專利名稱：偏移消除電路、采樣電路以及圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例實施例涉及偏移消除電路、采樣電路以及圖像傳感器。更具體地講，示例實施例涉及能夠消除單位單元(unit cell)的偏移的偏移消除電路、采樣電路以及圖像傳感器。
背景技術(shù)：
在包括通過感測有效的物理量(例如，光強、溫度、質(zhì)量、時間等)輸出電信號的單位單元陣列的傳感器裝置中，由于環(huán)境條件的差異(例如，工藝變化、電壓變化、溫度變化等)導致在單位單元之間會存在偏移。因為這樣的偏移，傳感器裝置的精度會降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例實施例，一種偏移消除電路包括去耦電容器、緩沖器和反饋電路。去耦電容器具有第一電極和第二電極，第一電極連接到單位單元，單位單元基于單位單元的狀態(tài)輸出復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一。緩沖器連接到第二電極。反饋電路連接到第二電極和緩沖器的輸出端。反饋電路接收參考電壓，將參考電壓提供給第二電極以將與第一電壓相應的電荷存儲到去耦電容器。第一電壓與復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應。在一些實施例中，當單位單元輸出數(shù)據(jù)電壓時，緩沖器可輸出與數(shù)據(jù)電壓和第一電壓之間的電壓差相應的第二電壓。在一些實施例中，緩沖器可包括晶體管，具有連接到第二電極的柵極、連接到第一供電電壓的漏極、連接到緩沖器的輸出端的源極；電流源，連接在緩沖器的輸出端和第二供電電壓之間。在一些實施例中，緩沖器可包括放大器，具有連接到第二電極的非反相輸入端、 連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端。在一些實施例中，反饋電路可包括放大器，具有被施加參考電壓的非反相輸入端、連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端；第一開關(guān)，被構(gòu)造為控制第二電極和所述放大器之間的連接。在一些實施例中，當單位單元輸出復位電壓時，第一開關(guān)可在預定時間段期間將第二電極連接到所述放大器。在一些實施例中，反饋電路還可包括放大器偏移電容器，具有連接到所述放大器的反相輸入端的第三電極和第四電極；第二開關(guān)，被構(gòu)造為控制第四電極和緩沖器的輸出端之間的連接；第三開關(guān)，被構(gòu)造為控制第四電極和所述放大器的非反相輸入端之間的連接；第四開關(guān)，被構(gòu)造為控制所述放大器的反相輸入端和所述放大器的輸出端之間的連接。
在一些實施例中，放大器偏移電容器可存儲與第三電壓相應的電荷，第三電壓可與所述放大器的輸出電壓和參考電壓之間的電壓差相應。
在一些實施例中，第一開關(guān)和第二開關(guān)可由第一開關(guān)信號控制，第三開關(guān)和第四開關(guān)可由第二開關(guān)信號控制。根據(jù)示例實施例，一種采樣電路包括偏移消除電路和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。偏移消除電路基于單位單元的狀態(tài)從單位單元接收復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一，接收參考電壓，并且包括去耦電容器，去耦電容器存儲與第一電壓相應的電荷。第一電壓與復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應。偏移消除電路基于數(shù)據(jù)電壓和第一電壓產(chǎn)生第二電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作，信號轉(zhuǎn)換操作將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器還可被構(gòu)造為執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作，參考轉(zhuǎn)換操作將參考電壓轉(zhuǎn)換為參考數(shù)字輸出信號。在一些實施例中，去耦電容器可具有第一電極和第二電極，第一電極連接到單位單元。偏移消除電路還可包括緩沖器，連接到第二電極；反饋電路，連接到第二電極和緩沖器的輸出端。反饋電路可接收參考電壓，可將參考電壓提供給第二電極以將與第一電壓相應的電荷存儲到去耦電容器。在一些實施例中，偏移消除電路和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器可共享放大器。在一些實施例中，偏移消除電路還可包括放大器偏移電容器以存儲所述放大器的偏移。根據(jù)示例實施例，一種圖像傳感器包括多個單位像素、多個偏移消除電路、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元。所述多個單位像素以具有多個行和多個列的矩陣形式被布置。所述多個單位像素基于所述多個單位像素的狀態(tài)輸出多個復位電壓和多個數(shù)據(jù)電壓。所述多個偏移消除電路連接到所述多個單位像素。所述多個偏移消除電路接收參考電壓，并包括分別存儲與多個第一電壓相應的電荷的多個去耦電容器。每個第一電壓與多個復位電壓中相應的一個和參考電壓之間的電壓差相應。所述多個偏移消除電路分別基于多個數(shù)據(jù)電壓和所述多個第一電壓產(chǎn)生多個第二電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為多個數(shù)字輸出信號。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元可包括分別連接到多個列的多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。所述多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器可被構(gòu)造為基本同時將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為所述多個數(shù)字輸出信號。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元可包括一個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器可被構(gòu)造為順序地將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為所述多個數(shù)字輸出信號。在一些實施例中，所述多個單位像素中的至少兩個可共享復位晶體管、驅(qū)動晶體管、選擇晶體管中的至少一個。在一些實施例中，圖像傳感器還可包括多個另外的偏移消除電路，分別連接到所述多個列。所述多個單位像素的第一行和所述多個單位像素的第二行被構(gòu)造為基本同時分別將多個數(shù)據(jù)電壓輸出到所述多個偏移消除電路和所述多個另外的偏移消除電路。在一些實施例中，所述多個偏移消除電路和所述多個另外的偏移消除電路可接收基本相同的參考電壓。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，示意性的非限制的示例實施例將會被更清楚地理解。圖1是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的框圖。圖2是示出這樣示例的示圖，在該示例中，圖1的偏移消除電路連接到單元陣列。圖3是示出圖2的單元陣列的輸出的范圍和采樣范圍的示圖。圖4是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。圖5是用于描述圖4的偏移消除電路的操作的時序圖。圖6是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。圖7是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。圖8是用于描述圖7的偏移消除電路的操作的時序圖。圖9A至圖9C是用于描述圖7的偏移消除電路的操作的電路圖。圖10是示出根據(jù)示例實施例的消除偏移的方法的流程圖。圖11是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的框圖。圖12是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖13是用于描述圖12的采樣電路的操作的時序圖。圖14是用于描述圖12的采樣電路的操作的時序圖。圖15是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖16是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖17是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖18是用于描述圖17的采樣電路的操作的時序圖。圖19是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖20是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。圖21是示出根據(jù)示例實施例的對信號進行采樣的方法的流程圖。圖22是示出根據(jù)示例實施例的對信號進行采樣的方法的流程圖。圖23是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。圖M是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。圖25A至圖25D是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的單位像素的電路圖。圖沈是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的單位像素和偏移消除電路的電路圖。圖27是用于描述圖沈中示出的單位像素和偏移消除電路的操作的時序圖。圖觀是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖。圖四是用于描述圖觀中示出的共享的單位像素和偏移消除電路的操作的時序圖。圖30是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖。圖31是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。圖32是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖31的圖像傳感器中的單位像素和偏移消除電路的電路圖。
圖33是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖31的圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖。圖34是示出根據(jù)示例實施例的包括圖像傳感器的數(shù)字相機的框圖。圖35是示出根據(jù)示例實施例的包括圖像傳感器的計算系統(tǒng)的框圖。圖36是示出在圖35的計算系統(tǒng)中使用的接口的示例的框圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖更充分地描述不同的示例實施例，其中，一些示例實施例在附圖中示出。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式被實現(xiàn)，不應被解釋為限于在此闡述的示例實施例。在附圖中，為了清楚可能夸大層和區(qū)域的大小和相對大小。應該理解，當元件或?qū)颖环Q作在另一元件或?qū)印爸稀?、“連接”或“結(jié)合”到另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌赡苤苯釉谒隽硪辉驅(qū)又?、連接或結(jié)合到所述另一元件或?qū)樱蛘呖赡艽嬖谥虚g元件或?qū)?。相反，當元件被稱作“直接”在另一元件或?qū)印爸稀?、“直接連接”或“直接結(jié)合”到另一元件或?qū)訒r，不存在中間元件或?qū)?。相同的標號始終代表相同的元件。在這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項的任何或全部組合。應該理解，盡管在這里可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述不同的元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分。因此，在不脫本發(fā)明構(gòu)思的教導的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、 組件、區(qū)域、層或部分?？臻g相對術(shù)語(例如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…之上”、“上面的”
