選擇性增益控制電路的制作方法

選擇性增益控制電路的制作方法
【專利摘要】本申請案涉及選擇性增益控制電路。本發明揭示一種提供具有減小的固定模式噪聲的信號放大的電路。在一實施例中，所述電路包含放大器及多個支路，所述多個支路彼此并聯地耦合于用于所述放大器的輸入的第一節點與用于所述放大器的輸出的第二節點之間。控制邏輯針對所述電路的第一配置選擇所述多個支路的第一組合以用所述放大器提供第一環路增益。在另一實施例中，所述控制邏輯進一步針對所述電路的第二配置選擇所述多個支路的第二組合以用所述放大器提供第二環路增益，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益。
【專利說明】選擇性增益控制電路
【技術領域】
[0001]本發明一般來說涉及信號放大，且明確地說(但非排他地)，涉及圖像傳感器讀出電路。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器已變得無所不在。其廣泛地用于數碼靜態相機、蜂窩式電話、安全攝像機以及醫療、汽車及其它應用中。用于制造圖像傳感器且明確地說互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的技術一直持續快速地發展。舉例來說，對較高分辨率、高質量圖像及較低電力消耗的需求已促使這些CMOS圖像傳感器的進一步小型化及集成。然而，固定模式噪聲(FPN)是CMOS圖像傳感器的習知問題。FPN是由裝置及圖像傳感器內的互連不匹配所致的在均勻照明下像素輸出的空間變化。FPN本身可作為隨著在相同溫度及曝光下獲得的圖像而發生的較亮或較暗像素的某一模式存在于所得圖像中。
[0003]減小圖像傳感器中的列FPN的常規方法包含相關雙取樣(CDS)，在所述相關雙取樣中，在復位像素單元之前對參考信號(或黑色信號電平)進行放大及取樣。在后續圖像獲取期間，復位像素單元暴露到光且經充電以產生圖像信號。所述圖像信號經放大、取樣及與所取樣參考信號(即，從所述圖像信號減去黑色信號)相比較以達到最后值(即，所得圖像信號)。CDS的準確性因列取樣電路的非線性及變化而受限。因此，即使在應用例如CDS的方法之后，通常仍留下一定量的列FPN。
[0004]FPN的一個來源是電容器不匹配誘發的增益誤差。由于像素單元大小在連續幾代的圖像傳感器裝置中不斷減小，因此電容器不匹配對誘發的增益誤差的貢獻變得越來越顯著。

【發明內容】

[0005]本發明的一個實施例涉及一種電路，其包括:多個支路，其各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關；放大器，其用以:在所述電路的第一配置期間接收來自所述第一節點的第一信號；在所述電路的第二配置期間接收來自所述第一節點的第二信號；基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第三信號；及基于所述第二信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益；及控制邏輯，其用以:針對所述第一配置選擇所述多個支路的第一組合；基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；針對所述第二配置選擇所述多個支路的第二組合；及基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合。
[0006]本發明的另一實施例涉及一種圖像傳感器系統，其包括:像素陣列，其用以產生第一信號及第二信號；電路，其耦合到所述像素陣列，所述電路包含:多個支路，其各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關；放大器，其用以:在所述電路的第一配置期間接收來自所述第一節點的第一信號；在所述電路的第二配置期間接收來自所述第一節點的第二信號；基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第三信號；及基于所述第二信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益；及控制邏輯，其用以:針對所述第一配置選擇所述多個支路的第一組合；基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；針對所述第二配置選擇所述多個支路的第二組合；及基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合。
