斜坡信号稳定减少电路制造技术

本发明专利技术涉及斜坡信号稳定减少电路。比较电路包含具有经配置以接收像素信号的第一输入端的比较器。开关耦合到所述比较器的第二输入端、参考产生器以及斜坡产生器。第一电容耦合到所述开关。所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，并且经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号。所述第一电容经耦合以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将正电流注入提供到所述斜坡信号中以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间，所述斜坡信号被提供到所述比较器的所述第二输入端。

【技术实现步骤摘要】
斜坡信号稳定减少电路
本专利技术大体上涉及图像传感器，并且确切地说但非排他地，涉及在图像传感器中在模/数转换中与斜坡产生器一起使用的比较器电路。
技术介绍
图像传感器已变得随处可见。它们广泛用于数码静态相机、蜂窝式电话、安保摄像头，以及医学、汽车和其它应用。用于制造图像传感器的技术已经以大步调持续发展。举例来说，对较高分辨率和较低功率消耗的需求已促进了这些装置的进一步小型化和集成。图像传感器常规地接收在像素阵列上的光，所述光在像素中产生电荷。光的强度可影响在每个像素中产生的电荷的数量，其中较高强度产生较高数量的电荷。模数转换器(ADC)通常用于CMOS图像传感器(CIS)中以通过图像传感器将电荷转换成电荷的数字表示。ADC基于图像电荷信号与参考电压信号的比较产生电荷的数字表示。参考电压信号可以常规地是通过斜坡产生器提供的斜坡信号并且比较可以常规地通过比较器执行，所述比较器提供可以与计数器一起使用的输出以产生图像电荷的数字表示。应了解通过斜坡产生器产生的并且通过比较器接收的斜坡信号的斜坡稳定时间或延迟可以限制图像传感器的最大帧速率。因此，减少通过比较器接收的斜坡信号的斜坡稳定时间可以增大最大帧速率并且因此增大图像传感器的性能。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种比较电路，其包括：比较器，其具有第一输入端和第二输入端以及输出端，其中所述比较器的所述第一输入端经配置以接收像素信号；开关，其耦合到所述比较器的所述第二输入端、参考产生器以及斜坡产生器；以及第一电容，其耦合到所述开关，其中所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在来自所述斜坡产生器的斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，其中所述开关进一步经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号，其中所述第一电容经耦合以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的所述起始处提供正电流注入以与所述斜坡信号组合以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间，其中所述斜坡信号经耦合以被提供到所述比较器的所述第二输入端。在另一方面中，本专利技术涉及一种成像系统，其包括：像素阵列，以接收图像光并且作为响应产生图像电荷电压信号；以及读出电路，其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号并且作为响应提供所述图像电荷电压信号的数字表示，所述读出电路包含比较电路以接收所述图像电荷电压信号，比较所述图像电荷电压信号与来自斜坡产生器的斜坡信号，并且作为响应提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述比较电路包括：比较器，其具有第一输入端和第二输入端以及输出端，其中所述比较器的所述第一输入端经配置以接收所述图像电荷电压信号；开关，其耦合到所述比较器的所述第二输入端、参考产生器以及所述斜坡产生器；以及第一电容，其耦合到所述开关，其中所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，其中所述开关进一步经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号，其中所述第一电容经耦合以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的所述起始处提供正电流注入以与所述斜坡信号组合以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间，其中所述斜坡信号经耦合以被提供到所述比较器的所述第二输入端。在又一方面，本专利技术涉及一种比较图像电荷信号与斜坡信号的方法，其包括：在比较器的第一输入端处接收像素阵列的像素的所述图像电荷信号；通过斜坡产生器产生所述斜坡信号；在所述斜坡信号中的斜坡事件之前将第一电容充电到通过参考产生器产生的参考电压；在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将来自所述第一电容的正电流注入提供到所述斜坡信号以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间；在所述斜坡信号中的所述斜坡事件期间在所述比较器的第二输入端处接收斜坡信号与所述正电流注入的组合；以及比较所述比较器的所述第一输入端与所述比较器的所述第二输入端。附图说明参考以下图式描述本专利技术的非限制性和非穷尽性的实施例，其中除非另外规定，否则各视图通篇中相同的参考标号指代相同的部分。图1说明根据本专利技术的教示的成像系统的一个实例。图2A示出了根据本专利技术的教示产生待通过实例比较器接收的斜坡信号的斜坡产生器的实例的示意图。图2B是说明包含在图2A中说明的实例斜坡产生器的斜坡信号的一些信号的时序图。图3是根据本专利技术的教示说明包含耦合到斜坡产生器和参考产生器的实例比较器输入电路的比较电路的实例的示意图。图4是根据本专利技术的教示说明如图3中所说明的控制信号、斜坡信号、参考和比较器输入信号的实例的实例时序图。图5是根据本专利技术的教示进一步说明包含在图3到4中说明的实例斜坡产生器、参考产生器和比较器的实例补偿信号和斜坡信号的一些实例信号的另一实例时序图。图6是根据本专利技术的教示说明包含耦合到斜坡产生器和参考产生器的实例比较器输入电路的比较电路的另一实例的示意图。图7是根据本专利技术的教示说明包含耦合到斜坡产生器和参考产生器的实例比较器输入电路的比较电路的又一实例的示意图。对应的参考标号在图式的若干视图通篇中指示对应的组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件仅为简单和清晰起见而进行说明，且未必按比例绘制。举例来说，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大以有助于改进对本专利技术的各种实施例的理解。并且，通常未描绘在商业可行的实施例中有用或必需的常见但众所周知的元件，以便促进本专利技术的这些各种实施例的遮挡较少的视图。具体实施方式在本文中描述了涉及包含减少斜坡信号稳定时间的比较器输入电路的比较电路的实例。在以下描述中，阐述众多具体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，可在没有所述具体细节中的一或多个的情况下或通过其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它例子中，未示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。在本说明书通篇中参考“一个实例”或“一个实施例”意味着结合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，在本说明书通篇中在不同位置中出现短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”未必都是指同一个实例。此外，所述特定特征、结构或特性可在一或多个实例中以任何合适的方式组合。在本说明书通篇中，使用若干技术术语。除非本文中明确定义，或其使用情境将明显另外表明，否则这些术语将采用其在它们所出现的领域中的普通含义。应注意，元件名称和符号在本文中可互换使用(例如，Si对硅)；然而，两者具有相同含义。图1说明根据本专利技术的实施例的成像系统100的一个实例。成像系统100包含像素阵列102、控制电路104、读出电路108和功能逻辑106。在一个实例中，像素阵列102是光电二极管的二维(2D)阵列，或图像传感器像素(例如，像素P1、P2……、Pn)。如所说明，将光电二极管布置成行(例如，行R1到Ry)和列(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比较电路，其包括：/n比较器，其具有第一输入端和第二输入端以及输出端，其中所述比较器的所述第一输入端经配置以接收像素信号；/n开关，其耦合到所述比较器的所述第二输入端、参考产生器以及斜坡产生器；以及/n第一电容，其耦合到所述开关，其中所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在来自所述斜坡产生器的斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，其中所述开关进一步经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号，其中所述第一电容经耦合以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的所述起始处提供正电流注入以与所述斜坡信号组合以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间，其中所述斜坡信号经耦合以被提供到所述比较器的所述第二输入端。/n