等)可在這里使用以便于說明書來描述在附圖中示出的一個元件或特征與另外的元件或特征的關(guān)系。應該理解，空間相對術(shù)語是為了包括除了附圖中描述的方位之外的在使用或運行中的裝置的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他部件或特征 “之下”或“下方”的部件將隨后被定位為在所述其他部件或特征“之上”。因此，示例性術(shù)語 “在…下方”可包括上面和下面兩種方位?？蓪⒀b置朝向另外的方位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并相應地解釋在這里使用的空間相對的描述符。在這里使用的術(shù)語僅用于描述特定示例實施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明構(gòu)思。這里使用的單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文另有清楚的指示。還應該理解， 當在本說明書中使用術(shù)語“包括”和/或“包含”時，其表示存在敘述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。參照作為理想化的示例實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意性示意圖的剖面圖，在這里描述示例實施例。同樣地，預計會出現(xiàn)例如由制造技術(shù)和/或公差引起的示意圖的形狀的變化。因此，示例實施例不應被解釋為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而將包括例如由制造產(chǎn)生的形狀的偏差。例如，示出為矩形的注入?yún)^(qū)域在其邊緣通常具有圓形或彎曲特性和 /或注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元改變。同樣地，通過注入形成的埋區(qū)可能導致在埋區(qū)和通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的一些注入。因此，在附圖中示出的區(qū)域?qū)嶋H上是示意性的，所述區(qū)域的形狀不是為了示出裝置的區(qū)域的實際形狀，也不是為了限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學術(shù)語)具有與該發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。還應該理解，除非這里明確定義，否則諸如在常用詞典中定義的術(shù)語應被解釋為具有與所述術(shù)語在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，而不應被理想化或過于形式化地理解。圖1是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的框圖，圖2是示出這樣示例的示圖， 在該示例中，圖1的偏移消除電路連接到單元陣列，圖3是示出圖2的單元陣列的輸出的范圍和采樣范圍的示圖。參照圖1，偏移消除電路100包括去耦電容器110、緩沖器120、反饋電路130。去耦電容器110的第一電極El可連接到單位單元200。單位單元200可在感測之前輸出作為單元電壓VC的復位電壓，在感測之后輸出作為單元電壓VC的數(shù)據(jù)電壓。復位電壓和數(shù)據(jù)電壓可不具有AC成分，并且可以僅具有DC成分。例如，單位單元200可以是通過感測物理量(例如，光強、溫度、質(zhì)量、時間等)輸出電信號的傳感器的元件。緩沖器120可連接到去耦電容器110的第二電極E2。緩沖器120可以是輸出第二電極E2的電壓作為輸出電壓VOUT的電壓緩沖器。例如，緩沖器120可具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。反饋電路130可具有連接到緩沖器120的輸出端的輸入端和連接到去耦電容器 110的第二電極E2的輸出端。反饋電路130可從外部電路(未示出)接收參考電壓VREF。 當單位單元200輸出復位電壓作為單元電壓VC時，反饋電路130可向去耦電容器的第二電極E2提供參考電壓VREF，直到輸出電壓VOUT達到參考電壓VREF。因此，去耦電容器110 可存儲與第一電壓Vl相應的電荷，第一電壓Vl可對應于從單位單元200接收的復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差。參照圖2，多個偏移消除電路101、102、103分別連接到包括多個單位單元201、 202,203的單元陣列300的多個列。在一些實施例中，單元陣列300可包括測量光強的圖像傳感器、測量溫度的溫度傳感器、測量質(zhì)量的質(zhì)量傳感器、感測X光的X光檢測裝置、感測反射的光的掃描儀等。盡管圖2示出單元陣列300包括以對應于一行的一維陣列布置的多個單位單元201、202、203，但是在一些實施例中，單元陣列300可包括以二維矩陣形式布置的多個單位單元，或者可包括以三維陣列布置的多個單位單元。參照圖2和圖3，當包括在單元陣列300中的多個單位單元201、202、203輸出多個復位電壓作為多個單元電壓vc_l、VC_2、VC_N時，所述多個復位電壓可彼此不同，并且可具有具有預定范圍的偏移310。因為所述多個復位電壓具有偏移310，因此多個單位單元201、 202、203可針對相同的物理量輸出不同的數(shù)據(jù)電壓。例如，在第一單位單元201輸出最小復位電壓，第二單位單元202輸出最大復位電壓的情況下，針對相同的物理量，從第一單位單元201輸出的數(shù)據(jù)電壓的范圍321與從第二單位單元202輸出的數(shù)據(jù)電壓的范圍322不同，第一單位單元201的數(shù)據(jù)電壓比第二單位單元202的數(shù)據(jù)電壓低偏移310。因此，由于偏移310，傳感器裝置的精度會降低。此外，當?shù)诙鞲衅餮b置的采樣增益增加時，第二傳感器裝置的采樣范圍330降低，在采樣增益較高的情況下，偏移301可占據(jù)采樣范圍330的大部分。因此，如果傳感器裝置不包括多個偏移消除電路101、102、103，則傳感器裝置會僅輸出所述偏移作為感測的電信號，并且不會正確地工作。參照圖1，當單位單元200輸出復位電壓作為單元電壓VC時，復位電壓可被施加到去耦電容器110的第一電極E1。反饋電路130可將參考電壓VREF施加到第二電極E2。因此，去耦電容器110可存儲與第一電壓Vl ( S卩，復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差) 相應的電荷。復位電壓不僅可包括期望的復位電壓，而且可包括偏移，第一電壓Vl可以是期望的復位電壓與所述偏移之和減去參考電壓VREF。數(shù)據(jù)電壓不僅可包括期望的數(shù)據(jù)電壓 (即，期望的復位電壓與感測電壓之和)，而且可包括偏移。當單位單元200輸出數(shù)據(jù)電壓時，偏移消除電路100可產(chǎn)生第二電壓，第二電壓對應于數(shù)據(jù)電壓與第一電壓Vl之間的電壓差。因為第二電壓是數(shù)據(jù)電壓減去第一電壓Vl，因此可通過從期望的數(shù)據(jù)電壓減去期望的復位電壓，并將參考電壓VREF與相減的結(jié)果(即，感測電壓)相加，來計算第二電壓，從而可不包括偏移。因此，如果使用作為參考點的參考電壓VREF將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號，則與消除了偏移的感測電壓相應的數(shù)字值可作為數(shù)字輸出信號被輸出。再次參照圖2，因為多個偏移消除電路101、102、103消除了從多個單位單元201、 202,203輸出的多個單元電壓VC_1、VC_2、VC_N的偏移，因此多個輸出電壓V0UT_1、V0UT_2、 V0UT_N可以分別是期望的數(shù)據(jù)電壓和期望的復位電壓之間的電壓差(即，感測電壓)與參考電壓VREF之和。即，可在多個輸出電壓V0UT_1、V0UT_2、V0UT_N中消除多個單位單元 201、202、203 的偏移。圖4是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。參照圖4，偏移消除電路IOOa包括去耦電容器110、緩沖器120a、反饋電路130a。緩沖器120a可被實現(xiàn)為包括晶體管121a和電流源12 的源極跟隨器。晶體管 121a可具有連接到去耦電容器110的第二電極E2的柵極、連接到第一供電電壓VDD的漏極、連接到緩沖器120a的輸出端的源極。電流源12 可連接在緩沖器120a的輸出端和第二供電電壓(例如，接地電壓)之間。在一些實施例中，可使用無源元件(例如，電阻器) 和/或有源元件(例如，晶體管)來實現(xiàn)電流源12加。實現(xiàn)為源極跟隨器的緩沖器120a可具有大約1的電壓增益。反饋電路130a可包括開關(guān)131和放大器132。開關(guān)131的一端可連接到去耦電容器110的第二電極E2，開關(guān)131的另一端可連接到放大器132的輸出端。開關(guān)131可響應于開關(guān)信號SWS控制去耦電容器110的第二電極E2與放大器132的輸出端之間的連接。 放大器132可具有非反相輸入端，從外部電路(未示出)被施加參考電壓VREF ；反相輸入端，連接到換傳感器120a的輸出端；輸出端，連接到開關(guān)131。當開關(guān)131被接通時，放大器132可將參考電壓VREF提供給去耦電容器110的第二電極E2，從而輸出電壓VOUT可達到參考電壓VREF。圖5是用于描述圖4的偏移消除電路的操作的時序圖。參照圖4和圖5，即使多個單位單元感測到相同的物理量，從多個單位單元輸出的單元電壓VC可分布在范圍310內(nèi)。即，預定偏移310可存在于最大單元電壓VC_MAX和最小單元電壓VC_MIN之間。當復位電壓被輸出為一個單元電壓VC時，復位電壓被施加到去耦電容器110的第一電極E1。當開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平時，開關(guān)131響應于開關(guān)信號SWS被接通。如果開關(guān)131被接通，則放大器132可基于輸出電壓VOUT與參考電壓VREF之間的電壓差向去耦電容器110提供電荷，直到輸出電壓VOUT達到參考電壓VREF。因此，去耦電容器110 可存儲與第一電壓Vl相應的電荷，第一電壓Vl對應于復位電壓與參考電壓之間的電壓差， 緩沖器120a可輸出與參考電壓VREF具有相同的電壓電平的輸出電壓V0UT。因此，盡管從多個單位單元輸出的多個復位電壓具有偏移310，但是從多個偏移消除電路輸出的多個輸出電壓VOUT可具有基本相同的電壓電平當數(shù)據(jù)電壓(數(shù)據(jù)電壓從復位電壓增加或減小感測電壓VSIG)被輸出為一個單元電壓VC時，數(shù)據(jù)電壓可被施加到去耦電容器110的第一電極E1。因為去耦電容器110存儲與復位電壓和參考電壓VREF之間的電壓差(即，第一電壓VI)對應的電荷，因此去耦電容器110的第二電極E2可具有與數(shù)據(jù)電壓和第一電壓Vl之間的電壓差對應的第二電壓。第二電壓可以是從參考電壓VREF增加或減小感測電壓VSIG的電壓，緩沖器120a可輸出第二電壓作為輸出電壓V0UT。即使多個單位單元的感測電壓VSIG可具有相同的電壓電平，從多個單位單元輸出的多個數(shù)據(jù)電壓也可具有偏移310。然而，因為多個偏移消除電路可消除多個單位單元的偏移310，因此多個偏移消除電路可輸出消除了偏移310的多個輸出電壓 VOUT，或者輸出從參考電壓VREF增加或減小感測電壓VSIG的電壓。圖6是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。參照圖6，偏移消除電路IOOb包括去耦電容器110、緩沖器120b、反饋電路130a。 除了緩沖器120b的構(gòu)造之外，圖6的偏移消除電路IOOb可具有與圖4的偏移消除電路IOOa 基本類似的構(gòu)造。緩沖器120b包括放大器121b。放大器121b可具有連接到去耦電容器110的第二電極E2的非反相輸入端、相互連接的反相輸入端和輸出端。放大器121b可基于第二電極 E2的電壓與輸出電壓VOUT之間的電壓差增加輸出電壓V0UT，直到輸出電壓VOUT達到第二電極E2的電壓。因此，包括放大器121b的緩沖器120b可具有大約1的電壓增益。放大器 121b可具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。圖7是示出根據(jù)示例實施例的偏移消除電路的電路圖。參照圖7，偏移消除電路IOOc包括去耦電容器110、緩沖器120a、反饋電路130b。 除了反饋電路130b的構(gòu)造之外，圖7的偏移消除電路IOOc可具有與圖4的偏移消除電路 IOOa基本類似的構(gòu)造。反饋電路130b可包括第一開關(guān)131、放大器132、第二開關(guān)133、第三開關(guān)134、第四開關(guān)135、放大器偏移電容器136。第一開關(guān)131的一端可連接到去耦電容器110的第二電極E2，第一開關(guān)131的另一端可連接到放大器132的輸出端。第二開關(guān)133的一端可連接到緩沖器120a的輸出端， 第二開關(guān)133的另一端可連接到放大器偏移電容器136的第四電極E4。第三開關(guān)134的一端可連接到放大器偏移電容器136的第四電極E4，第三開關(guān)134的另一端可連接到放大器 132的非反相輸入端。第四開關(guān)135的一端可連接到放大器132的輸出端，第四開關(guān)135的另一端可連接到放大器132的反相輸入端和放大器偏移電容器136的第三電極E3。第一開關(guān)131和第二開關(guān)133可由第一開關(guān)信號SWSl控制，第三開關(guān)134和第四開關(guān)135可由第二開關(guān)信號SWS2控制。