專利名稱：信號(hào)感測(cè)電路及其初始化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種信號(hào)感測(cè)電路，特別是關(guān)于一種具有互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體影像傳感器的信號(hào)感測(cè)電路及其初始化方法。
影像傳感器是用來將聚焦于影像傳感器上的光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。一般來說，影像傳感器是由數(shù)個(gè)排成陣列狀的感光元件所組成，當(dāng)光學(xué)影像聚焦于這些排列成陣列狀的感光元件上時(shí)，每個(gè)感光元件會(huì)分別依據(jù)其所感測(cè)到的光線強(qiáng)度，來產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)、不同大小的電信號(hào)。這些電信號(hào)將再進(jìn)一步處理，以便轉(zhuǎn)換成適合在顯示器上顯示的各種畫面。
一種眾所周知的影像感測(cè)器是一種電荷耦合器件，由于其工藝特殊，內(nèi)含CCD集成電路芯片價(jià)格高昂，除此之外，由于CCD需要時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步處理，且使用較高的工作電壓，因此，也會(huì)消耗較強(qiáng)的電力。相較于CCD影像傳感器，互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)主動(dòng)像素傳感器(APS)將控制、驅(qū)動(dòng)、信號(hào)處理線路都組合在單一感測(cè)芯片上，因此，擁有許多優(yōu)點(diǎn)，包括(1)采用較低的工作電壓，因此消耗的功率也較低；(2)其制程可與一般集成電路的制程組合在一起；(3)由于采用標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體工藝，一旦大量生產(chǎn)，其成本可望低于傳統(tǒng)的CCD元件。
雖然，互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體主動(dòng)像素傳感器擁有上述許多優(yōu)點(diǎn)，然而對(duì)大面積、高亮度的像素陣列而言，不同感光元件所感應(yīng)而產(chǎn)生的模擬信號(hào)會(huì)受到元件本身寄生效應(yīng)的干擾，而導(dǎo)致影像信號(hào)失算的現(xiàn)象。這種寄生效應(yīng)可能來自寄生電容、寄生電阻或是漏電流，也可能來自感光元件本身感光特性的不一致性。這種寄生效應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體元件而言，難以避免，但會(huì)大大降低影像信號(hào)的信號(hào)—雜信比，使影像品質(zhì)變差。因此，雜信問題互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體主動(dòng)像素傳感器性能良好與否的關(guān)鍵，也將會(huì)是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體主動(dòng)像素傳感器在技術(shù)上最需要克服的問題。上面所述的雜信主要包括下列幾項(xiàng)取樣影像數(shù)據(jù)時(shí)，所產(chǎn)生的kTC雜信；放大、影像信號(hào)時(shí)，所產(chǎn)生的1/f雜信；感光元件陣列中，每一行感光元件本身特性不一致，所造成的固定圖像雜信。
即使感光元件陣列中，每一行感光元件都接收到相同的光線強(qiáng)度，但是，由于各個(gè)感光元件本身元件特性的差異、漏電流的產(chǎn)生或是相關(guān)雙重取樣電路與互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器芯片內(nèi)部模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的比較器的不匹配，都將使各個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器在輸出端產(chǎn)生不同的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)陣列中每一行間的布線間距更緊靠時(shí)，不同行所對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器及雙重取樣電路間的操作差異會(huì)更加顯著。


圖1說明傳統(tǒng)的640×480互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體主動(dòng)像素傳感器芯片的結(jié)構(gòu)。影像傳感器核心陣列19是由多個(gè)排成兩維陣列狀的感光元件10組成，其中感光元件10的內(nèi)部電路將在圖2中說明。其中，列地址移位暫存器12的控制信號(hào)152來自時(shí)序與控制邏輯電路15，而列址移暫存器12本身則是連接到影像傳感器核心19陣列，并且利用地址線21一次定址一個(gè)列感光元件10。列地址移位暫存器12根據(jù)一事先設(shè)定好的圖框速率(Frame Rate)時(shí)序要求，一列一列地將影像傳感器核心陣列19中的諸條模擬信號(hào)讀入行線14。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，行線14的模擬信號(hào)將經(jīng)由現(xiàn)有的相關(guān)雙重取樣電路18進(jìn)入模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16再將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成代表感光元件10感受強(qiáng)度的數(shù)字信號(hào)。舉例來說，若采用八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，則將有256種不同的數(shù)值可用來代表模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16所接收到的模擬信號(hào)大小，而每一數(shù)值均代表著不同的感光強(qiáng)度，相關(guān)雙重取樣電路18的作用將在圖4中說明。時(shí)序控制邏輯15輸出數(shù)種不同的時(shí)序信號(hào)，包括相關(guān)雙重取樣電路18的切換信號(hào)151、列移位暫存器12的控制信號(hào)152以及移位暫存器13的控制信號(hào)153、154，以控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。
當(dāng)進(jìn)行感測(cè)時(shí)，被掃描的影像聚焦于影像傳感器核心19上，而且整個(gè)影像的各部分都有相對(duì)應(yīng)的感光元件10進(jìn)行感測(cè)，如圖2所示，每一感光元件10內(nèi)部均包括一個(gè)光電二極管20或是光電開關(guān)、雙載子光電晶體管等有類似功能的光感測(cè)元件。當(dāng)光線照射到這些光感測(cè)元件時(shí)，這些元件將產(chǎn)生相應(yīng)于光線強(qiáng)度的導(dǎo)通電流。
如圖2所示，在曝光周期剛開始時(shí)，讀取信號(hào)的低電位將關(guān)閉存取晶體管M3，因而隔離內(nèi)部行線24。重置信號(hào)來自于圖1中列地址移位暫存器12的輸出，當(dāng)重置信號(hào)在高位時(shí)，將啟動(dòng)重置晶體管M1，并使光電二極管20的電位被重置至VDD的電位。