[0007]本發明的另一實施例涉及一種在第一電路處的方法，所述方法包括:針對所述電路的第一配置選擇多個支路的第一組合，所述多個支路各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關；基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；在所述電路的第一配置期間，在放大器處接收來自所述第一節點的第一信號；基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第二信號；針對所述電路的第二配置選擇所述多個支路的第二組合，其中所述第一組合不同于所述第二組合；基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合；在所述電路的第二配置期間，在所述放大器處接收來自所述第一節點的第三信號；及基于所述第三信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在附圖的各圖中，以實例方式而非以限制方式圖解說明本發明的各種實施例，且在附圖中:
[0009]圖1是根據實施例的圖解說明增益控制電路的元件的電路圖。
[0010]圖2是根據實施例的圖解說明用于操作增益控制電路的方法的要素的流程圖。
[0011]圖3是根據實施例的圖解說明包含增益控制電路的成像系統的元件的方塊圖。
[0012]圖4是根據實施例的圖解說明讀出電路的元件的電路圖。
[0013]圖5是根據實施例的圖解說明成像系統的元件的方塊圖。
[0014]圖6是根據實施例的圖解說明成像系統的元件的方塊圖。
[0015]圖7是根據實施例的圖解說明在增益控制電路中發信號的元件的時序圖。
【具體實施方式】
[0016]本文中描述具有減小的FPN的放大電路及其的使用的方法的實施例。在半導體制作工藝期間的工藝變化可導致電路元件的屬性、此晶體管長度、寬度、氧化物厚度及/或類似物的變化。這些小變化可造成半導體元件之間的不匹配，且由于半導體特征大小減小，因此這些小變化可影響特定電路的信號輸出。本文中所論述的一些實施例個別地減小此些工藝變化的效應-例如，包含個別地存取讀出電路的元件的不同組合以實施大致相同的環路增益。如本文中所提及，如果相應增益中的每一者均在增益中的一者的10%內，那么應將增益-例如，包含環路增益-視為大致相等。
[0017]圖1圖解說明根據實施例的用于提供信號放大的電路100的元件。本文中關于用于放大由圖像傳感器硬件產生的信號的技術及機制論述各種實施例。舉例來說，電路100可以此圖像傳感器硬件來操作或與此圖像傳感器硬件一起操作，但一些實施例在此方面不受限。然而，此論述可經擴展以應用于使用此些技術及機制來放大的多種額外或替代類型的信號中的任一者。
[0018]電路100可包含位線105及耦合于節點122與節點124之間的放大器120，其中放大器120用以經由節點122接收位線105的信號。在實施例中，當電路100具有特定配置時，此信號經由節點122而接收。舉例來說，所述配置可包含跨越放大器120的經配置回饋以提供對應環路增益。基于在節點122處所接收的信號及由所述配置提供的環路增益，放大器120可在節點124處產生輸出信號。
[0019]可根據多個不同配置中的任一者而在不同時間配置電路100。舉例來說，多個配置中的每一者可對應于跨越放大器120的某一回饋特性的相應電平。所述相應電平又可各自對應于相應環路增益。舉例來說，多個配置可各自對應于由電路100的一個或一個以上電路元件提供的回饋的相應阻抗總量(例如，包含電阻、電容及電感中的一者或一者以上)。本文中關于針對回饋電容的電平來配置電路而論述各種實施例的一些特征。然而，此論述可經擴展以應用于針對多種額外或替代回饋特性中的任一者的電平的電路配置。
[0020]在實施例中，電路100包含各自彼此并聯地耦合于節點122、124之間的多個支路126。在實施例中，多個支路126的總數目為2X，其中X為某一正整數。電路100的配置可包含選擇性地將支路126中的不同支路各自配置成個別地包含于或不包含于促成跨越放大器120的回饋中。舉例來說，支路126可包含大約N+1個各別支路，所述支路各自包含開關SaO、…、SaN(表不為相應晶體管)中的相應一者及負載CaO、…、CaN(表不為相應電容器)中的相應一者。支路126中的一些支路或全部支路可各自包含根據各種實施例的多種其它開關及/或負載中的任一者。
[0021]在實施例中，開關SaO、…、SaN中的一些開關或全部開關可彼此獨立地進行切換。舉例來說，電路100的既定配置可包含各自針對開關SaO、…、SaN中的相應一者的開關狀態的特定組合。舉例來說，每一此開關狀態可包含以下各項中的一者:閉合的開關狀態，其用于允許對應支路促成跨越放大器120的`回饋；及打開的開關狀態，其用于防止對應支路促成跨越放大器120的回饋。