第一開關(guān)131可響應于第一開關(guān)信號SWSl控制第二電極E2和放大器132之間的連接，第二開關(guān)133可響應于第一開關(guān)信號SWSl控制第四電極E4和緩沖器120a的輸出端之間的連接，第三開關(guān)134可響應于第二開關(guān)信號SWS2控制第四電極E4 和放大器132的非反相輸入端之間的連接，第四開關(guān)135可響應于第二開關(guān)信號SWS2控制放大器132的輸出端和第三電極E3之間的連接。放大器偏移電容器136可具有連接到放大器132的反相輸入端和第四開關(guān)135 的第三電極E3、連接到第二開關(guān)133和第三開關(guān)134的第四電極E4。當?shù)诙_關(guān)信號SWS2 具有邏輯高電平時，第三開關(guān)134和第四開關(guān)135可被接通。如果第三開關(guān)134和第四開關(guān)135被接通，則放大器132的輸出電壓可被施加到第三電極E3，參考電壓VREF可被施加到第四電極E4。因此，在放大器132的輸出電壓與參考電壓不同的情況下以及在放大器132 的輸出電壓是放大器132的偏移加上參考電壓VREF的電壓的情況下，放大器偏移電容器 136可存儲與放大器132的偏移相應的電荷。當?shù)诙_關(guān)信號SWS2具有邏輯低電平并且第一開關(guān)信號SWSl具有邏輯高電平時，第三開關(guān)134和第四開關(guān)135可被斷開，第一開關(guān)131和第二開關(guān)133可被接通。如果第一開關(guān)131和第二開關(guān)133被接通，則緩沖器120a的輸出電壓VOUT與放大器132的偏移之和可被施加到放大器132的反相輸入端因此，即使放大器132中存在偏移，放大器132 也可輸出消除了放大器132的偏移的參考電壓VREF。因此，放大器132可將電荷提供給去耦電容器110，直到緩沖器120a的輸出電壓VOUT達到參考電壓VREF。此外，即使放大器 132中存在偏移，去耦電容器110也可存儲與復位電壓和參考電壓VREF之間的電壓差(即， 第一電壓VI)對應的電荷。如上所述，即使放大器132中存在偏移，也可通過放大器偏移電容器136消除放大器132的偏移。圖8是用于描述圖7的偏移消除電路的操作的時序圖，圖9A至圖9C是用于描述圖7的偏移消除電路的操作的電路圖。參照圖8和圖9A，在第二開關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平的時間點Tl，第三開關(guān) 134和第四開關(guān)135可被接通。放大器132的輸出電壓VREF+V0FFSET可被施加到放大器偏移電容器136的第三電極E3，參考電壓VREF可被施加到放大器偏移電容器136的第四電極 E4。因此，放大器偏移電容器136可存儲與放大器132的輸出電壓VREF+V0FFSET和參考電壓VREF之間的電壓差相應的電荷。即，放大器偏移電容器136可存儲與放大器132的偏移電壓相應的電荷。盡管圖8示出在單位單元輸出復位電壓時第二開關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平的示例，然而在一些實施例中，第二開關(guān)信號SWS2可在輸出復位電壓之前具有邏輯高電平。參照圖8和圖9B，在第一開關(guān)信號SWSl具有邏輯高電平的時間點T2，單位單元可輸出復位電壓VRESET，第一開關(guān)131和第二開關(guān)133可被接通。因為放大器偏移電容器 136存儲與偏移電壓V0FFSET相應的電荷，因此緩沖器120a的輸出電壓VOUT與偏移電壓 V0FFSET之和可被施加到放大器132的反相輸入端。因此，放大器132可向去耦電容器110 提供電荷，直到緩沖器120a的輸出電壓VOUT達到參考電壓VREF，去耦電容器110可存儲與復位電壓VRESET和參考電壓VREF之間的電壓差(即，第一電壓VI)相應的電荷。參照圖8和圖9C，在單位單元輸出數(shù)據(jù)電壓VDATA的時間點T3，數(shù)據(jù)電壓VDATA 可被施加到去耦電容器110的第一電極E1。因為去耦電容器110存儲與復位電壓VRESET 和參考電壓VREF之間的電壓差相應的電荷，因此去耦電容器110的第二電極E2可具有與感測電壓VSIG和參考電壓VREF之和對應的第二電壓。緩沖器120a可輸出感測電壓VSIG和參考電壓VREF之和作為輸出電壓VOUT。如上所述，根據(jù)示例實施例的偏移消除電路IOOc可消除單位單元的偏移，并且可消除放大器132的偏移。圖10是示出根據(jù)示例實施例的消除偏移的方法的流程圖。參照圖1和圖10，偏移消除電路100可從單位單元200接收復位電壓(S410)。反饋電路130可將電荷提供給去耦電容器110，直到輸出電壓VOUT達到參考電壓VREF。因此， 去耦電容器110可存儲與第一電壓Vl相應的電荷，第一電壓Vl可對應于復位電壓和參考電壓VREF之間的電壓差(S430)。偏移消除電路100可從單位單元200接收數(shù)據(jù)電壓(S450)。如果數(shù)據(jù)電壓被施加到去耦電容器110的第一電極El，則去耦電容器110的第二電極E2可具有第二電壓，第二電壓可對應于數(shù)據(jù)電壓和第一電壓Vl之間的電壓差。緩沖器120可輸出第二電壓作為輸出電壓VOUT(S470)。因此，偏移消除電路100可輸出消除了單位單元200的偏移的輸出電壓 VOUT。圖11是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的框圖。參照圖11，采樣電路600包括偏移消除電路100和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 500。偏移消除電路100可從單位單元200順序地接收作為單元電壓VC的復位電壓和數(shù)據(jù)電壓。例如，單位單元200可以是通過感測物理量(例如，光強、溫度、質(zhì)量、時間等) 輸出電信號的傳感器的元件。偏移消除電路100可從參考電壓產(chǎn)生器(未示出)接收參考電壓VREF。產(chǎn)生參考電壓VREF的參考電壓產(chǎn)生器可位于采樣電路600的內(nèi)部或外部。在一些實施例中，參考電壓產(chǎn)生器可以是斜坡電壓產(chǎn)生器。當單位單元200輸出復位電壓作為單元電壓VC時，偏移消除電路100可存儲與復位電壓和參考電壓VREF之間的電壓差對應的第一電壓。當單位單元200輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC時，偏移消除電路100可基于數(shù)據(jù)電壓和第一電壓產(chǎn)生第二電壓作為輸出電壓VOUT。因此，偏移消除電路100可輸出感測電壓與參考電壓VREF之和。例如，當單位單元200輸出復位電壓時，包括在偏移消除電路100中的去耦電容器可存儲對應于第一電壓的電荷。隨后，當單位單元200輸出數(shù)據(jù)電壓時，偏移消除電路100 可輸出與數(shù)據(jù)電壓和第一電壓之間的電壓差對應的第二電壓。即，偏移消除電路100可輸出感測電壓與參考電壓VREF之和作為輸出電壓VOUT。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可從偏移消除電路100接收輸出電壓V0UT，并可將輸出電壓VOUT轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可以以各種方式被實現(xiàn)。例如，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可包括單斜率ADC、德爾塔-西格瑪ADC、逐次逼近ADC、循環(huán)ADC、 閃速ADC、流水線ADC、折疊ADC等。在一些實施例中，偏移消除電路100(例如，偏移消除電路100的反饋電路)和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可共享放大器。在一些實施例中，多個偏移消除電路100可分別位于多個列，多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可分別位于多個列。在其他實施例中，多個偏移消除電路100可分別位于多個列，可針對多個列僅布置一個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500。在該情況下，所述一個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可順序地將從多個列輸出的多個輸出電壓VOUT轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號DIG0UT。采樣電路600可執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDQ。在一些實施例中，偏移消除電路100可輸出第二電壓或者感測電壓加上參考電壓VREF得到的電壓作為輸出電壓V0UT，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行使用作為參考點的參考電壓VREF將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號 SDIG0UT的信號轉(zhuǎn)換操作。因此，采樣電路600可產(chǎn)生與消除了偏移的有效信號成分相應的數(shù)字輸出信號SDIG0UT。如上所述，根據(jù)一些示例性實施例的采樣電路600可執(zhí)行以模擬方式提取有效信號成分的模擬CDS。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可從偏移消除電路100接收參考電壓VREF作為輸出電壓V0UT，或者可直接從參考電壓產(chǎn)生器接收參考信號 VREF0在其他實施例中，當單元電壓200輸出復位電壓時，偏移消除電路100可輸出參考電壓作為輸出電壓V0UT，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號的參考轉(zhuǎn)換操作。當單位單元200輸出數(shù)據(jù)電壓時，偏移消除電路100可輸出第二電壓或者感測電壓加上參考電壓得到的電壓作為輸出電壓V0UT，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行將第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號的信號轉(zhuǎn)換操作。因此，可基于第一數(shù)字輸出信號與第二數(shù)字輸出信號之差來產(chǎn)生與消除了偏移的有效信號成分相應的數(shù)字信號。如上所述，與其他示例實施例相應的采樣電路600可執(zhí)行雙CDS，該雙CDS不僅以模擬方式提取有效信號成分，而且將參考成分和信號成分分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。因為采樣電路600執(zhí)行雙 ⑶S，因此可消除在模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500中出現(xiàn)的偏移。圖12是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。參照圖12，采樣電路600a包括偏移消除電路IOOa和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a。盡管圖12示出了包括圖4的偏移消除電路IOOa的采樣電路600a，但是采樣電路600a可包括圖6的偏移消除電路IOOb或者圖7的偏移消除電路100c。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可包括比較器510a和計數(shù)器530a。比較器510a可從偏移消除電路IOOa接收輸出電壓V0UT，可從斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收斜坡電壓VRAMP。 在一些實施例中，斜坡電壓產(chǎn)生器可產(chǎn)生參考電壓VREF以及斜坡電壓VRAMP。斜坡電壓產(chǎn)生器可位于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的內(nèi)部或外部。在一些實施例中，多個模擬至數(shù)字數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可分別位于多個列，多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可從單個斜坡電壓產(chǎn)生器接收相同的斜坡電壓VRAMP。比較器510a可對輸出電壓VOUT和斜坡電壓VRAMP進行比較，并可將比較的結(jié)果提供給計數(shù)器530a。計數(shù)器530a可通過對循環(huán)的數(shù)量或次數(shù)進行計數(shù)直到斜坡電壓VRAMP 達到輸出電壓V0UT，來產(chǎn)生數(shù)字輸出信號SDIG0UT。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號SDIG0UT的參考轉(zhuǎn)換操作，并且還可執(zhí)行將感測電壓加上參考電壓VREF得到的電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號SDIG0UT的信號轉(zhuǎn)換操作。在其他實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可僅執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作，該信號轉(zhuǎn)換操作使用作為參考點的參考電壓VREF將感測電壓加上參考電壓VREF得到的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT。在一些實施例中，多個偏移消除電路IOOa可分別位于單元陣列的多個列，包括一個比較器510a和一個計數(shù)器530a的單個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可將從所述多個列輸出的多個輸出電壓VOUT順序地轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT。在其他實施例中，多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可分別位于多個列。在另外的實施例中，多個比較器510a可分別位于多個列，一個計數(shù)器530a可被共享。在此情況下，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可包括分別位于多個列的多個鎖存器(未示出)，多個鎖存器可存儲從共享的計數(shù)器530a輸出的計數(shù)信號。 在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可包括存儲與感測電壓相應的計數(shù)信號的信號鎖存器，或者可包括存儲與參考電壓VREF相應的計數(shù)信號的參考鎖存器以及信號鎖存器。圖13是用于描述圖12的采樣電路的操作的時序圖。參照圖12和圖13，當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，開關(guān)信號SWS可在預定時間段期間具有邏輯高電平。如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平，則偏移消除電路IOOa的輸出電壓VOUT可具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平。如果輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC，則偏移消除電路IOOa可輸出第二電壓作為輸出電壓V0UT，第二電壓是感測電壓VSIG加上參考電壓VREF得到的電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的第二電壓，并且可從斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收斜坡電壓Ml。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可在預定時間段Tl至T2期間使用作為參考點的參考電壓將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT。因此，采樣電路 600a可產(chǎn)生與消除了偏移的有效信號成分相應的數(shù)字輸出信號SDIG0UT。如上所述，采樣電路600a可執(zhí)行以模擬方式提取有效信號成分的模擬CDS。圖14是用于描述圖12的采樣電路的操作的時序圖。參照圖12和圖14，當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，開關(guān)信號SWS可在預定時間段期間具有邏輯高電平。如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平，則偏移消除電路IOOa的輸出電壓VOUT可具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器 500a可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的參考電壓VREF，并且可從斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收第一斜坡電壓M2。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可在預定時間段Tl至 T2期間將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號。如果輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC，則偏移消除電路IOOa可輸出第二電壓作為輸出電壓V0UT，第二電壓是感測電壓VSIG加上參考電壓VREF得到的電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的第二電壓，并且可從斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收第二斜坡電壓M3。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可在預定時間段T3至 T4期間將第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號。包括采樣電路600a的傳感器裝置可基于第一數(shù)字輸出信號和第二數(shù)字輸出信號提取與有效信號成分相應的數(shù)字值。如上所述，通過執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”和信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”，采樣電路600a可執(zhí)行雙CDS，雙CDS不僅以模擬方式提取有效信號成分，而且將參考成分和信號成分分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。因為參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”的輸入可基本被固定到參考電壓 VREF,因此參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”可比信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”更迅速地被執(zhí)行。圖15是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。除了共享的放大器132/510a被用作反饋電路130a的放大器132和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的比較器510a之外，圖15的采樣電路600b可與圖12的采樣電路600a具有基本類似的構(gòu)造。參照圖15，共享的放大器132/510a不僅可作為反饋電路130a的放大器132進行操作，而且可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的比較器510a進行操作。當開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器(未示出)或斜坡電壓產(chǎn)生器 (未示出)接收參考電壓VREF，共享的放大器132/510a可作為反饋電路130a的放大器132 進行操作。當模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收斜坡電壓VRAMP，共享的放大器 132/510a可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的比較器510a進行操作。盡管圖15示出了采樣電路600b包括單斜率ADC作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a，并且反饋電路130a和該單斜率ADC共享放大器132/510a的示例，但是在一些實施例中，采用電路600b可包括各種類型的ADC，例如，德爾塔-西格瑪ADC、逐次逼近ADC、循環(huán)ADC、 閃速ADC、流水線ADC、折疊ADC等，并且反饋電路130a可與各種類型的ADC共享放大器 132/510a。此外，盡管圖15示出了模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a與反饋電路130a共享放大器 132/510a的示例，但是在一些實施例中，采樣電路600b可包括圖6所示的作為緩沖器120b 的放大器121b，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可與緩沖器120a共享該放大器。圖16是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。除了使用圖7示出的反饋電路130b之外，圖16的采樣電路600c可與圖15的采樣電路600b具有基本類似的構(gòu)造。參照圖16，共享的放大器132/510a不僅可作為反饋電路130b的放大器132進行操作，而且可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的比較器510a進行操作。當?shù)谝婚_關(guān)信號SWSl 或第二開關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器 (未示出)或斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收參考電壓VREF，共享的放大器132/510a可作為反饋電路130b的放大器132進行操作。當模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和 /或信號轉(zhuǎn)換操作時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收斜坡電壓VRAMP，共享的放大器132/510a可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a的比較器510a進行操作。以下，將在下面描述采樣電路600c的操作。當?shù)诙_關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收參考電壓VREF，放大器偏移電容器136可存儲與共享的放大器132/510a的偏移V0FFFSET相應的電荷?？稍谳敵鰪臀浑妷褐盎蛘咴谳敵鰪臀浑妷簳r執(zhí)行這樣的操作。當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，第一開關(guān)信號SWSl和第三開關(guān)信號SWS3可在預定時間段期間具有邏輯高電平。當?shù)谝婚_關(guān)信號SWSl和第三開關(guān)信號SWS3具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收參考電壓 VREF，去耦電容器110可存儲與第一電壓Vl ( S卩，復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差) 相應的電荷。在一些實施例中，在去耦電容器110存儲與第一電壓Vl相應的電荷之后，第一開關(guān)信號SWSl可具有邏輯高電平，第三開關(guān)信號SWS3可具有邏輯高電平，共享的放大器 132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收斜坡電壓VRAMP。因此，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作。當輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC時，第三開關(guān)信號SWS3具有邏輯高電平，共享的放大器132/510a可從參考電壓產(chǎn)生器或斜坡電壓產(chǎn)生器接收斜坡電壓VRAMP。共享的放大器132/510a可在反相輸入端接收第二電壓(S卩，感測電壓加上參考電壓VREF得到的電壓)。因此，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作。如上所述，根據(jù)示例實施例的采樣電路600c可使用去耦電容器110和放大器偏移電容器136消除單位單元和放大器132/510a的偏移。此外，根據(jù)示例實施例的采樣電路600c可通過執(zhí)行模擬CDS或雙CDS產(chǎn)生與有效信號成分相應的精確的數(shù)字輸出信號 SDIGOUTo此外，根據(jù)示例實施例的采樣電路600c可共享放大器132/510a，從而減小采樣電路600c的尺寸。圖17是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。參照圖17，采樣電路600d包括偏移消除電路IOOa和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b。盡管圖17示出了采樣電路600d包括圖4的偏移消除電路IOOa的示例，但是采樣電路600d 可包括圖6的偏移消除電路IOOb或圖7的偏移消除電路100c。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可包括積分器、量化器530b、數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb、數(shù)字濾波器^Ob。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可將偏移消除電路IOOa的輸出電壓VOUT轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT。當執(zhí)行模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換時，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可執(zhí)行過采樣和/或噪聲整形。