增益测距电荷放大器制造技术

本发明专利技术涉及增益测距电荷放大器。系统可以包括像素阵列、选择器、采样器和转换器。所述像素阵列可以生成输出信号，所述输出信号代表入射到像素阵列上的辐射线。选择器可以选择一个输出信号。采样器可以对所选的输出信号采样。转换器可以基于所选的输出信号来生成数字信号。采样器可以包括电荷积分器，所述电荷积分器通过选择第一反馈电容以获得第一样本以及在获得第一样本之后选择第二反馈电容以获得第二样本来补偿选择器的寄生电容。第一反馈电容可以大于第二反馈电容。

【技术实现步骤摘要】
增益测距电荷放大器本专利技术受益于2013年6月21日递交的、名称为“Gain-Ranging ChargeAmplifieH增益测距电荷放大器)”的序号为61/837，875的美国专利申请给予的优先权，该申请的全部内容合并于此。
技术介绍
电荷放大器可由诸如压电传感器或电荷电容器件(CCD)的具有电容性质的电信号源来驱动。电荷放大器可以将来自电荷信号的电荷传递到参考电容器(也称为积分电容器)以生成与参考电容器的端电压相关的输出电压。输出电压可以基于参考电容器的电荷以及输入电荷。电荷放大器可用于光成像器件和平板X射线检测器阵列的读出电路的应用，用以测量存储在像素阵列中的单个像素的小电容器中的小电荷。 在基于多输入电荷的电路中，选择电路或多路复用器(MUX)可用于定具体传感电容器到电荷放大器的通道，以用于信号处理。可存储在每个像素的电容器中的输入电荷信号会比在选择开关转变过程中通过薄膜晶体管(TFT)选择开关的寄生电容所诱发的误差电荷少得多。结果，当选择像素时，像素的较小的输入电荷信号可添加到较大的选择诱发误差电荷中，并且会导致电荷放大器过早饱和，因而限制了其动态范围，或者会导致自动增益选择电路过早选择较低的增益，因而限制了可用于感测或放大较小的输入电荷信号的容许动态范围的全部优势。当选择开关关断时，电荷放大器应当仅代表输入电荷信号，但是由于选择开关诱发的较大的误差电荷会破坏输出电压信号。 因此，存在对于能够补偿误差而不显著地增加器件复杂度和尺寸或不显著地降低性能的改进的电荷放大器的需求。 【附图说明】 图1示出了说明根据本专利技术的实施方案的传感器处理系统的系统图。 图2示出了根据本专利技术的实施方案的在系统操作过程中信号的模拟时序图。 图3示出了根据本专利技术的实施方案的方法。 【具体实施方式】 图1是根据本专利技术的实施方案的传感器处理系统100。系统100可以包括各种电路系统，包括像素阵列110、采样阶段120、选择阶段130和ADC阶段150。像素阵列110可以包括以有序阵列布置的多个像素电路(未显示)。阵列内的像素电路可以生成输出信号，输出信号代表入射到电路的检测器上的辐射线，例如可见光或X射线辐射线。选择阶段130可以选择一个像素。当一个像素被选定时，其可以将复位和信号电荷单独输出到采样阶段120。采样阶段120可以生成输出电压⑶S1XDS2以便由ADC阶段150在数字转换中使用。ADC阶段150可以生成数字输出代码Dqut，代表入射到像素电路的辐射线的信号电平，并且在这样做时可以实现采样操作。 如所说明的，像素阵列110可以包括多个像素元件，其响应于入射能量(例如，光、X射线等)而生成电输出。像素电路可组织成可寻址像素电路的规则阵列，例如成像素行、笛卡尔或六边形。每行可具有其自身的采样阶段。为了当前论述的目的，将阵列视为包括成列和成行的各个像素是方便的。每个像素P(x，y)可以包括薄膜晶体管(“TFT”)构件，当通过入射辐射线激励时，TFT构件可产生电荷。例如，照射到像素p(x，y)上的X射线可以产生电荷信号Cx，y。照射量可以引起输出电荷的相应变化(即，增加的照射导致增加的电话)。 在实施方案中，像素阵列110可设置在与其他构件(例如，采样阶段120和ADC阶段150)分离的基板上。这种实现可适合于X射线传感器系统。采样阶段120和ADC阶段150可设置在彼此共用的集成电路(IC)上。可替代地，在另一实施方案中，像素阵列110可设置在与其他构件共用的IC基板上，其可适合于数字摄像机的实施方案。 选择阶段130可以包括一个或多个选择开关132。选择开关132可以基于寻址信号VeATE而从多个像素中选择一个像素。当像素p(x，y)被寻址时，选择阶段130可以将其对应的电荷信号(:?输出到采样阶段120。在操作期间，所选的像素p(x，y)可被寻址两次以进行采样，一次是紧接在像素复位而输出复位电平之后，第二次是在输出信号电平的曝光周期之后。可替代地，可假设复位电平处于相同的稳定参考电压，并且因此可以略过复位电平的采样。选择阶段130可以具有寄生电容C PARASITIC0 与电压Vmte组合的寄生电容C PARASITIC 可足够大以使得产生大的误差信号来影响像素P(X，y)的电荷信号Cx，y的感测。 采样阶段120可以包括积分器122、比较器123、第一积分电容器124、第二积分电容器125、复位开关126、满标(FS)开关127、开关128和采样电容器130、131、132。积分器122可具有经由选择阶段130与像素阵列110耦合的输入以及与复位电压Vkes (其可被置位在例如4v)耦合的第二输入。比较器123可具有与积分器122的输出耦合的输入以及与饱和阈值电压VSAT (其可置位在例如0.5v)耦合以判定积分器122是否饱和(S卩，使输出下降到饱和阈值电压以下)的第二输入，生成箝位(CLAMP)信号以指示是否超过积分器122的选定范围。在反馈构造中，第一积分电容器124可以与积分器122的输出和输入f禹合。第二积分电容器125可以与积分器122的输入I禹合,与FS开关127串联,并且与第一积分电容器124并联。复位开关126可以连接在第一积分电容器124两端，并且可由复位(RESET)信号控制以将第一积分电容器124复位。FS开关127可与第二积分电容器125串联I禹合，以便与第一积分电容器124并联。FS开关127可由FS信号控制，并且在第一状态下将第二积分电容器125与积分器122的输出连接(例如，当FS信号处于高状态时)。处于第二状态的FS开关127可以将第二积分电容器125与复位电压Vkes连接(例如，当FS信号处于低状态时)。开关128可以耦合在积分器122的输出与存储电容器130、131、132的第一端子之间。存储电容器130、131、132的第二端子可与接地。存储电容器130、131、132的第一端子可通过开关128选择性地连接到采样阶段120的输出。基于复位信号(用于复位电平采样)和来自比较器123的输出的箝位信号，可以控制开关128以从存储电容器130、131、132选择采样阶段120的输出。 采样阶段120可以在不同采样时刻接收来自像素阵列110的输入电荷Cx，y并且可以采样/累积电荷以生成对应的输入电压\y。样本可以分别作为⑶S1XDS2.1和⑶S2.2存储在电容器130、131、132上。CDSl可以对应于已知条件(例如，复位时刻的复位电平)的采样时刻，并且CDS2.1和CDS2.2可对应于未知条件(例如，传感器读数)的采样时刻。 存储电容器130、131、132可以分别存储样本⑶S1XDS2.1和⑶S2.2的累积电压。通常地，存储电容器130、131、132将具有相同的电容。开关128可以在适当时刻将电容器130、131、132与输入电压￥!?连接以捕获相应电容器上的^51、^52.1和⑶S2.2电压。此夕卜，基于来自比较器123的输出的箝位信号，可以控制开关128以从存储电容器130、131、132中选择采样阶段120的输出。具体地，例如，基于来自比较器123的输出的箝位信号，可以控制开关128以选择⑶S2.1和⑶S2.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：像素阵列，其生成多个输出信号，所述多个输出信号代表入射到所述像素阵列上的辐射线；选择器，其选择所述多个输出信号中的一个；以及采样器，其对所述多个输出信号中的所述一个进行采样，其中所述采样器包括电荷积分器，所述电荷积分器通过选择所述电荷积分器的第一反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第一样本以及在获得所述第一样本之后选择所述电荷积分器的第二反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第二样本来补偿所述选择器的寄生电容，并且其中所述第一反馈电容大于所述第二反馈电容。