當(dāng)重置信號(hào)在低位時(shí)，將關(guān)閉重置晶體管M1，并啟始曝光周期。光線的照射使得光電二極管20產(chǎn)生電流，此電流將使光電二極管20內(nèi)部的固有電容放電，因而降低節(jié)點(diǎn)P的電位。圖5的影像曝光時(shí)段自重置信號(hào)的下降緣開始至重置信號(hào)的上升緣結(jié)束。該影像曝光時(shí)段的長(zhǎng)短可依影像感測(cè)敏感度或是曝光控制的差異而有所不同。一旦曝光時(shí)間充分，讀取信號(hào)將啟動(dòng)存取晶體管M3，并使光電二極管20在端點(diǎn)P的電位通過源極輸出器M2、存取晶體管M3到達(dá)內(nèi)部行線24，并儲(chǔ)存在內(nèi)部行線24的另一端的電路(未顯示)中。由于源極輸出器M2本身的特性，內(nèi)部行線24所感測(cè)到的電位將比端點(diǎn)P的電位略低，該電位與端點(diǎn)P電位的差異與源極輸出器(晶體管)M2本身的特性有關(guān)，當(dāng)影像曝光時(shí)間結(jié)束時(shí)，同一列的重置晶體管M1再度被啟動(dòng)，并隨即啟動(dòng)源極輸出器M2，使位于光電二極管20陰極的端點(diǎn)P電位很快被拉升至VDD電壓。重置信號(hào)啟動(dòng)前后，端點(diǎn)C的電位將有所變化，假設(shè)變化量為ΔVc，相關(guān)雙重取樣電路18將可感測(cè)并計(jì)算ΔVc。相關(guān)雙重取樣18電路為現(xiàn)有技術(shù)，并非本發(fā)明重點(diǎn)，因此不予贅述。由于內(nèi)部行線24在不同時(shí)刻量得的電位值都已經(jīng)包括源極輸出器M2及存取晶體管M3所造成的電位偏移，因此源極輸出器M2及存取晶體管M3所造成端點(diǎn)C的電位偏移將不至于影響ΔVc的值。相關(guān)雙重取樣電路18計(jì)算得的ΔVc信號(hào)將隨即進(jìn)入模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16，以便轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。換句話說，真正的影像拾取分別是利用曝光時(shí)間結(jié)束時(shí)，重置信號(hào)啟動(dòng)后，測(cè)量在端點(diǎn)C的信號(hào)變化而完成的。
如圖3所示，其為圖1的八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16的電路圖。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16包括一個(gè)高增益比較器32、一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的邏輯門34、一個(gè)八比特二進(jìn)位計(jì)數(shù)器36及兩個(gè)反相器33、35。需要特別說明的是，本發(fā)明亦可以使用其他方式設(shè)置，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在圖3中，參考上升信號(hào)38輸入比較器的的非反相輸入端、來自相關(guān)雙重取樣電路的模擬信號(hào)31輸入比較器32的反相輸入端；時(shí)鐘信號(hào)39與反相器33的輸出端接到時(shí)鐘信號(hào)的邏輯門34的兩個(gè)輸入端。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程簡(jiǎn)述如下當(dāng)參考上升信號(hào)38開始增加、時(shí)鐘信號(hào)39開始啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器36就開始計(jì)數(shù)；當(dāng)參考上升信號(hào)38的值增加到與模擬信號(hào)31相同時(shí)，比較器32的輸出轉(zhuǎn)變，邏輯門34使時(shí)鐘信號(hào)39無法通過；當(dāng)計(jì)數(shù)器36停止計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器36的輸出值即代表模擬信號(hào)31相應(yīng)的數(shù)字值；這樣就完成了模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。圖3中，vramp-代表上升信號(hào)38的最低電位；Vranlp+代表上升信號(hào)38的最高電位。
請(qǐng)參考圖4，模擬信號(hào)31的路徑包括源極輸出器M2、存取晶體管M3、內(nèi)部行線24、相關(guān)雙重取樣電路18以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部的比較器32。不同的感光元件10中，源極輸出器M2及存取晶體管M3的元件特性不盡相同，因此對(duì)不同的感光元件10上的節(jié)點(diǎn)P而言，同樣的模擬信號(hào)在經(jīng)過源極輸出器M2及存取晶體管M3到達(dá)內(nèi)部行線24時(shí)，將形成大小不同的模擬信號(hào)值。但是，由于相關(guān)雙重取樣電路18的存在，使這些基于元件本身特性不同所造成的影響將被顯著降低。
如圖5所示，其表示兩相鄰列線上的像素感光元件，在讀取影像時(shí)的時(shí)序圖。S1、S2信號(hào)分別用來控制圖4中的相關(guān)雙重取樣電路40內(nèi)的S1、S2開關(guān)。圖5中的69.4微秒時(shí)間，其對(duì)應(yīng)頻率為30Hz圖框速率、480個(gè)列線，將在后面的描述中運(yùn)用到。
即使CMOS感測(cè)芯片19中每一行線均接收到相同的信號(hào)，由于元件本身的差異、漏電流或相關(guān)雙重取樣電路與比較器(內(nèi)含模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)之間線路的不匹配，也會(huì)造成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16輸出結(jié)果的不一致。當(dāng)陣列中每一行間的布線間距更小時(shí)，不同行所對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器及相關(guān)雙重取樣電路間的操作差異會(huì)更加顯著。
為了減輕相關(guān)雙重取樣電路40與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16之間寄生效應(yīng)所造成的影像失算現(xiàn)象，本發(fā)明提出以下方案。
本發(fā)明的目在于提供一種可減小寄生效應(yīng)的信號(hào)感測(cè)電路及其初始化方法，以使模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與雙重取樣電路間寄生效應(yīng)所造成的不良影響降到最低。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)措施本發(fā)明的以互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體工藝制造的主動(dòng)像素影像傳感器包括一個(gè)主要由光電二極管組成的二維像素陣列。當(dāng)光線照射在這些光電二極管上時(shí)，該二維像素陣列各行線上傳輸?shù)碾娦盘?hào)將隨光線強(qiáng)度的變化而改變；這些光電二極管所產(chǎn)生的模擬信號(hào)將先送至一個(gè)作為緩沖器用的源極輸出器(Source Follower)，再經(jīng)由一個(gè)存取信號(hào)用的晶體管耦接到陣列中相對(duì)應(yīng)的行線；行線的末端接有一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，會(huì)將這些行線所感測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明中所使用的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可能有許多種不同的形式，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)高增益比較器、一個(gè)八比特二進(jìn)位計(jì)數(shù)器，該八比特二進(jìn)位計(jì)數(shù)器與一個(gè)參考上升信號(hào)協(xié)調(diào)配合，而參考上升信號(hào)與一個(gè)特定時(shí)序信號(hào)同步。