因此，量化噪聲可被移至高頻帶，噪聲可被降低。積分器可對輸出電壓VOUT和從數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb輸出的反饋信號之間的差進行積分。積分器可包括放大器510b、第一電容器511b、復位開關(guān)51 、開關(guān)電容器520b。 放大器5 IOb可具有反相輸入端，經(jīng)由開關(guān)電容器520被施加輸出電壓VOUT與數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb的輸出信號之差；非反相輸入端，被施加參考電壓VREF。第一電容器511b和復位開關(guān)512b可并聯(lián)地連接在放大器510b的反相輸入端和放大器510b的輸出端之間。第一電容器511b可基于輸出電壓VOUT與數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb的輸出信號之差存儲電荷， 復位開關(guān)512b可響應于復位信號RST對第一電容器511b放電。開關(guān)電容器520b可包括第二電容器521b、第一開關(guān)522b、第二開關(guān)523b、第三開關(guān)524b、第四開關(guān)52恥。第一開關(guān)522b可響應于第一相位開關(guān)信號PHIl控制偏移消除電路IOOa和第二電容器521b之間的連接，第二開關(guān)52 可響應于第二相位開關(guān)信號PHI2控制第二電容器521b和放大器510b之間的連接，第三開關(guān)524b可響應于第二相位開關(guān)信號 PHI2控制數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb與第二電容器521b之間的連接，第四開關(guān)52 可響應于第一相位開關(guān)信號PHIl控制第二電容器521b和第二供電電壓(例如，接地電壓)之間的連接。當模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作或信號轉(zhuǎn)換操作時，第一相位開關(guān)信號PHIl和第二相位開關(guān)信號PHI2可具有相反的相位，并且可周期性地從邏輯低電平轉(zhuǎn)換為邏輯高電平或者從邏輯高電平轉(zhuǎn)換為邏輯低電平。因此，第一開關(guān)522b和第四開關(guān)52 的接通以及第二開關(guān)52 和第三開關(guān)524b的斷開，或者第一開關(guān)522b和第四開關(guān)52 的斷開以及第二開關(guān)52 和第三開關(guān)524b的接通可被周期性地重復。執(zhí)行這樣的操作的開關(guān)電容器520b可用作電阻器。在一些實施例中，積分器可包括電阻器來代替開關(guān)電容器 520b ο量化器530b可通過對積分器的輸出信號進行量化來輸出數(shù)字信號。在一些實施例中，從量化器530b輸出的數(shù)字信號可具有單個比特或多個比特。數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器MOb 可通過將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號來產(chǎn)生反饋信號，并且可將反饋信號提供給積分器。數(shù)字濾波器^Ob可基于從量化器530b輸出的數(shù)字信號來產(chǎn)生數(shù)字輸出信號SDIG0UT。例如，數(shù)字濾波器550b可通過計算作為串行比特流的數(shù)字信號的均值來產(chǎn)生數(shù)字輸出信號 SDIGOUTo數(shù)字濾波器550b可去除帶外量化噪聲。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號SDIG0UT的參考轉(zhuǎn)換操作，并且可執(zhí)行將感測電壓加上參考電壓VREF得到的第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號SDIG0UT的信號轉(zhuǎn)換操作。在其他實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可僅執(zhí)行使用作為參考點的參考電壓VREF將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號 SDIG0UT的信號轉(zhuǎn)換操作。圖18是用于描述圖17的采樣電路的操作的時序圖。參照圖17和圖18，當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，開關(guān)信號SWS可在預定時間段期間具有邏輯高電平。如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平，則偏移消除電路IOOa的輸出電壓VOUT可具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平。在一些實施例中， 模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可接收作為偏移消除電路IOOa的輸出電壓VOUT的參考電壓VREF， 并且可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號的參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”。復位信號RST可在預定時間段期間具有邏輯高電平，第一電容器511b可被放電。在參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”期間，第一相位開關(guān)信號PHIl和第二相位開關(guān)信號PHI2可具有相反的相位， 并且可周期性地從邏輯低電平轉(zhuǎn)換為邏輯高電平或者從邏輯高電平轉(zhuǎn)換為邏輯低電平。如果輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC，則偏移消除電路IOOa可輸出第二電壓作為輸出電壓V0UT，第二電壓是感測電壓VSIG加上參考電壓VREF得到的電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500a可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的第二電壓，并且可執(zhí)行將第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號的信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”。包括采樣電路600d的傳感器裝置可基于第一數(shù)字輸出信號和第二數(shù)字輸出信號提取與有效信號成分相應的數(shù)字值。如上所述，采樣電路600d可通過執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/DIP /或信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”來執(zhí)行模擬CDS或雙CDS。圖19是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。除了共享的放大器132/510b用作反饋電路130a，的放大器132和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b的放大器510b，并且與圖17的反饋電路130a相比，圖19的反饋電路130a，還包括用于直接將緩沖器120a的輸出信號施加到放大器132的開關(guān)137之外，圖19的采樣電路600e可與圖17的采樣電路600d具有基本類似的構(gòu)造。參照圖19，共享的放大器132/510b不僅可作為反饋電路130a’的放大器132進行操作，而且還可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b的放大器510b進行操作。當開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510b可作為反饋電路130a’的放大器132進行操作。 此外，當模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作時，共享的放大器 132/510b可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b的放大器510b進行操作。圖20是示出根據(jù)示例實施例的采樣電路的電路圖。除了使用圖7的反饋電路130b之外，圖20的采樣電路600f可與圖19的采樣電路600e具有基本類似的構(gòu)造。參照圖20，共享的放大器132/510b不僅可作為反饋電路130b的放大器132進行操作，而且還可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b的比較器510b進行操作。當?shù)谝婚_關(guān)信號SWSl 或第二開關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510b可作為反饋電路130b的放大器132進行操作。此外，當模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作時，共享的放大器132/510b可作為模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b的放大器510b進行操作。以下，將在下面參照圖20描述采樣電路600f的操作。當?shù)诙_關(guān)信號SWS2具有邏輯高電平時，共享的放大器132/510b可從參考電壓產(chǎn)生器(未示出)或斜坡電壓產(chǎn)生器(未示出)接收參考電壓，放大器偏移電容器136可存儲與共享的放大器132/510b的偏移V0FFSET相應的電荷。在一些實施例中，可在第一開關(guān)信號SWSl具有邏輯高電平之前執(zhí)行放大器偏移電容器136的充電操作。在其他實施例中，可基本緊接在模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作之前和/或基本緊接在模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作之前，執(zhí)行放大器偏移電容器136的充電操作。在另外的其他實施例中，可在第一開關(guān)信號SWSl具有邏輯高電平之前以及在模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作之前，執(zhí)行放大器偏移電容器136的充電操作。當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，第一開關(guān)信號SWSl可在預定時間段期間具有邏輯高電平。當?shù)谝婚_關(guān)信號SWSl可具有邏輯高電平時，去耦電容器110可存儲與第一電壓(對應于復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差)相應的電荷。在一些實施例中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可在去耦電容器110存儲與第一電壓相應的電荷之后執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作。當輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC時，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500b可執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作。如上所述，采樣電路600f可使用去耦電容器110和放大器偏移電容器136消除單位單元的偏移和放大器132/510b的偏移。此外，采樣電路600f可通過執(zhí)行模擬⑶S或雙 CDS產(chǎn)生與有效信號成分相應的數(shù)字輸出信號。此外，采樣電路600f可使用共享的放大器 132/510a，從而減小電路尺寸。圖21是示出根據(jù)示例實施例的對信號進行采樣的方法的流程圖。參照圖11和圖21，采樣電路600可從單位單元200接收復位電壓(S410)。偏移消除電路100可存儲與第一電壓(對應于復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差)相應的電荷(S430)。采樣電路600可從單位單元200接收數(shù)據(jù)電壓(S450)。偏移消除電路100可輸出第二電壓(對應于數(shù)據(jù)電壓與第一電壓之間的電壓差)作為輸出電壓VOUT(S470)。因此， 偏移消除電路100可輸出消除了單位單元200的偏移的第二電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行使用作為參考點的參考電壓VREF將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號SDIG0UT的信號轉(zhuǎn)換操作(490)。如上所述，根據(jù)一些示例性實施例的采樣電路600可執(zhí)行以模擬方式提取有效信號成分的模擬CDS。圖22是示出根據(jù)示例實施例的對信號進行采樣的方法的流程圖。參照圖11和圖22，采樣電路600可從單位單元200接收復位電壓(S410)。偏移消除電路100可存儲與第一電壓(對應于復位電壓與參考電壓VREF之間的電壓差)相應的電荷(S430)。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號的參考轉(zhuǎn)換操作(S440)。