[0022]電路100可包含耦合到支路126的控制邏輯130，其中為實施電路100的特定配置，控制邏輯130用以選擇性地將支路126中的各種支路包含于-及/或將支路126中的各種支路不包含于-提供跨越放大器120的回饋中。以說明但非限制的方式，控制邏輯130可接收指示在處理位線105的信號時施加的增益(例如環路增益)的信號135。提供信號135的特定代理(未展示)對一些實施例可不具限制性。舉例來說，信號135可為從多種類型的增益控制邏輯-例如，包含常規增益控制硬件-中的任一者所接收的先驗控制消息。
[0023]在實施例中，信號135直接地或間接地識別用于借助放大器120實施環路增益的回饋特性的電平-例如回饋電容的電平。控制邏輯130可包含或否則存取到使電路100的不同配置各自與回饋特性的相應電平相關聯的邏輯-例如，查找表或其它此類數據、狀態機及/或類似物。電路100的此些配置可各自包含支路126的不同相應組合-例如，其中支路126的組合中的每一者包含針對開關SaO、…、SaN的開關狀態的不同相應組合。基于信號135，控制邏輯130可產生由說明性組信號SXa[0:N]表示的一個或一個以上信號以個別地配置支路126中的相應支路。舉例來說，所述組信號SXa[0:N]可包含用以設定開關SaO的開關狀態的信號SXaO及/或用以獨立地設定開關SaN的另一開關狀態的信號SXaN。根據不同實施例，控制邏輯130可提供多種額外或替代開關信號中的任一者。
[0024]在實施例中，多個配置各自與相同環路增益相關聯-例如，其中多個配置各自用以提供用于實施環路增益的回饋特性的大致相同的電平。以說明但非限制的方式，在實施例中，負載CaO、…、CaN的相應電容可大致彼此相等。如本文中所提及，如果相應電容中的每一者在電容中的一者的10%內，那么應將電容視為大致相等。在此實施例中，支路126中的N+1個支路的確切地M的任何組合(其中M是小于N+1的某一正整數)可提供大致相同的回饋電容，且舉例來說，大致相同的環路增益。
[0025]控制邏輯130可從各自提供大致等于由信號135指示的環路增益的相應環路增益的電路100的多個配置進行選擇。舉例來說，此多個配置可各自包含經配置以促成跨越放大器120的回饋的支路126的確切地M的不同組合。舉例來說，從多個配置進行選擇可包含控制邏輯130從各自映射到或以其它方式識別電路100的相應配置的多個值進行選擇。舉例來說，控制邏輯130可將一組配置識別為與由信號135指示的增益電平相關聯。在識別所述組配置之后，控制邏輯130可從所識別組配置選擇某一第一配置。在實施例中，可基于選擇算法來選擇所述第一配置，例如偽隨機選擇算法、循環選擇算法及/或類似算法。
[0026]在稍后的某個時間點，控制邏輯130可從所識別組配置選擇用于實施與對應于第一配置的環路增益大致相同的環路增益的第二配置。基于此選擇，控制邏輯130可并行地發送SXa[0:N]的不同組值以個別地配置支路126。第一配置與第二配置之間的變化可促成在圖像信號的處理中FPN的減小，所述第一配置及第二配置各自用以實施大致相同的回饋電容(例如，用以實施大致相同的環路增益)。
[0027]舉例來說，選擇算法可防止或否則限制在借助讀出電路100處理多個信號時某一模式的可能性。在實施例中，選擇算法限制用于處理位線105上的連續信號的支路126的相同組合的可能性。另一選擇為或另外，選擇算法可限制在位線105的信號的處理與通過電路100的其它放大器電路(未展示)的另一信號的處理之間的模式可能性。在限制此些模式的可能性時，可減小固定模式噪聲的可能性。
[0028]圖2圖解說明根據實施例的用于提供信號放大的方法200的元件。舉例來說，方法200可由具有電路100的特征中的一些特征或全部特征的電路執行。
[0029]在210處，方法200可包含針對電路的第一配置選擇多個支路的第一組合。多個支路-例如，具有支路126的特征中的一些特征或全部特征-可各自彼此并聯地耦合到第一(放大器輸入)節點及第二(放大器輸出)節點。多個支路中的每一者可包含相應負載及相應開關，但一些實施例在此方面不受限。在實施例中，多個支路的負載中的每一者具有阻抗特性的相應電平-例如，包含電容、電阻或電感的相應電平-其中阻抗特性的相應電平大致彼此相等。
[0030]在210處，可從多個配置選擇第一組合-例如，基于偽隨機選擇算法、循環選擇算法及/或多種其它此類算法中的任一者。在實施例中，在210處，回應于指示參考環路增益的信號而從多個配置選擇第一組合。此多個配置可包含各自對應于大致等于參考環路增益的相應環路增益的配置。在一些實施例中，多個配置中的每一者對應于大致等于參考環路增益的相應環路增益。
[0031]在220處，方法200可進一步包含基于第一組合的選擇而設定第一配置。舉例來說，選擇第一配置可包含選擇各自針對多個支路的開關中的相應一者的開關狀態的第一組合。在此實施例中，設定第一配置可包含控制邏輯-例如，控制邏輯130-個別地提供控制信號以設定針對多個支路中的每一者的相應開關狀態。在230處，方法200可進一步包含在放大器處接收來自第一節點的第一信號，其中在電路的第一配置期間接收所述第一信號。基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益，在240處，方法200可在第二節點處提供第二信號。