本發(fā)明采用一種特殊的時(shí)序信號(hào)，使所有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可在一個(gè)時(shí)框(TimeFralne)時(shí)間內(nèi)完成模擬/數(shù)字的信號(hào)轉(zhuǎn)換，這樣一來，同一列的感測(cè)元件都可以在這段時(shí)間內(nèi)將其分別感測(cè)到的光線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。該轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)將被送入另一個(gè)功能區(qū)塊(可以設(shè)置在該感測(cè)芯片內(nèi)，也可以設(shè)置在該感測(cè)芯片外)進(jìn)行進(jìn)一步處理，處理的時(shí)機(jī)可以依實(shí)際情況設(shè)計(jì)在該時(shí)段內(nèi)，也可以設(shè)計(jì)在其他時(shí)段。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在讀取第一條列線前，每一行線的雙重取樣電路輸入端的電位被設(shè)定至一參考值，然后，此值被每一行的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字值，最后輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將包括關(guān)于各個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和雙重取樣電路元件特性的信息，在每一列的像素陣列開始掃描影像數(shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將被用來作為每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部計(jì)數(shù)器的初始數(shù)據(jù)，以分別補(bǔ)償各個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器及雙重取樣電路在元件特性上的個(gè)別差異，這樣，在正式掃描影像時(shí)，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器及雙重取樣電路的主要寄生效應(yīng)將可以有效地補(bǔ)償，這些寄生效應(yīng)所衍生的影像失真程度也將可以減少。
本發(fā)明可具體敘述如下本發(fā)明的信號(hào)感測(cè)電路，包括一個(gè)信號(hào)感測(cè)陣列、一個(gè)信號(hào)處理電路；信號(hào)感測(cè)陣列，該陣列包括N行輸出線，以分別輸出N個(gè)模擬信號(hào)，其中N為大于1的整數(shù)；信號(hào)處理電路，具有N行輸入線，用以分別針對(duì)N個(gè)模擬信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的N個(gè)數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理電路包括N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以產(chǎn)生N個(gè)數(shù)字信號(hào)，每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始化程序期間，一預(yù)定的參考電壓耦合至信號(hào)處理電路的所有N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，以在每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一個(gè)對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值，在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以補(bǔ)償每個(gè)相對(duì)應(yīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)。
其中，所述信號(hào)處理電路還包括N個(gè)初始化電路，用以將每一補(bǔ)償值載入相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，以補(bǔ)償該計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
其中，所述信號(hào)處理電路還包括N個(gè)初始化電路，用以閂鎖每一個(gè)補(bǔ)償值并與相對(duì)應(yīng)的所述計(jì)數(shù)器輸出相加，以補(bǔ)償計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明的信號(hào)傳感器電路的初始化方法，包括下列步驟a、在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始化程序期間，將一個(gè)預(yù)定的參考電壓耦合至信號(hào)處理電路的所有N組模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，以在每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值；b、在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，將每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以平衡來自于信號(hào)處理電路內(nèi)元件之間的特性不一致性。
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下附圖簡(jiǎn)單說明圖1現(xiàn)有技術(shù)中，640×480互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體主動(dòng)像素傳感器芯片的電路框圖；圖2圖1的主動(dòng)像素感光元件10的電路圖及其在基本運(yùn)作時(shí)的時(shí)序圖；圖3圖1的八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16的電路框圖及其參考上升信號(hào)的時(shí)序圖；圖4現(xiàn)有技術(shù)中，模擬信號(hào)的傳遞路徑示意圖；圖5現(xiàn)有技術(shù)中，兩相鄰列線上的像素感光元件10在讀取影像時(shí)的時(shí)序圖6a本發(fā)明的一實(shí)施例簡(jiǎn)化后的電路圖，其可以降低寄生效應(yīng)所造成的影像失真現(xiàn)象；圖6b圖6a的實(shí)施例在操作時(shí)的時(shí)序圖；圖7a本發(fā)明的另一實(shí)施例簡(jiǎn)化后的電路圖，本實(shí)施例可以降低寄生效應(yīng)所造成的影像失真現(xiàn)象；圖7b圖7a的實(shí)施例在操作時(shí)的時(shí)序圖；圖8a本發(fā)明的又一實(shí)施例簡(jiǎn)化后的電路圖；本實(shí)施例可以降低寄生效應(yīng)所造成的影像失真現(xiàn)象；圖8b圖8a的實(shí)施例在操作時(shí)的時(shí)序圖；圖9八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16參考上升信號(hào)的時(shí)序圖；圖10本發(fā)明的一實(shí)施例中的初始化電路，該初始化電路可以對(duì)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。