采樣電路600可從單位單元200接收數(shù)據(jù)電壓(S450)。偏移消除電路100可輸出第二電壓(對應于數(shù)據(jù)電壓與第一電壓之間的電壓差)作為輸出電壓VOUT(S470)。因此， 偏移消除電路100可輸出消除了單位單元200的偏移的第二電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器500可執(zhí)行將第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號的信號轉(zhuǎn)換操作。如上所述，根據(jù)其他示例性實施例的采樣電路600可通過執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和信號轉(zhuǎn)換操作來執(zhí)行雙CDS。圖23是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。參照圖23，圖像傳感器700包括像素陣列710、偏移消除單元720、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730、列掃描電路740、行掃描電路750、時序控制電路760。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730 可包括分別連接到像素陣列710的多條列線的多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC_1、ADC_2、ADC_ N。因此，圖像傳感器700可使用列ADC技術(shù)。像素陣列710可包括多個單位像素。可以以包括多個行和多個列的矩陣形式來布置單位像素。每個單位像素可包括光電轉(zhuǎn)換裝置和信號產(chǎn)生電路。根據(jù)包括在信號產(chǎn)生電路中的晶體管的數(shù)量，單位像素可被分類為三晶體管像素、四晶體管像素、五晶體管像素、 六晶體管像素等。像素陣列710可包括每行一條行線和每列一條列線。例如，在像素陣列 710包括MXN(M、N均為大于1的整數(shù))單位像素的情況下，像素陣列710可包括M條行線和N條列線。行掃描電路750可通過行線控制像素陣列710的行地址以及行掃描，列掃描電路 740可通過列線控制像素陣列710的列地址以及列掃描。在一些實施例中，在圖像傳感器 700使用貝爾模板(bayer pattern)技術(shù)的情況下，像素陣列710的單位像素可分別接收紅色光(R)、綠色光(G)、藍色光(B)。在其他實施例中，像素陣列710的每個單元像素可分別接收品紅色光(Mg)、黃色光(Y)、青色光(Cy)和/或白色光(W)。在一些實施例中，在圖像傳感器700可使用自動黑電平補償(ADLC)技術(shù)的情況下，像素陣列710可包括在外圍區(qū)域中的阻擋入射光的光學黑像素陣列(未示出)。偏移消除單元720可包括分別連接到列線的多個偏移消除電路。偏移消除單元 720可從像素陣列710接收作為多個單元電壓VC_1、VC_2、VC_N的多個復位電壓和多個數(shù)據(jù)電壓，并且可將多個輸出電壓V0UT_1、V0UT_2、V0UT_N提供給模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730。 偏移消除單元720可存儲多個復位電壓相對于參考電壓的多個電壓差，并且可基于所述多個數(shù)據(jù)電壓和所述多個電壓差產(chǎn)生多個輸出電壓V0UT_1、V0UT_2、V0UT_N。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730可包括分別列線的多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC_1、 ADC_2、ADC_N。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730可執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730可由時序控制電路760控制，以執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作。可使用行掃描周期來執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作和/或信號轉(zhuǎn)換操作，在行掃描周期中，行掃描電路750選擇像素陣列710的行線。行掃描電路750可從時序控制電路760接收控制信號，以控制像素陣列710的行地址和行掃描。行掃描電路750可將用于激活選擇的行線的信號施加到像素陣列710。在一些實施例中，行掃描電路750可包括行解碼器，選擇像素陣列710的行線；行驅(qū)動器，提供用于激活選擇的行線的信號。列掃描電路740可從時序控制電路760接收控制信號，以控制像素陣列710的列地址和列掃描。列掃描電路740可將模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730的數(shù)字輸出信號輸出到數(shù)字信號處理電路或外部主機。例如，列掃描電路740可將水平掃描控制信號輸出到模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730，以順序地選擇模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC_1、ADC_2、ADC_ N中的至少一個。在一些實施例中，列掃描電路740可包括列解碼器，選擇模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC_1、ADC_2、ADC_N中的至少一個；列驅(qū)動器，將選擇的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出施加到水平傳輸線。水平傳輸線可具有用于輸出數(shù)字輸出信號的各種比特帶寬。時序控制電路760可控制偏移消除單元720、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730、列掃描電路740、行掃描電路750。時序控制電路760可將控制信號(例如，時鐘信號、時序控制信號等)提供給偏移消除單元720、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730、列掃描電路740、行掃描電路750。 在一些實施例中，時序控制電路760可包括邏輯控制電路、鎖相環(huán)電路、定時電路、通信接口電路等。盡管圖23中沒有示出，但是圖像傳感器700還可包括產(chǎn)生參考電壓和/或斜坡電壓的參考電壓產(chǎn)生器。圖M是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。參照圖24，圖像傳感器700a包括像素陣列710、偏移消除單元720、列掃描電路 740、行掃描電路750、時序控制電路760、模擬復用器770、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器780。除了模擬復用器770和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器780之外，圖M的圖像傳感器700a與圖23的圖像傳感器700具有基本類似的構(gòu)造。模擬復用器770可順序輸出與通過多條列線接收的有效信號成分相應的模擬電壓。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可包括單個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器將從模擬復用器770順序輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。即，圖像傳感器700a可使用利用一個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的單ADC技術(shù)。因為圖像傳感器700a包括一個用于轉(zhuǎn)換多條列線的輸出信號的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，因此可減小圖像傳感器700a的尺寸。圖25A至圖25D是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的單位像素的電路圖。參照圖25A，根據(jù)一些示例實施例的單位像素711a可包括感光裝置PD、轉(zhuǎn)移晶體管TX、浮動擴散(floating diffusion)節(jié)點FD、復位晶體管RX、驅(qū)動晶體管DC、選擇晶體管SX。感光裝置PD可基于入射光產(chǎn)生光電荷。在一些實施例中，感光裝置PD可接收控制信號，以被接通或斷開。在此情況下，當感光裝置PD接通時，感光裝置PD可產(chǎn)生光電荷， 當感光裝置PD斷開時，感光裝置PD不會產(chǎn)生光電荷。在一些實施例中，感光裝置PD可包括光電二極管、光電晶體管、光柵、釘扎光電二極管或者它們的組合。由感光裝置PD產(chǎn)生的光電荷可通過轉(zhuǎn)移晶體管TX的選通(gating)操作被轉(zhuǎn)移到浮動擴散節(jié)點FD。例如，當轉(zhuǎn)移控制信號TG具有第一電平(例如，高電平)時，轉(zhuǎn)移晶體管TX可被導通，因此由光敏裝置PD產(chǎn)生的光電荷可被轉(zhuǎn)移到浮動擴散節(jié)點FD。驅(qū)動晶體管DX可用作源極跟隨器緩沖放大器，并且可緩沖與在浮動擴散節(jié)點FD 中收集的電荷相應的信號。選擇晶體管SX可響應于選擇控制信號SEL執(zhí)行用于選擇單位像素711a開關(guān)操作和尋址操作。浮動擴散節(jié)點FD可被復位晶體管RX復位。例如，復位晶體管RX可響應于復位控制信號RS以用于CDS操作的固定周期來復位浮動擴散節(jié)點FD。CN 102547151 A
盡管圖25A示出了包括一個感光裝置PD和四個MOS晶體管TX、RX、DX和SX的單位像素711a，但是根據(jù)示例實施例的單位像素不限于此，例如，本發(fā)明構(gòu)思可被應用于包括感光裝置和至少三個晶體管的的任何電路。單位像素的其他示例實施例在圖25B至圖25D 中被示出。圖25B的單位像素711b可以是包括感光裝置PD、復位晶體管RX、驅(qū)動晶體管 DX(或源極跟隨器晶體管)、選擇晶體管SX的三晶體管像素。圖25C的單位像素711c可以是包括感光裝置PD、轉(zhuǎn)移晶體管TX、復位晶體管RX、 驅(qū)動晶體管DX(或源極跟隨器晶體管)、選擇晶體管SX以及另一晶體管GX的五晶體管像
ο圖25D的單位像素711d可以是包括感光裝置PD、轉(zhuǎn)移晶體管TX、復位晶體管RX、 驅(qū)動晶體管DX(或源極跟隨器晶體管)、選擇晶體管SX以及另外兩個晶體管GX和PX的六
晶體管像素。對于圖25A至圖25D中示出的各種類型的單位像素711a、711b、711c、711d，每個單位像素711a、711b、711c、711d可具有獨立的結(jié)構(gòu)，或者兩個或三個單位像素可共享至少一個元件。例如，對于圖25A的單位像素711a，兩個或四個單位像素711a可共享浮動擴散節(jié)點FD、復位晶體管RX、驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX，所述兩個或四個單位像素711a可通過時序控制獨立地操作。圖沈是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的單位像素和偏移消除電路的電路圖，圖27是用于描述圖沈中示出的單位像素和偏移消除電路的操作的時序圖。盡管圖沈示出了單位像素711a具有四晶體管結(jié)構(gòu)的示例，但是根據(jù)示例實施例的圖像傳感器可包括各種類型的單位像素，例如，圖25B中示出的三晶體管結(jié)構(gòu)的單位像素711b、圖25C示出的五晶體管結(jié)構(gòu)的單位像素711c、圖25D示出的六晶體管結(jié)構(gòu)的單位像素711d等。參照圖沈和圖27，當復位控制信號RS具有邏輯高電平時，復位晶體管RX可被導通，單位像素711a可輸出復位電壓。當輸出復位電壓作為單元電壓VC時，開關(guān)信號SWS可在預定時間段期間具有邏輯高電平。如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平，則去耦電容器110 可存儲與復位電壓和參考電壓VREF之間的電壓差相應的第一電壓VI，偏移消除電路IOOa 可輸出具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平的輸出電壓VOUT。在一些實施例中，圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的參考電壓VREF，并且可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號的參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”。如果轉(zhuǎn)移控制信號TG具有邏輯高電平，則轉(zhuǎn)移晶體管TX可被導通，由感光裝置PD 產(chǎn)生的光電荷可被轉(zhuǎn)移到浮動擴散節(jié)點FD。