[0032]在250處，方法200可進一步包含針對電路的第二配置選擇多個支路的第二組合，其中所述第一組合不同于所述第二組合。舉例來說，對于多個支路的開關中的至少一者，針對第一配置的開關的開關狀態可不同于針對第二配置的所述相同開關的開關狀態。250處的第二組合的選擇可是根據選擇算法的，所述選擇算法還用于210處的選擇。
[0033]基于250處的第二組合的選擇，在260處，方法200可包含設定第二配置。260處的設定第二配置可包含控制邏輯個別地提供控制信號以設定針對多個支路中的每一者的相應開關狀態。在270處，方法200可進一步包含在放大器處接收來自第一節點的第三信號，其中在電路的第二配置期間接收所述第三信號。在280處，方法200可進一步包含在第二節點處提供第四信號，此是基于第三信號及第二配置的第二環路增益的。在實施例中，第一環路增益大致等于第二環路增益。
[0034]圖3是根據實施例的圖解說明包含信號放大電路的圖像傳感器系統300的方塊圖。圖像傳感器系統300的所圖解說明實施例包含像素陣列305、讀出電路310、功能邏輯315及控制電路320。
[0035]像素陣列305可包括像素單元的行及列(例如，像素P1、P2、…、Pn)。在一個實施例中，每一像素為互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)像素。像素陣列305可實施為前側照明的圖像傳感器或背側照明`的圖像傳感器。如所圖解說明，每一像素布置成行(例如，行Rl到Ry)及列(例如，列Cl到Cx)以獲取人、地方或對象的圖像數據，然后可使用所述圖像數據來再現所述人、地方或對象的圖像。
[0036]在每一像素已獲取其圖像數據或圖像電荷之后，所述圖像數據可經由位線307由讀出電路310讀出且轉移到功能邏輯315。讀出電路310可包含放大電路、模/數(“ADC”)轉換電路或其它。在一實施例中，讀出電路310包含用以放大來自位線310中的一者的信號的信號增益組件。舉例來說，此些信號增益組件的配置可由控制電路320控制。在另一實施例中，用以控制像素陣列305的電路可不同于用以選擇性地配置讀出電路210的信號增益組件的其它控制電路。
[0037]功能邏輯315可僅存儲所述圖像數據或甚至通過應用圖像后效應(例如，修剪、旋轉、移除紅眼、調節亮度、調節對比度或其它)來操縱所述圖像數據。在一個實施例中，讀出電路310可沿讀出列線(圖解說明為類屬位線)一次讀出一行圖像數據或可使用多種其它技術(未圖解說明)同時讀出圖像數據，例如串行讀出、沿讀出行線的列讀出或所有像素的全并行讀出。
[0038]控制電路320可耦合到像素陣列305且可包含用于控制像素陣列305的操作特性的邏輯。舉例來說，控制電路320可產生復位信號、行選擇信號及轉移信號，如下文所論述。另外，如下文所論述，控制電路320還可產生雙轉換增益信號或FD升壓信號。在一個實施例中，控制電路320可包含光敏電路以測量照射在像素陣列305上的光的強度并據此調整控制信號。
[0039]圖4圖解說明根據實施例的用于提供信號放大的讀出電路450的元件。舉例來說，讀出電路450可包含電路100的特征中的一些特征或全部特征。在實施例中，讀出電路450用以提供讀出電路310的功能性中的一些功能性或全部功能性。舉例來說，讀出電路450的多個實施方案可各自專用于針對圖3的像素陣列305的相應列的信號處理。在其它實施例中，讀出電路450的一個或一個以上元件可由像素陣列305的多個列共享。
[0040]在實施例中，讀出電路450包含位線455、耦合到所述位線的取樣電容器460及耦合于節點472與節點474之間的放大器470，其中放大器470用以經由節點472接收基于存儲于取樣電容器460中的電荷的信號。讀出電路450可進一步包括模/數轉換器邏輯ADC465、自動增益控制邏輯AGC 486及用于配置及/或操作讀出電路450的各種操作的控制邏輯 480。
[0041]在實施例中，當電路450具有特定配置時，放大器470經由節點472接收圖像數據信號。舉例來說，所述配置可包含跨越放大器470的經配置回饋以提供對應環路增益。基于在節點472處所接收的信號及由所述配置提供的環路增益，放大器470可在節點474處提供用于ADC 465的輸出信號。
[0042]在實施例中，電路450包含各自耦合于節點472、474之間的八個⑶支路476，其中支路476彼此并聯。電路450的配置可包含選擇性地將支路476中的不同支路各自配置成個別地包含于或不包含于促成跨越放大器470的回饋中。舉例來說，支路476可各自包含開關S0、S1、…、S7(表示為相應晶體管)中的相應一者及電容器C0、C1、…、C7中的相應一者-例如，其中開關S0、S1、…、S7各自f禹合于放大器470的輸入與電容器C0、C1、…、C7中的對應一者之間。如圖4中所圖解說明，電容器CO、Cl、…、C7中的每一者的相應電容大致彼此相等-例如，其中每一電容大約等于電容電平C。