【技术特征摘要】
2013.06.21 US 61/837,875;2013.08.28 US 14/012,1541.一种系统，包括: 像素阵列，其生成多个输出信号，所述多个输出信号代表入射到所述像素阵列上的辐射线； 选择器，其选择所述多个输出信号中的一个；以及 采样器，其对所述多个输出信号中的所述一个进行采样， 其中所述采样器包括电荷积分器，所述电荷积分器通过选择所述电荷积分器的第一反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第一样本以及在获得所述第一样本之后选择所述电荷积分器的第二反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第二样本来补偿所述选择器的寄生电容，并且 其中所述第一反馈电容大于所述第二反馈电容。2.如权利要求1所述的系统，还包括转换器，所述转换器基于所述多个输出信号中的所述一个来生成数字信号。3.如权利要求1所述的系统， 其中所述电荷积分器包括放大器，反馈路径将所述放大器的输出与所述放大器的输入连接。4.如权利要求1所述的系统， 其中所述电荷积分器包括放大器，反馈路径将所述放大器的输出与所述放大器的输入连接，所述反馈路径被控制引导所述第一反馈电容或所述第二反馈电容。5.如权利要求1所述的系统， 其中所述采样器包括开关，所述开关控制所述电荷积分器中的反馈路径以引导所述第一反馈电容或所述第二反馈电容。6.如权利要求1所述的系统， 其中所述采样器在获得所述第一样本之前获得复位样本，并且将所述复位样本作为电压信号存储在电容器中。7.如权利要求1所述的系统， 其中所述采样器将所述第一样本和所述第二样本作为电压信号存储在多个电容器中。8.一种方法，包括: 通过像素阵列生成多个输出信号，所述多个输出信号代表入射到所述像素阵列上的辐射线； 通过选择器选择所述多个输出信号中的一个；以及 通过采样器对所述多个输出信号中的所述一个采样， 其中所述采样器包括电荷积分器，所述电荷积分器通过选择所述电荷积分器的第一反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第一样本以及在获得所述第一样本之后选择所述电荷积分器的第二反馈电容以获得所述多个输出信号中的所述一个的第二样本来补偿所述选择器的寄生电容，并且 其中所述第一反馈电容大于所述第二反馈电容。9.如权利要求8所述的方法，还包括通过转换器基于所述多个输出信号中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·L·辉，G·R·卡里奥，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US