單位像素711a可基于浮動擴散節(jié)點FD的電壓經(jīng)由驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX和列線COL輸出數(shù)據(jù)電壓。如果輸出數(shù)據(jù)電壓作為單元電壓VC，則偏移消除電路IOOa可輸出第二電壓(相應于數(shù)據(jù)電壓和第一電壓Vl之間的電壓差)作為輸出電壓V0UT。圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或者圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可從偏移消除電路IOOa接收作為輸出電壓VOUT的第二電壓，并且可執(zhí)行將第二電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號的信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”。如上所述，包括單位像素711a和偏移消除電路IOOa的圖像傳感器可通過執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”和/或信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”來執(zhí)行模擬CDS或雙CDS。圖觀是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖，圖四是用于描述圖觀中示出的共享的單位像素和偏移消除電路的操作的時序圖。參照圖28，圖像傳感器包括共享的單位像素712，在共享的單位像素712中，復位晶體管RX、驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX由兩個單位像素共享。由于兩個單位像素共享晶體管RX、DX、SX，因此感光裝置PD占有的尺寸比率可增加，并且圖像傳感器的填充因數(shù)可增加。參照圖觀和圖四，如果復位控制信號RS具有邏輯高電平，則復位晶體管RX可被導通，共享的單位像素712可通過列線COL輸出第一復位電壓。隨后，如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平，則偏移消除電路IOOa可輸出具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平的輸出電壓V0UT。圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號的第一參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”。如果第一轉(zhuǎn)移控制信號TGl具有邏輯高電平，則第一轉(zhuǎn)移晶體管TXl可被導通，由第一感光裝置PDl產(chǎn)生的光電荷可被轉(zhuǎn)移到浮動擴散節(jié)點FD。共享的單位像素712可基于浮動擴散節(jié)點FD的電壓經(jīng)由驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX和列線COL輸出第一數(shù)據(jù)電壓。偏移消除電路IOOa可輸出第一感測電壓VSIGl加上參考電壓VREF得到的電壓作為輸出電壓V0UT。圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或者圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可執(zhí)行將第一感測電壓VSIGl加上參考電壓VREF得到的電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號的第一信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”。如果復位控制信號RS再次具有邏輯高電平，則復位晶體管RX可被導通，共享的單位像素712可通過列線COL輸出第二復位電壓。隨后，如果開關(guān)信號SWS具有邏輯高電平， 則偏移消除電路IOOa可輸出具有與參考電壓VREF的電壓電平基本相同的電壓電平的輸出電壓VOUT。圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可執(zhí)行將參考電壓VREF轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字輸出信號的第二參考轉(zhuǎn)換操作“參考A/D”。如果第二轉(zhuǎn)移控制信號TG2具有邏輯高電平，則第二轉(zhuǎn)移晶體管TX2可被導通，由第二感光裝置PD2產(chǎn)生的光電荷可被轉(zhuǎn)移到浮動擴散節(jié)點FD。共享的單位像素712可基于浮動擴散節(jié)點FD的電壓經(jīng)由驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX和列線COL輸出第二數(shù)據(jù)電壓。偏移消除電路IOOa可輸出第二感測電壓VSIG2加上參考電壓VREF得到的電壓作為輸出電壓V0UT。圖23的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元730或者圖M的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元780可執(zhí)行將第二感測電壓VSIG2加上參考電壓VREF得到的電壓轉(zhuǎn)換為第四數(shù)字輸出信號的第二信號轉(zhuǎn)換操作“信號A/D”。如上所述，盡管兩個或更多個單位像素共享晶體管RX、DX、SX，但是兩個或更多個單位像素可通過時序控制獨立地操作。圖30是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖。參照圖30，圖像傳感器可包括共享的單位像素714，在共享的單位像素714中，復位晶體管RX、驅(qū)動晶體管DX、選擇晶體管SX由四個單位像素共享。由于四個單位像素共享晶體管RX、DX、SX，因此感光裝置PD占有的尺寸比率可增加，并且圖像傳感器的填充因數(shù)可增加。盡管四個單位像素共享晶體管RX、DX、SX，但是該四單位像素可通過時序控制獨立地操作。盡管圖觀和圖30分別示出了兩個單位像素和四個單位像素共享晶體管RX、DX、 SX的示例，然而在一些實施例中，三個單位像素、或者五個或更多個單位像素可共享至少一個晶體管。圖31是示出根據(jù)示例實施例的圖像傳感器的框圖。圖31示出圖像傳感器700b的部分。參照圖31，像素陣列710a可包括以包括多個行和多個列的矩陣形式布置的多個單位像素。像素陣列710a還可包括至少兩個偏移消除電路陣列720_1和720_2，每個偏移消除陣列包括分別連接到多個列的多個偏移消除電路。例如，在像素陣列710a包括MXL(M和L均為大于1的整數(shù))單位像素的情況下，像素陣列710a可包括L條第一列線C0L_11、C0L_12、C0L_1L和L條第二列線C0L_21、C0L_22、 C0L_2L，第一偏移消除電路陣列720_1可包括分別連接到第一列線C0L_11、C0L_12、C0L_1L 的L個偏移消除電路，第二偏移消除電路陣列720_2可包括分別連接到第二列線C0L_21、 C0L_22、C0L_2L的L個偏移消除電路。像素陣列710a的單位像素可連接到第一列線C0L_11、C0L_12、C0L_1L和第二列線 C0L_21、C0L_22、C0L_2L,可基本同時讀取兩行的單位像素。例如，可通過第一列線C0L_11、 C0L_12、C0L_1L讀取第一行的單位像素的單元電壓，可通過第二列線C0L_21、C0L_22、 C0L_2L讀取第二行的單位像素的單元電壓。第一偏移消除電路陣列720_1可消除第一行的單位像素的單元電壓的偏移，第二偏移消除電路陣列720_2可消除第二行的單位像素的單元電壓的偏移。第一行的單位像素的單元電壓可通過第一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器陣列或一個第一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字輸出信號，第二行的單位像素的單元電壓可通過第二模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器陣列或一個第二模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字輸出信號。盡管圖31示出奇數(shù)行的單位像素連接到第一列線C0L_11、C0L_12、C0L_1L，偶數(shù)行的單位像素連接到第二列線C0L_21、C0L_22、C0L_2L，但是可以以各種方式來連接單位像素和列線。圖32是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖31的圖像傳感器中的單位像素和偏移消除電路的電路圖。參照圖32，第一單位像素711_1可經(jīng)由第一列線C0L_1連接到第一偏移消除電路 100_1，第二單位像素711_2可經(jīng)由第二列線C0L_2連接到第二偏移消除電路100_2。第一單位像素711_1和第二單位像素711_2可基本同時接收控制信號(例如，復位控制信號RS、 轉(zhuǎn)移控制信號TG、選擇控制信號SEL)，并且可基本同時執(zhí)行讀取操作。圖33是示出根據(jù)示例實施例的包括在圖31的圖像傳感器中的共享的單位像素和偏移消除電路的電路圖。參照圖33，第一共享的單位像素712_1可經(jīng)由第一列線C0L_1連接到第一偏移消除電路100_1，第二共享的單位像素712_2可經(jīng)由第二列線C0L_2連接到第二偏移消除電路100_2。包括第一感光裝置PDl和第一轉(zhuǎn)移晶體管TXl的第一單位像素以及包括第三感光裝置PD3和第三轉(zhuǎn)移晶體管TX3的第三單位像素可通過共享第一復位晶體管RX1、第一驅(qū)動晶體管DX1、第一選擇晶體管SXl形成第一共享的單位像素712_1。包括第二感光裝置 PD2和第二轉(zhuǎn)移晶體管TX2的第二單位像素以及包括第四感光裝置PD4和第四轉(zhuǎn)移晶體管TX4的第四單位像素可通過共享第二復位晶體管RX2、第二驅(qū)動晶體管DX2、第二選擇晶體管SX2形成第二共享的單位像素712_2。第一共享的單位像素712_1和第二共享的單位像素712_2可基本同時接收控制信號(例如，第一轉(zhuǎn)移控制信號TG1、第二轉(zhuǎn)移控制信號TG2、 復位控制信號RS、選擇控制信號SEL)，并且可基本同時執(zhí)行讀取操作。圖34是示出根據(jù)示例實施例的包括圖像傳感器的數(shù)字相機的框圖。參照圖34，數(shù)字相機800包括鏡頭810、圖像傳感器820、電機單元830、引擎單元 840。圖像傳感器820可以是圖23的圖像傳感器700、圖M的圖像傳感器700a或者圖31 的圖像傳感器700b。鏡頭810可將入射光聚焦在圖像傳感器820的光接收區(qū)域。圖像傳感器820可基于入射光產(chǎn)生貝爾模板的RGB數(shù)據(jù)。該RGB數(shù)據(jù)可以是通過偏移消除電路或采樣電路消除了偏移的數(shù)據(jù)。圖像傳感器820可響應于時鐘信號CLK將RGB數(shù)據(jù)提供給引擎單元840。 在一些實施例中，圖像傳感器820可使用移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(MIPI)和/或相機串行接口 (CSI)與引擎單元840進行接口連接。電機單元830可響應于從引擎單元840接收的控制信號CTRL控制鏡頭810的聚焦或可執(zhí)行快門操作。引擎單元840可控制圖像傳感器820 和電機單元830。引擎單元840可基于RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生包括亮度分量、亮度分量與藍色分量之差、亮度分量與紅色分量之差的YUV數(shù)據(jù)、或者可產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)(例如，聯(lián)合圖像專家組 (JPEG)數(shù)據(jù))。引擎單元840可連接到主機/應用850，并且可基于主時鐘信號MCLK將YUV 數(shù)據(jù)或壓縮數(shù)據(jù)提供給主機/應用850。在一些實施例中，引擎單元840可使用串行外圍接口(SPI)和/或內(nèi)部集成電路(I2C)接口與主機/應用850進行接口連接。圖35是示出根據(jù)示例實施例的包括圖像傳感器的計算系統(tǒng)的框圖。參照圖35，計算系統(tǒng)1000包括處理器1010、存儲器裝置1020、存儲裝置1030、輸入/輸出裝置1040、電源1050、圖像傳感器1060。圖像傳感器1060可以是圖23的圖像傳感器700、圖M的圖像傳感器700a、或者圖31的圖像傳感器700b。盡管在圖35中沒有示出，然而計算系統(tǒng)1000還可包括用于與電子裝置(例如，視頻卡、聲卡、存儲卡、USB裝置等)通信的端口。處理器1010可執(zhí)行特定計算或任務。例如，處理器1010可以是微處理器、中央處理單元(CPU)、數(shù)字信號處理器等。處理器1010可經(jīng)由地址總線、控制總線和/或數(shù)據(jù)總線與存儲器裝置1020、存儲裝置1030和輸入/輸出裝置1040通信。處理器1010可連接到擴展總線(例如，外圍組件互連(PCI)總線)。存儲器裝置1020可存儲用于操作計算系統(tǒng) 1020的數(shù)據(jù)。