[0043]開關S0、S1、…、S7可各自回應于相應控制信號SXBO、SXB1、...、SXB7而彼此獨立地操作。開關S0、S1、…、S7可在放大器470的輸入與輸出之間各自切換地耦合回饋電容器C0、C1、…、C7中的對應一者。均衡器開關490可進一步稱合于放大器470的輸入與輸出之間，但一些實施例在此方面不受限。舉例來說，當由均衡器信號EQ激活時，均衡器開關490可消除放大器470的偏移。
[0044]用于借助放大器470的信號放大的環路增益可通過改變耦合于放大器470的輸入與輸出之間的回饋電容來調整。在實施例中，取樣電容器460與既定配置的總回饋電容之間的比確定增加放大器470的增益的因子。以說明但非限制的方式，其中放大器470本身具有一(Ix)的增益且取樣電容器460具有SC的電容，用于借助放大器470的信號放大的總環路增益可通過應用2C的回饋電容-例如，通過斷言八個控制信號SXB0、SXB1、…、SXB7中的總共兩個控制信號的-而增加到四(4x)。類似地，用放大器470進行的信號放大的總環路增益可通過應用8C的回饋電容-例如，通過斷言全部八個控制信號SXB0、SXB1、…、SXB7 -而設定為一 (Ix)。
[0045]在一個實施例的說明性情景中，AGC 486確定節點472、474之間的信號放大的總增益-例如，以補償照明條件的變化，例如室內或室外照明。太高的總增益可產生過亮且褪色的圖像。相比之下，太小的總增益可產生暗淡且難以觀看的圖像。可使用許多已知方法來確定增益電平，例如基于圖像數據的當前幀來確定圖像數據的下一幀的增益的芯片上或芯片外光強度感測電路或回饋電路。AGC 486可將識別此增益電平的信息-例如，包含三位二進制GAIN〈2:0>的值-傳遞到控制邏輯480。在替代實施例中，將AGC 486的功能性中的一些功能性或全部功能性并入到控制邏輯480中。
[0046]舉例來說，控制邏輯480可包含控制邏輯130的特征中的一些特征或全部特征。在實施例中，控制邏輯480包含用以針對由GAIN〈2:0>指示的某一增益電平將支路476的多個不同組合識別為與所述增益電平相關聯的電路。以說明但非限制的方式，控制邏輯480可包含或具有到包含參考信息的映射482的存取權-例如，包含查找表或其它此類數據結構，所述參考信息使某一增益電平Gl與各自對應于支路476的不同相應組合的組合值Al、…、A(Z-1)相關聯。給定組合值可指定支路476中的每一者，無論所述支路是否被包含以促成特定回饋或無論所述支路是否不被包含以促成所述回饋。舉例來說，組合值包括多個位，每一位對應于支路476的不同相應支路，其中每一位的相應值指定對應支路的開關為打開的還是閉合的以用于實施所述組合。
[0047]在實施例中，Al、…、A(Z-1)各自用于配置支路476以提供大致相同的總回饋電容。舉例來說，Al、…、A(Z-1)可各自識別將閉合(或打開)的開關的相同總數目。相比之下，映射482可進一步使某一其他增益電平G2與各自對應于支路476的不同相應組合的其它組合值AZ、A(Z+1)等相關聯。組合值AZ、A(Z+1)等可各自用于配置支路476以提供大致相同的總回饋電容，其中所述總回饋電容大致不同于由對應Al、…、A(Z-1)的組合中的任一者提供的總回饋電容。舉例來說，AZ、A(Z+1)等可各自識別將閉合(或打開)的開關的相同總數目，其中所述總數目不同于由Al、…、A(Z-1)中的每一者個別地指定的總數目。增益Gl、G2及其對應組組合值僅是說明性的，且對一些實施例不具限制性。
[0048]在實施例中，控制邏輯480用以執行選擇算法484以用于在各種時間針對既定增益電平選擇支路476的不同組合。以說明但非限制的方式，AGC486可將包含GAIN〈2:0>的第一值-例如，指示增益電平Gl的第一值-的第一消息發送到控制邏輯480。響應于所述第一消息，選擇算法484可選擇組合值Al、…、A(Z-1)中的第一者且基于所述選擇，提供并行輸出SXB[0:7]的第一值。并行輸出SXB[0:7]的分量信號SXBO、SXBl、…、SXB7可個別地閉合或打開開關S0、S1、…、S7中的相應開關以實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的此配置期間，可借助放大器470放大一個或一個以上信號。