如圖6a及圖6b的時(shí)序圖所示，在圖框(Frame)時(shí)隙(Time Slot)開始和該圖框的時(shí)間內(nèi)讀取第一條線的信號(hào)前，本發(fā)明針對(duì)每一行線做出一連串動(dòng)作。圖6b中，S1、S2在時(shí)間點(diǎn)t2、t3產(chǎn)生的脈沖與實(shí)際影像信號(hào)的取樣有關(guān)。本實(shí)施例在現(xiàn)有的開關(guān)S1、S2之外，特別提供了兩個(gè)額外的開關(guān)S3、S4。這兩個(gè)開關(guān)S3、S4是由圖6b中的信號(hào)開關(guān)S3、S4所控制，其目的是用來選擇性地提供不同的信號(hào)。
在時(shí)間點(diǎn)tla時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S3，使每一個(gè)內(nèi)部行線24的電位被下拉到電位VL。時(shí)間點(diǎn)tlb時(shí)，改動(dòng)開關(guān)S1，使電位VL儲(chǔ)存在相關(guān)雙重取樣電路40內(nèi)部差動(dòng)放大器60的反相輸入端(SIG)。在時(shí)間點(diǎn)tlc時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S4，使每一內(nèi)部行線24的電位被上拉到電位VH。請(qǐng)?zhí)貏e注意，當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)S1時(shí)，不可以啟動(dòng)開關(guān)S4。在一較佳實(shí)施例中，假設(shè)Vramp+為圖3中上升信號(hào)的最高電位、Vramp-為圖3中上升信號(hào)的最低電位、Vsh為一預(yù)定制程下可能由于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16及相關(guān)雙重取樣電路18的不當(dāng)匹配造成于正方向所允許的最大有效電壓偏移，則VH與VL的差位Vref通當(dāng)被設(shè)定成小于或等于(Vramp+)-(Vramp-)-Vsh。在時(shí)間點(diǎn)tld時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S2，使電位VT儲(chǔ)存在相關(guān)雙重取樣電路40內(nèi)部差動(dòng)放大器60的非反相輸入端(PRE)，假設(shè)每一相關(guān)雙重取樣電路的偏移電位可忽略，則時(shí)間tld后不久，陣列中每一行線中相關(guān)雙重取樣電路40的輸出Vrer值，將等于端點(diǎn)REF的電位VH減去端點(diǎn)SIG的電位VL。在此特別說明，為了對(duì)實(shí)際信號(hào)取樣，開關(guān)S2必須在M3啟動(dòng)之前就關(guān)掉。
圖7a、圖7b說明本發(fā)明的另一實(shí)施例。與圖6a類似，圖7a的電路可在相關(guān)雙重取樣電路40的輸出端產(chǎn)生Vref(＝VH-VL)電位，請(qǐng)參考圖7a、7b。在時(shí)間t1，同時(shí)啟動(dòng)開關(guān)S3、S4，則差動(dòng)放大器60的輸入端SIG、PRE上將分別產(chǎn)生電位VL、VH。假設(shè)每一相關(guān)雙重取樣電路18的偏移電位可忽略，則相關(guān)雙重取樣電路18的輸出電位將為Vref(＝VH-VL)。圖7b中，S1、S2在時(shí)間點(diǎn)t2、t3產(chǎn)生的脈沖，與實(shí)際影像信號(hào)的取樣有關(guān)。
相關(guān)雙重取樣電路18與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16都可能對(duì)行線信號(hào)造成不良的影響。假設(shè)相關(guān)雙重取樣電路18所造成的影響可以忽略，那么我們可以針對(duì)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16的部分做補(bǔ)償，請(qǐng)參考圖8a、圖8b。在時(shí)間點(diǎn)t1，啟動(dòng)開關(guān)S3，則偽影像信號(hào)Vref(＝VH-VL)將進(jìn)入每一行的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16。圖8b中，開關(guān)S1、S2在時(shí)間點(diǎn)t2、t3產(chǎn)生的脈沖與實(shí)際影像信號(hào)的取樣有關(guān)。
該等三種方法的任一種都可以使相關(guān)雙重取樣電路18輸出端的電位被轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字值。對(duì)圖6a而言，轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)是在tld后、t2前，對(duì)圖7a和7b而言，轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)則是在t1后、t2前。如果在每一行中，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的比較器的偏移電位、相關(guān)雙重取樣電路本身的元件特性均不相同，那么，即使是相同的Vref信號(hào)，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所輸出的數(shù)字值也會(huì)不同。
在每個(gè)圖框時(shí)段中，每一列的實(shí)際影像信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換前，本發(fā)明包括一段初始化期間，在這一段初始化期間，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16輸出值的二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)，將用來初始化該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部的計(jì)數(shù)器。換句話說，每一行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中計(jì)數(shù)器的初始值，將被用來降低不同行間，源自于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16元件本身及相關(guān)雙重取樣電路18特性不同所造成的信號(hào)失真現(xiàn)象。
在下面的例子中，假設(shè)無論是那一方向，最大允許輸出電位偏移量都是0.5伏特。必須了解的是，在實(shí)際狀況中，正向的Vsh值與逆向的Vsh值是不同的。將上升信號(hào)的上下限Vramp+及Vramp-值，設(shè)定為相差3.5伏特，這樣，輸入比較器32的模擬信號(hào)就會(huì)落入vramp+與Vramp-的區(qū)間范圍內(nèi)了。我們可以利用統(tǒng)計(jì)的方式，篩選掉元件本身差異在士0.5伏特區(qū)間以外的影像感測(cè)元件。利用選擇適當(dāng)?shù)墓に嚰捌毓鈺r(shí)程，可以設(shè)計(jì)端點(diǎn)C的電位差ΔVc的范圍為0.5到3伏特，任一方向的Vsh均為0.5伏特的元件。這樣，最后的輸出結(jié)果就不會(huì)大于3.5伏特或是小于0伏特。感應(yīng)到的光線強(qiáng)度最小(完全黑暗)時(shí)，ΔVc＝0.5伏特。舉例來說，本實(shí)施例在感測(cè)影像的過程中，時(shí)間點(diǎn)t2、t3的相對(duì)應(yīng)開關(guān)動(dòng)作完成后，若輸入相關(guān)雙重取樣電路的信號(hào)達(dá)到最大值3伏特，則輸出的模擬信號(hào)為3.5伏特；另一方面，若輸入相關(guān)雙重取樣電路的信號(hào)達(dá)到最小值0.5伏特，則輸出的模擬信號(hào)為0伏特。因此，在考率Vsh的影響之后，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16的輸出31的動(dòng)態(tài)范圍為0伏特到3.5伏特。