【技术特征摘要】
20190227 US 16/287,8481.一种比较电路，其包括：
比较器，其具有第一输入端和第二输入端以及输出端，其中所述比较器的所述第一输入端经配置以接收像素信号；
开关，其耦合到所述比较器的所述第二输入端、参考产生器以及斜坡产生器；以及
第一电容，其耦合到所述开关，其中所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在来自所述斜坡产生器的斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，其中所述开关进一步经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号，其中所述第一电容经耦合以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的所述起始处提供正电流注入以与所述斜坡信号组合以减少所述斜坡信号中的斜坡稳定时间，其中所述斜坡信号经耦合以被提供到所述比较器的所述第二输入端。


2.根据权利要求1所述的比较电路，其中来自所述参考产生器的所述参考电压是恒定电压并且在所述斜坡信号中的所述斜坡事件之前以恒定电压差大于所述斜坡信号。


3.根据权利要求2所述的比较电路，其中所述恒定电压差等于常量与所述第一电容和所述比较器的输入电容的总和以及所述斜坡信号上的电容、所述第一电容和所述比较器的所述输入电容的总和的商的乘积。


4.根据权利要求2所述的比较电路，其中所述恒定电压差等于常量与所述第一电容和当所述开关经切换以选择所述参考产生器时所述比较器的输入电容的总和以及所述斜坡信号上的电容、所述第一电容、当所述开关经切换以选择所述参考产生器时所述比较器的所述输入电容以及当所述开关经切换以选择所述斜坡产生器时所述比较器的输入电容的总和的商的乘积。


5.根据权利要求2所述的比较电路，其中所述恒定电压差等于常量与所述第一电容以及所述斜坡信号上的电容、所述第一电容和所述比较器的输入电容的总和的商的乘积。


6.根据权利要求1所述的比较电路，其进一步包括耦合在所述斜坡产生器的输出端与所述开关之间的缓冲器。


7.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其接收图像光并且作为响应产生图像电荷电压信号；以及
读出电路，其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号并且作为响应提供所述图像电荷电压信号的数字表示，所述读出电路包含比较电路以接收所述图像电荷电压信号，比较所述图像电荷电压信号与来自斜坡产生器的斜坡信号，并且作为响应提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述比较电路包括：
比较器，其具有第一输入端和第二输入端以及输出端，其中所述比较器的所述第一输入端经配置以接收所述图像电荷电压信号；
开关，其耦合到所述比较器的所述第二输入端、参考产生器以及所述斜坡产生器；以及
第一电容，其耦合到所述开关，其中所述开关经配置以将所述第一电容耦合到所述参考产生器以在来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号中的斜坡事件之前将所述第一电容充电到来自所述参考产生器的参考电压，其中所述开关进一步经配置以在所述斜坡信号中的所述斜坡事件的起始处将所述第一电容耦合到来自所述斜坡产生器的所述斜坡信号，其中所述第一电容经耦合以在所述斜坡信...

【专利技术属性】
技术研发人员：海老原弘知，王睿，左亮，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US