[0049]隨后，AGC 486可將也指示具有GAIN〈2:0>的增益電平Gl的第二消息發送到控制邏輯480。響應于所述第二消息，選擇算法484可選擇組合值Al、…、A(Z-1)中的第二不同組合值。基于此選擇，控制邏輯480可提供并行輸出SXB[0:7]的第二值以實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的此第二配置期間，可借助放大器470放大一個或一個以上其它信號。 [0050]圖5圖解說明根據實施例的圖像傳感器系統500的元件。圖像傳感器系統500可包含圖像傳感器系統300的特征中的一些特征或全部特征。舉例來說，圖像傳感器系統500可包含分別對應于像素陣列305、控制電路320、讀出電路310及功能邏輯315的像素陣列505、控制電路520、讀出電路510及功能邏輯515。舉例來說，控制電路520可包含自動增益控制邏輯AGC 585以提供對應于AGC 486的功能性的功能性。控制電路520可進一步包含選擇邏輯580以提供對應于選擇算法482且在實施例中映射482的功能性的功能性。[0051]讀出電路510可包含像素陣列505的列Cl、…、CX中的每一者的相應列放大器電路。在實施例中，相應列放大器電路中的每一者包含電路100的特征-例如，其中控制電路520中所實施的控制邏輯130的功能性由列放大器電路共享。舉例來說，讀出電路510的相應列放大器電路可各自包含各自對應于支路126的相應支路575，及用于轉換借助相應支路575放大的信號的模/數轉換器邏輯ADC 565。
[0052]在根據實施例的說明性情景中，AGC 585及選擇邏輯580產生同時提供以配置讀出電路510中的所有列放大器的相應支路575中的每一者的全局控制信號SXB [7:0]。舉例來說，可針對圖像數據的每一幀產生一次控制信號SXB[7:0]的值，其中將相同值全局地施加到所有列放大器以針對特定幀讀出像素陣列505的每一行。可在每一幀或所觸發的幀期間產生多次控制信號SXB[7:0]，以使得可使用控制信號SXB[7:0]的第一值來讀出行的塊。在實施例中，可使用控制信號SXB[7:0]的第二值來讀出行的另一塊，其中此第二組值用于(舉例來說)仍實施與第一值的增益大致相同的增益-例如，大致相同的回饋電容-的支路575的不同配置。
[0053]圖6圖解說明根據實施例的圖像傳感器系統600的元件。圖像傳感器系統600可包含圖像傳感器系統300的特征中的一些特征或全部特征。舉例來說，圖像傳感器系統600可包含分別對應于像素陣列305、控制電路320、讀出電路310及功能邏輯315的像素陣列605、控制電路620、讀出電路610及功能邏輯615。舉例來說，控制電路620可包含自動增益控制邏輯AGC 685以提供對應于AGC 486的功能性的功能性。控制電路620可進一步包含選擇邏輯680以提供對應于選擇算法482且在實施例中映射482的功能性的功能性。
[0054]讀出電路610可包含像素陣列605的列Cl、…、CX中的每一者的相應列放大器電路。在實施例中，相應列放大器電路中的每一者包含電路100的特征-例如，其中控制電路620中所實施的控制邏輯130的功能性由列放大器電路所共享。舉例來說，讀出電路610的相應列放大器電路可各自包含各自對應于支路126的相應支路675，及用于轉換借助相應支路675放大的信號的模/數轉換器邏輯ADC 665。
[0055]AGC 685及選擇邏輯680可產生全局控制信號SXB [7:0]的不同值，所述不同值經由讀出電路610的讀出寄存器630、…、631、632的順序而連續地移位。圖7的時序圖700中展示根據實施例的此連續移位的實例。讀出寄存器630、…、631、632中的前四個讀出寄存器在圖7中表示為讀出寄存器RRO 630, RRl 720、RR2 730及RR4 740。
[0056]在根據實施例的說明性情景中，圖像傳感器系統600的初始化狀態包含將關于控制信號SXB[7:0]的默認值-例如“11111111”或1-加載到讀出寄存器630、…、631、632中的每一者中。在讀出第一行RY之前，AGC 685及選擇邏輯680可輸出關于控制信號SXB[7:0]的第一值A0，其中AO移位到RRO 630中。在于時間tl處讀出行RY期間，讀出寄存器630、720、730、740分別保持控制信號值A0、1、I及I。
[0057]在讀出第二行R(Y-1)之前，選擇邏輯680輸出控制信號SXB[7:0]的第二組值Al，所述第二組值移位到RRO 630中，而RRO 630的前述內容AO移位到RRl 720中。參考圖7，在于時間t2處讀出行R(Y-1)期間，讀出寄存器630、720、730、740分別保持控制信號值Al、A0、1及I。類似地，選擇邏輯680隨后可輸出控制信號SXB[7:0]的第三組值A2，其中在于時間t3處讀出行R(Y_2)期間，讀出寄存器630、720、730、740分別保持控制信號值A2、A1、AO及I。在實施例中，AO、Al、A2等中的兩者或兩者以上為各自指定支路675的相同總數目的不同值，所述支路用以個別地促成大致相同的回饋電容量。在實施大致相同的回饋電容中-例如，在實施大致相同的環路增益中-的變化允許在相應支路675內及/或跨越相應支路675的制作中的變化在處理多個圖像信號時被均和。