如果不采用本發(fā)明的方法，假設(shè)ΔVc＝3伏特、Vsh＝±0.5伏特，則八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16輸出端的輸出值VOCn、VOC+、VOC-將如下表。這些數(shù)值的差異正是本發(fā)明所試圖解決的問題。
VOC+＝11111111＝255(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于3.5伏特時(shí)…(1)VOCn＝11011010＝218(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于3伏特時(shí)…(2)VOC-＝10110110＝182(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于2.5伏特時(shí)…(3)在影像信號(hào)完成模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換前，本發(fā)明提供一初始化期間。在這一段初始化期間，本發(fā)明初始化模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，以降低不同行間，源自于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16及相關(guān)雙重取樣電路18特性不同所造成的差異。對(duì)每一圖框時(shí)段，讀取圖框中第一列之前，利用設(shè)定每一行的相關(guān)雙重取樣18或模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16的輸入端值為一參考電壓Vref，可初始化該計(jì)數(shù)器一次。
舉例而言，假設(shè)在初始化過程中，Vref＝(Vramp+)-(Vramp-)-Vsh＝3.5伏特-0.5伏特＝3伏特。則每一行的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，假設(shè)三條行線X、Y、Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果分別如方程式(4)、(5)、(6)所列，本發(fā)明利用方程式(4)、(5)、(6)的值取三進(jìn)位補(bǔ)數(shù)，如方程式(7)、(8)、(9)所列。
VOC+＝11111111＝255(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于3.5伏特時(shí)… (4)VOCn＝11011010＝218(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于3伏特時(shí)… (5)VOC-＝101101 10＝182(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于2.5伏特時(shí)…(6)行線X00000000＝0(十進(jìn)位)…………………………… (7)行線y00100101＝37(十進(jìn)位)………………………… (8)行線Z01001001＝73(十進(jìn)位)………………………… (9)該二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)值將分別用來初始化行線X、Y、Z相對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部的計(jì)數(shù)器。換句話說，本實(shí)施例在初始化過程結(jié)束后和影像信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換開始前，行線X、Y、Z相對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部計(jì)數(shù)器的值已經(jīng)分別被設(shè)定為0、37、73。在一實(shí)施例中，采用的是圖10的初始化線路。在本發(fā)明中，圖10的初始化線路的輸出端連接到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)的計(jì)數(shù)器。當(dāng)初始化過程進(jìn)行時(shí)，該初始化線路將初始化模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部的計(jì)數(shù)器。請(qǐng)參考圖10，鎖存致能(Latch-Enable)信號(hào)用來將計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)暫存在初始化線路的鎖存器中。SCTR信號(hào)是用來啟動(dòng)鎖存器的輸出端(IS0、IS1…IS7)，以事先載入計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)。
由于在正式掃描影像前，每一行線模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16內(nèi)部計(jì)數(shù)器的值都已經(jīng)完成初始化動(dòng)作，因此，源自于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器本身寄生效應(yīng)所導(dǎo)致的不一致可以降低到影響最小的程度。
例如，在針對(duì)影像信號(hào)取樣時(shí)，若行線X、Y、Z的電位ΔVc均為3伏特，則行線X的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為0+255＝255；行線Y的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為37+218＝255；行線Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為73+182＝255。換個(gè)方式來說，在對(duì)影像信號(hào)取樣時(shí)，若不采用本發(fā)明所提供的方法，則對(duì)ΔVc均為3伏特的情況而言，行線X、Y、Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將分別如(1)、(2)、(3)所示，為255、218、182。相對(duì)的，若采用本發(fā)明所提供的方法，則行線X、Y、Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將均為255，因此可以達(dá)到所有行線輸出特性一致的要求。
同樣，如果不采用本發(fā)明的方法，假設(shè)ΔVc＝3伏特、Vsh＝±0.5伏特，且假設(shè)八比特模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器16輸出端的輸出值VOCn、VOC+、VOC-如下VOC+＝01001001＝73(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于1伏特時(shí)…(10)VOCn＝00100100＝36(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于0.5伏特時(shí)…(11)VOC-＝00000000＝0(十進(jìn)位)…相對(duì)應(yīng)于0伏特時(shí)…(12)利用本發(fā)明，在針對(duì)影像信號(hào)取樣時(shí)，若行線X、Y、Z的電位ΔVc均為0.5伏特，則行線X的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為0+73＝73；行線Y的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為37+36＝73；行線Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將為73+0＝73。換個(gè)方式來說，在對(duì)影像信號(hào)取樣時(shí)，若不采用本發(fā)明所提供的方法，則對(duì)ΔVc均為0.5伏特的情況而言，行線X，、Y、Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將分別如(10)、(11)、(12)所示，為73、36、0。若采用本發(fā)明所提供的方法，則行線X、Y、Z的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值將均為73，因此，可以達(dá)到所有行線輸出特性一致的要求。