例如，存儲器裝置1020可通過動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、移動DRAM、靜態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)、相變隨機存取存儲器(PRAM)、電阻隨機存取存儲器(RRAM)、納米浮柵存儲器(NFGM)、聚合物隨機存取存儲器(PoRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)等來實現(xiàn)。存儲裝置1030可包括固態(tài)驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、⑶-ROM等。 輸入/輸出裝置1040可包括輸入裝置(例如，鍵盤、鼠標、鍵區(qū)等)和輸出裝置(打印機、 顯示裝置等)。電源1050可向計算裝置1000供電。圖像傳感器1060可經(jīng)由總線或其他通信鏈路連接到處理器1010。如上所述，圖像傳感器1060可使用偏移消除電路或采樣電路產(chǎn)生精確的圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器1060和處理器1010可集成在一個芯片中，或者可被實現(xiàn)為單獨的芯片。計算系統(tǒng)1000可以是包括圖像傳感器1060的任何計算系統(tǒng)。例如，計算系統(tǒng)1000可包括數(shù)字相機、移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)等。圖36是示出在圖35的計算系統(tǒng)中使用的接口的示例的框圖。參照圖36，計算系統(tǒng)1100可使用或支持MIPI接口，并且可包括應用處理器1110、 圖像傳感器1140、顯示裝置1050。應用處理器1110的CSI主機1112可使用相機串行接口 (CSI)與圖像傳感器1140的CSI裝置1141執(zhí)行串行通信。在一些實施例中，CSI主機112 可包括解串行化器DES，CSI裝置1141可包括串行化器SER。應用處理器1110的DSI主機 1111可使用顯示器串行接口(DSI)與顯示裝置1150的DSI裝置1151執(zhí)行通信。在一些實施例中，DSI主機1111可包括串行化器SER，DSI裝置1151可包括解串行化器DES。計算系統(tǒng)1100還可包括射頻(RF)芯片1160。應用處理器1110的PHY 1113可使用MIPI DigRF與RF芯片1160的PHY 1161執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。應用處理器1110的PHY 1113可包括用于控制與RF芯片1160的PHY 1161的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄igRF主機(DigRF master) 1114。 計算系統(tǒng)1100還可包括全球定位系統(tǒng)(GPS) 1120、存儲裝置1170、麥克風1180、DRAM 1185、 揚聲器1190。計算系統(tǒng)1100可使用超寬帶(UWB)通信1210、無線局域網(wǎng)(WLAN)通信1220、 全球微波接入互操作性(WIMAX)通信1230等與外部裝置通信。本發(fā)明構(gòu)思可不限于圖35 和圖36示出的計算系統(tǒng)1000和1100的構(gòu)造或接口。前面的敘述是示例實施例的示出，不應被解釋為其限制。盡管已經(jīng)描述了幾個示例實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該容易理解，在本質(zhì)上不脫離本發(fā)明構(gòu)思的獨創(chuàng)教導和優(yōu)點的情況下，可在示例實施例中進行多種修改。因此，所有這樣的修改意在被包括在權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)。因此，將理解，前面的敘述是各種示例實施例的示出，不應被解釋為限于公開的特定示例實施例，對公開的示例實施例的修改以及其他示例實施例意在包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種偏移消除電路，包括去耦電容器，具有第一電極和第二電極，第一電極連接到單位單元，單位單元被構(gòu)造為基于單位單元的狀態(tài)輸出復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一；緩沖器，連接到第二電極；反饋電路，連接到第二電極和緩沖器的輸出端，反饋電路被構(gòu)造為接收參考電壓，將參考電壓提供給第二電極以將與第一電壓相應的電荷存儲到去耦電容器，第一電壓與復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應。
2.如權(quán)利要求1所述的偏移消除電路，其中，當單位單元輸出數(shù)據(jù)電壓時，緩沖器輸出與數(shù)據(jù)電壓和第一電壓之間的電壓差相應的第二電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的偏移消除電路，其中，緩沖器包括晶體管，具有連接到第二電極的柵極、連接到第一供電電壓的漏極、連接到緩沖器的輸出端的源極；電流源，連接在緩沖器的輸出端和第二供電電壓之間。
4.如權(quán)利要求1所述的偏移消除電路，其中，緩沖器包括放大器，具有連接到第二電極的非反相輸入端、連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的偏移消除電路，其中，反饋電路包括放大器，具有被構(gòu)造為接收參考電壓的非反相輸入端、連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端；第一開關(guān)，連接在第二電極和所述放大器之間。
6.如權(quán)利要求5所述的偏移消除電路，其中，當單位單元輸出復位電壓時，第一開關(guān)在預定時間段期間將第二電極連接到所述放大器。
7.如權(quán)利要求5所述的偏移消除電路，其中，反饋電路還包括放大器偏移電容器，具有第三電極和第四電極，第三電極連接到所述放大器的反相輸入端；第二開關(guān)，連接在第四電極和緩沖器的輸出端之間；第三開關(guān)，連接在第四電極和所述放大器的非反相輸入端之間；第四開關(guān)，連接在所述放大器的反相輸入端和所述放大器的輸出端之間。
8.如權(quán)利要求7所述的偏移消除電路，其中，放大器偏移電容器存儲與第三電壓相應的電荷，其中，第三電壓與所述放大器的輸出電壓和參考電壓之間的電壓差相應。
9.如權(quán)利要求7所述的偏移消除電路，其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)能夠響應于第一開關(guān)信號操作，其中，第三開關(guān)和第四開關(guān)能夠響應于第二開關(guān)信號操作。
10.一種采樣電路，包括偏移消除電路，被構(gòu)造為基于單位單元的狀態(tài)從單位單元接收復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一，被構(gòu)造為接收參考電壓，并且包括去耦電容器，去耦電容器存儲與第一電壓相應的電荷，第一電壓與復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應，偏移消除電路被構(gòu)造為基于數(shù)據(jù)電壓和第一電壓產(chǎn)生第二電壓；模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為執(zhí)行信號轉(zhuǎn)換操作，信號轉(zhuǎn)換操作將第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。
11.如權(quán)利要求10所述的采樣電路，其中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器還被構(gòu)造為執(zhí)行參考轉(zhuǎn)換操作，參考轉(zhuǎn)換操作將參考電壓轉(zhuǎn)換為參考數(shù)字輸出信號。
12.如權(quán)利要求10所述的采樣電路，其中，去耦電容器具有第一電極和第二電極，第一電極連接到單位單元，其中，偏移消除電路還包括緩沖器，連接到第二電極；反饋電路，連接到第二電極和緩沖器的輸出端，反饋電路被構(gòu)造為接收參考電壓，將參考電壓提供給第二電極以將與第一電壓相應的電荷存儲到去耦電容器。
13.如權(quán)利要求10所述的采樣電路，其中，偏移消除電路和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器共享放大器。
14.如權(quán)利要求13所述的采樣電路，其中，偏移消除電路還包括放大器偏移電容器以存儲所述放大器的偏移。
15.一種圖像傳感器，包括多個單位像素，以具有多個行和多個列的矩陣形式被布置，所述多個單位像素的每個被構(gòu)造為基于各個單位像素的狀態(tài)輸出復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一；多個偏移消除電路，連接到所述多個單位像素，所述多個偏移消除電路被構(gòu)造為接收參考電壓，并包括分別存儲與多個第一電壓相應的電荷的多個去耦電容器，每個第一電壓與多個復位電壓中的相應一個復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應，所述多個偏移消除電路被構(gòu)造為分別基于多個數(shù)據(jù)電壓和所述多個第一電壓產(chǎn)生多個第二電壓；模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，被構(gòu)造為將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為多個數(shù)字輸出信號。
16.如權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，其中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元包括分別連接到多個列的多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述多個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為同時將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為所述多個數(shù)字輸出信號。
17.如權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，其中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換單元包括一個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為順序地將所述多個第二電壓轉(zhuǎn)換為所述多個數(shù)字輸出信號。
18.如權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，其中，所述多個單位像素中的至少兩個共享復位晶體管、驅(qū)動晶體管、選擇晶體管中的至少一個。
19.如權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，還包括多個另外的偏移消除電路，分別連接到所述多個列，其中，所述多個單位像素的第一行和所述多個單位像素的第二行被構(gòu)造為同時分別將多個數(shù)據(jù)電壓輸出到所述多個偏移消除電路和所述多個另外的偏移消除電路。
20.如權(quán)利要求19所述的圖像傳感器，其中，所述多個偏移消除電路和所述多個另外的偏移消除電路被構(gòu)造為接收相同的參考電壓。
21.一種偏移消除電路，包括去耦電容器，被構(gòu)造為從單位單元接收輸出電壓，輸出電壓基于單位單元的狀態(tài)是復位電壓和數(shù)據(jù)電壓之一；緩沖器，具有輸入端和輸出端，輸入端連接到去耦電容器；反饋電路，被構(gòu)造為連接在緩沖器的輸出端和緩沖器的輸入端之間，并且被構(gòu)造為接收參考電壓，其中，緩沖器被構(gòu)造為當單位單元的輸出電壓是參考電壓時輸出參考電壓，緩沖器被構(gòu)造為輸出與數(shù)據(jù)電壓減去從單位單元到緩沖器跨過去耦電容器的電壓降相應的電壓。
22.如權(quán)利要求21所述的偏移消除電路，其中，緩沖器包括晶體管，具有與緩沖器的輸入端相應的柵極、連接到第一供電電壓的漏極、與緩沖器的輸出端相應的源極；電流源，連接在緩沖器的輸出端和第二供電電壓之間。
23.如權(quán)利要求21所述的偏移消除電路，其中，緩沖器包括放大器，具有與緩沖器的輸入端相應的非反相輸入端、連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端。
24.如權(quán)利要求21所述的偏移消除電路，其中，反饋電路包括放大器，具有被構(gòu)造為接收參考電壓的非反相輸入端、連接到緩沖器的輸出端的反相輸入端；第一開關(guān)，連接在緩沖器的輸入端和所述放大器之間。
全文摘要
提供偏移消除電路、采樣電路以及圖像傳感器。偏移消除電路存儲與從單位像素接收的復位電壓和參考電壓之間的電壓差相應的電荷，從而消除單位像素的偏移。
文檔編號H04N5/335GK102547151SQ20111039161
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者樸儒珍, 權(quán)敏浩, 林承賢, 柳貴成, 鄭運基, 金載宏 申請人:三星電子株式會社