[0058]本文中描述用于提供信號放大的技術及架構。在以上說明中，出于闡釋的目的，陳述眾多特定細節以提供對一些實施例的透徹理解。然而，所屬領域的技術人員將明了，可在不具有這些特定細節的情況下實踐一些實施例。在其它例項中，以方塊圖形式展示若干結構及裝置以避免使說明模糊。
[0059]說明書中對“一個實施例”或“一實施例”的提及意指連同包含于本發明的至少一個實施例中的實施例一起所描述的特定特征、結構或特性。在說明書中的各個地方中出現的短語“在一個實施例中”未必全部指代相同實施例。
[0060]就算法及對計算機存儲器內的數據位的操作的符號表示而呈現本文中的詳細說明的一些部分。這些算法說明及表示是計算領域的技術人員用來最有效地向所屬領域的其它技術人員傳達其工作實質的手段。本文且一般來說將算法設想為能達到所期望結果的自相容的步驟序列。所述步驟是需要對物理數量進行物理操縱的步驟。通常(但未必)，這些數量采取能夠存儲、轉移、組合、比較及以其它方式操縱的電信號或磁信號的形式。已證明，主要出于常用的原因，將這些信號稱作位、值、元素、符號、字符、項、數字或類似物有時較為方便。
[0061]然而，應記住，所有這些術語及類似術語將與適當的物理數量相關聯，且僅為應用于這些數量的方便標記。除非從本文中的論述顯而易見另有具體陳述，否則應了解，在本說明通篇中，利用例如“處理”或“計算”或“運算”或“確定”或“顯示”或類似詞語的術語進行的論述指代計算機系統或類似電子計算裝置的如下動作及過程:將在計算機系統的寄存器及存儲器內的表示為物理(電子)數量的數據操縱且變換成在計算機系統存儲器或寄存器或其它此類信息存儲、傳輸或顯示裝置內的類似地表示為物理數量的其它數據。
[0062]一些實施例還涉及用于執行本文中的操作的設備。此設備可專門針對所需目的而構造，或其可包括通用計算機，所述通用計算機由存儲于所述計算機中的計算機程序來選擇性地激活或重新配置。此計算機程序可存儲于計算機可讀存儲媒體中，例如，但不限于:包含軟盤、光盤、CD-ROM及磁光盤的任何類型的磁盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)(例如，動態RAM(DRAM))、EPROM、EEPR0M、磁性或光學卡或者適合于存儲電子指令且耦合到計算機系統總線的任何類型的媒體。
[0063]術語“經連接”意指所連接項之間的直接電連接而不具有任何中間裝置。術語“經耦合”意指所連接項之間的直接電連接或經由一個或一個以上無源或有源中間裝置的間接連接。術語“電路”意指單個組件或耦合在一起以提供所期望功能的有源及/或無源的許多組件。術語“信號”意指至少一個電流、電壓、電荷、數據或其它信號。
[0064]本文中所呈現的算法及顯示并非與任何特定計算機或其它設備固有地相關。各種通用系統可與根據本文中的教示的程序一起使用，或者可證明便于構造用以執行所需方法步驟的更專門化設備。依據本文中的說明，多種這些系統的所需結構將顯而易見。另外，并非參考任何特定編程語言而描述一些實施例。將了解，可使用多種編程語言來實施如本文中所描述的此些實施例的教示。
[0065]除本文中所描述的內容之外，還可在不背離所揭示的本文實施例及實施方案的范圍的情況下對所述實施例及實施方案做出各種修改。因此，本文中的圖解及實例應理解為說明性意義而非限制性意義。本發明的范圍應僅參考所附權利要求書來衡量。
【權利要求】
1.一種電路,其包括: 多個支路，其各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關； 放大器，其用以:在所述電路的第一配置期間接收來自所述第一節點的第一信號；在所述電路的第二配置期間接收來自所述第一節點的第二信號；基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第三信號；及基于所述第二信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益 '及 控制邏輯，其用以:針對所述第一配置選擇所述多個支路的第一組合；基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；針對所述第二配置選擇所述多個支路的第二組合；及基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合。
2.根據權利要求1所述的電路，其中所述控制邏輯用以響應于指示參考環路增益的信號而從多個配置選擇所述第一組合，所述多個配置包含各自對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益的配置。
3.根據權利要求2所述的電路，其中所述多個配置中的每一者對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益。