若在實(shí)際運(yùn)用上要求更高的解析度，可以利用高于八比特的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器來達(dá)到目的。除了圖3所示的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之外，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，亦可以采用其他不同種類的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下效果本發(fā)明的影像信號(hào)感測(cè)電路及其初始化方法可減小寄生效應(yīng)，以使模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與雙重取樣電路間寄生效應(yīng)所造成的不良影響降到最低。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例是針對(duì)CMOS的應(yīng)用而言，但是本發(fā)明亦可應(yīng)用在其他利用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器陣列并且要求信號(hào)輸出特性一致的電路上。
本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)公開，并詳細(xì)說明如上，但其并非用以限定本發(fā)明。
例如，可以不采用圖9的初始化線路來初始化模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，而改用下述的方式在每個(gè)圖框的初始化過程中取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出值的補(bǔ)數(shù)，以取得初始值；將該初始值存放在數(shù)據(jù)鎖存電路；在捕捉影像信號(hào)時(shí)，利用一個(gè)額外的加法器線路將該初始值加至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端，以補(bǔ)償行線間元件特性的不一致。熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士可以察知本發(fā)明并不限于CMOS傳感器的應(yīng)用，本發(fā)明可采用不同形式的傳感器10而應(yīng)用于各種不同的信號(hào)感測(cè)裝置，例如溫度感測(cè)、壓力感測(cè)等涉及物理變化或化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用。
上述內(nèi)容是利用實(shí)施例說明本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，即使有人在本發(fā)明構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，仍應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)感測(cè)電路，包括一個(gè)信號(hào)感測(cè)陣列、一個(gè)信號(hào)處理電路；其特征在于信號(hào)感測(cè)陣列包括N行輸出線，以分別輸出N個(gè)模擬信號(hào)，其中N為大于1的整數(shù)；信號(hào)處理電路具有N行輸入線，用以分別針對(duì)N個(gè)模擬信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的N個(gè)數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理電路包括N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以產(chǎn)生N個(gè)數(shù)字信號(hào)，每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始化程序期間，一預(yù)定的參考電壓耦合至信號(hào)處理電路的所有N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，以在每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一個(gè)對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值，在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以補(bǔ)償每個(gè)相對(duì)應(yīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)處理電路還包括N個(gè)初始化電路，用以將每一補(bǔ)償值載入相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，以補(bǔ)償所述計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)處理電路還包括N個(gè)用以閂鎖每一個(gè)補(bǔ)償值并與相對(duì)應(yīng)的所述計(jì)數(shù)器輸出相加的初始化電路，以補(bǔ)償計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)處理電路還包括N個(gè)取樣電路，其分別連接于所述信號(hào)處理電路的N行輸入線，每一個(gè)取樣電路用以針對(duì)所述N個(gè)模擬信號(hào)的每一組，分別產(chǎn)生相應(yīng)的取樣后的模擬信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述每個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，第一輸入端接收一參考上升信號(hào)，第二輸入端接收取樣后的模擬信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述每一個(gè)取樣電路包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，在初始化程序期間，所述參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的第一輸入端及第二輸入端之間，以在所述每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，在所述初始化程序期間，所述預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)所述取樣電路的輸出端，以在所述每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)陣列為一個(gè)影像感測(cè)陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述預(yù)定參考電壓值相當(dāng)于(Vramp+)-(vramp-)-Vsh，其中Vsh的值大于或等于所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所造成的偏移電位值，Vralnp+為參考上升信號(hào)的上限值，Vramp-為參考上升信號(hào)的下限值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述補(bǔ)償值為初始化期間，所述預(yù)定的參考電壓輸入所述信號(hào)處理電路時(shí)，相對(duì)應(yīng)的所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值的二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體式的影像傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號(hào)感測(cè)電路，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)單片互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體式的影像傳感器。
