,SF电流镜能够确保镜像精度依然高精度。镜像精度是下述比之间,即,实际的基准电流I1与镜像电流i J的总和)之间的比与电流镜53期望的镜像比(即,作为设计值的镜像比)之间的匹配程度。
[0204]为了有效地利用即使vgg电流流向作为SF电流源的FET 104(114) vgg电位也不会出现变化这一机制,在设置有分别作为取出电路的FET104和114 (也用作SF电流源)的GND端子处,电流镜53均包括驱动SF电路。
[0205]在这个实施例的电流镜53中,仅在GND线vss的端部设置有GND端子。这不是限制性的,当电流镜53中的负载FET 121的数量大时且当流向GND线vss的vss电流(镜像电流k的总和)的量大时,电流镜53可
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