4.根據權利要求1所述的電路，其中用以選擇所述第一配置的所述控制邏輯包含用以選擇開關狀態的第一組合的所述控制邏輯，所述開關狀態各自針對所述多個支路的所述開關中的相應一者。
5.根據權利要求1所述的電路，其中所述控制邏輯用以基于偽隨機選擇算法而從多個配置選擇所述第一組合。
6.根據權利要求1所述的電路，其中所述控制邏輯用以基于循環選擇算法而從多個配置選擇所述第一組合。
7.根據權利要求1所述的電路，其中所述多個支路包括2X個支路，其中X為正整數。
8.根據權利要求1所述的電路，所述多個支路的所述負載中的每一者具有阻抗特性的相應電平，其中所述阻抗特性的所述相應電平大致彼此相等。
9.根據權利要求8所述的電路，其中所述阻抗特性包含電容。
10.一種圖像傳感器系統,其包括: 像素陣列，其用以產生第一信號及第二信號； 電路，其耦合到所述像素陣列，所述電路包含: 多個支路，其各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關； 放大器，其用以:在所述電路的第一配置期間接收來自所述第一節點的第一信號；在所述電路的第二配置期間接收來自所述第一節點的第二信號；基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第三信號；及基于所述第二信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益 '及 控制邏輯，其用以:針對所述第一配置選擇所述多個支路的第一組合；基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；針對所述第二配置選擇所述多個支路的第二組合；及基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合。
11.根據權利要求10所述的圖像傳感器系統，其中所述控制邏輯用以響應于指示參考環路增益的信號而從多個配置選擇所述第一組合，所述多個配置包含各自對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益的配置。
12.根據權利要求11所述的圖像傳感器系統，其中所述多個配置中的每一者對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益。
13.根據權利要求10所述的圖像傳感器系統，其中用以選擇所述第一配置的所述控制邏輯包含用以選擇開關狀態的第一組合的所述控制邏輯，所述開關狀態各自針對所述多個支路的所述開關中的相應一者。
14.根據權利要求10所述的圖像傳感器系統，其中所述控制邏輯用以基于偽隨機選擇算法而從多個配置選擇所述第一組合。
15.根據權利要求10所述的圖像傳感器系統，其中所述控制邏輯用以基于循環選擇算法而從多個配置選擇所述第一組合。
16.—種在第一電 路處的方法,所述方法包括: 針對所述電路的第一配置選擇多個支路的第一組合，所述多個支路各自耦合到第一節點及第二節點，其中所述多個支路彼此并聯，所述多個支路中的每一者包含相應負載及相應開關； 基于所述第一組合的選擇而設定所述第一配置；在所述電路的第一配置期間，在放大器處接收來自所述第一節點的第一信號； 基于所述第一信號及所述第一配置的第一環路增益而在所述第二節點處提供第二信號; 針對所述電路的第二配置選擇所述多個支路的第二組合，其中所述第一組合不同于所述第二組合； 基于所述第二組合的選擇而設定所述第二配置，其中所述第一組合不同于所述第二組合； 在所述電路的第二配置期間，在所述放大器處接收來自所述第一節點的第三信號；及基于所述第三信號及所述第二配置的第二環路增益而在所述第二節點處提供第四信號，其中所述第一環路增益大致等于所述第二環路增益。
17.根據權利要求16所述的方法，其中響應于指示參考環路增益的信號而從多個配置選擇所述第一組合，所述多個配置包含各自對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益的配置。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述多個配置中的每一者對應于大致等于所述參考環路增益的相應環路增益。
19.根據權利要求16所述的方法，選擇所述第一配置包含選擇開關狀態的第一組合，所述開關狀態各自針對所述多個支路的所述開關中的相應一者。
20.根據權利要求16所述的方法，其中基于偽隨機選擇算法而從多個配置選擇所述第一組合。
【文檔編號】H04N5/378GK103686008SQ201310322171
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】徐志浩, 張光斌 申請人:全視科技有限公司