13.一種信號(hào)傳感器電路的初始化方法，其特征在于，包括下列步驟a、在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始化程序期間，將一個(gè)預(yù)定的參考電壓耦合至信號(hào)處理電路的所有N組模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值；b、在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，將每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以平衡來自于信號(hào)處理電路內(nèi)元件之間的特性不一致性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟b還包括以下步驟以N個(gè)初始化線路將每一個(gè)補(bǔ)償值載入相對(duì)應(yīng)的所述計(jì)數(shù)器，以補(bǔ)償計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟b還包括以下步驟以N個(gè)初始化線路閂鎖所述補(bǔ)償值，并與相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器輸出相加，以補(bǔ)償計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步驟a之前還包括以下步驟以N個(gè)取樣電路取樣所述N個(gè)模擬信號(hào)的每一組，以分別產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的取樣后的模擬信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器均包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，第一輸入端接收一個(gè)參考上升信號(hào)，第二輸入端接收所述取樣后的模擬信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述步驟a還包括以下步驟在初始化程序期間，將所述預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的第一輸入端及第二輸入端之間，以在每一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一個(gè)對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述步驟a還包括以下步驟在初始化程序期間，將所述預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的輸出端，以在每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)陣列為一個(gè)影像感測(cè)陣列。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的參考電壓值相當(dāng)于(Vramp+)-(Vramp-)-Vsh，其中Vsh的值大于或等于所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所造成的偏移電位值，Vralnp+所述參考上升信號(hào)的上限值，Vramp-為所述參考上升信號(hào)的下限值。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償值為初始化程序期間，所述預(yù)定的參考電壓輸入所述信號(hào)處理電路時(shí)，相對(duì)應(yīng)的所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值的二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體式的影像傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)單片互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體式的影像傳感器。
25.一種用于一個(gè)信號(hào)感測(cè)電路中的信號(hào)處理電路，其特征在于，包括一個(gè)信號(hào)感測(cè)電路，信號(hào)感測(cè)電路包括N行輸出線，用以分別輸出N個(gè)模擬信號(hào)；該信號(hào)處理電路，包括N行輸入線，用以分別針對(duì)N個(gè)模擬信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的N個(gè)數(shù)字信號(hào)，信號(hào)處理電路包括N個(gè)包括一計(jì)數(shù)器的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以分別產(chǎn)生該N個(gè)數(shù)字信號(hào)，其中，在N組數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始程序期間，一預(yù)定的參考電壓耦合至該信號(hào)處理電路的所有N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，以在每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值，并在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以平衡來自于信號(hào)處理電路內(nèi)元件之間的特性不一致性。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，還包括N個(gè)初始化電路，用以將每一補(bǔ)償值載入相對(duì)應(yīng)的所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，還包括N個(gè)初始化電路，用以閂鎖每一補(bǔ)償值，并與相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器輸出相加，以補(bǔ)償所述計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，還包括N個(gè)取樣電路，其連接于信號(hào)處理電路的N行輸入線，每一取樣電路用以針對(duì)所述N組模擬信號(hào)的每一組，分別產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的取樣后模擬信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述每個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，第一輸入端接收一參考上升信號(hào)，第二輸入端接收所述取樣后模擬信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述每一取樣電路包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，在初始化程序期間，預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的第一輸入端及第二輸入端之間，以在每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一個(gè)對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)影像感測(cè)陣列。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述參考電壓的值相當(dāng)于(Vramp+)-(Vramp-)-Vsh，其中Vsh的值大于或等于所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所造成的偏移電位值，vramp+為參考上升信號(hào)的上限值，Vramp-為參考上升信號(hào)的下限值。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述補(bǔ)償值為初始程序期間，所述預(yù)定的參考電壓輸入信號(hào)處理電路時(shí)，相對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值的二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)。
34.一種在一包括一信號(hào)感測(cè)電路和一信號(hào)處理電路的信號(hào)感測(cè)器電路中，用以初始化該信號(hào)處理電路內(nèi)部N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的每個(gè)計(jì)數(shù)器的方法，該感測(cè)電路具有N行輸出線，用以感測(cè)并分別輸出N個(gè)模擬信號(hào)，該信號(hào)處理電路，具有N行輸入線，包括N個(gè)分別內(nèi)含一計(jì)數(shù)器的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生該相對(duì)應(yīng)的N個(gè)數(shù)字信號(hào)，該方法包括下列步驟(i)在該N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前的初始化程序期間，將一預(yù)定的參考電壓輸入所述信號(hào)處理電路的所有N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，以得到每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值；(ii)在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化，以平衡來自于N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器元件間的不一致性。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述步驟(ii)還包括以下步驟以N個(gè)初始化線路將每一補(bǔ)償值載入相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，以補(bǔ)償該計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述步驟(ii)還包括以下步驟以N個(gè)初始化線路鎖存所述補(bǔ)償值，并與相對(duì)應(yīng)的所述計(jì)數(shù)器輸出相加，以補(bǔ)償計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，在所述步驟(i)前還包括以下步驟以N個(gè)取樣電路取樣N個(gè)模擬信號(hào)的每一組，以分別產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的取樣后模擬信號(hào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述每組模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器均包括一個(gè)第一輸入端及一個(gè)第二輸入端，第一輸入端接收一個(gè)參考上升信號(hào)，第二輸入端接收所述取樣后模擬信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述步驟(i)還包括以下步驟在初始化程序期間，將所述預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的第一輸入端及第二輸入端之間，以在每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述步驟(i)還包括以下步驟在初始化程序期間，將預(yù)定參考電壓施加在每個(gè)取樣電路的輸出端，以在所述每一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端得到一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)感測(cè)電路為一個(gè)影像感測(cè)電路。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述參考電壓的值相當(dāng)于(Vramp+)-(Vramp-)-Vsh，其中Vsh的值大于或等于所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器所造成的偏移電位值，Vramp+為參考上升信號(hào)的上限值，Vramp-為參考上升信號(hào)的下限值。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償值為初始化程序期間所述預(yù)定的參考電壓輸入所述信號(hào)處理電路時(shí)，相對(duì)應(yīng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字值的二進(jìn)位補(bǔ)數(shù)。
全文摘要
一種信號(hào)感測(cè)電路及其初始化方法，本電路包括一信號(hào)感測(cè)陣列，其包括N行輸出線；一信號(hào)處理電路，具有N行輸入線，以分別產(chǎn)生N個(gè)數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理電路包括N個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器包括一計(jì)數(shù)器，參考電壓耦合至N個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入端，每一轉(zhuǎn)換器輸出一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值，在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，每一計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化。本方法包括下列步驟a、在初始化程序期間，將一參考電壓耦合至所有N組轉(zhuǎn)換器的輸入端，每一轉(zhuǎn)換器輸出一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值；b、在N個(gè)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生之前，將每一轉(zhuǎn)換器內(nèi)的計(jì)數(shù)器以相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值初始化。本發(fā)明可減小寄生效應(yīng)，以使其造成的不良影響降到最低。
文檔編號(hào)H04N1/03GK1394072SQ01119949
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
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