TWI766292B - 縱行放大器重設電路 - Google Patents

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Abstract

一種用於一影像感測器中之放大器電路包括一共源極放大器，該共源極放大器經耦接以自該影像感測器之一像素單元接收表示一影像電荷之一輸入信號。一自動歸零開關耦接在該共源極放大器之一輸入與該共源極放大器之一輸出之間。一回饋電容器耦接至該共源極放大器之該輸入。一偏移開關耦接至該回饋電容器且進一步耦接至一重設電壓及該放大器電路之一輸出。該自動歸零開關及該偏移開關經組態以在該放大器電路之一重設期間將該回饋電容器耦接至該重設電壓。該偏移開關經組態以在該放大器電路之該重設之後將該回饋電容器耦接至該放大器電路之該輸出。

Description

縱行放大器重設電路
本揭示大體上涉及影像感測器，且具體而言但非排他地，涉及用於影像感測器中之類比至數位轉換電路的縱行放大器電路。
影像感測器已變得隨處可見。影像感測器廣泛用於數位相機、蜂巢式電話、監控相機，以及醫學、汽車及其他應用。用於製造影像感測器之技術一直在高速發展。舉例而言，對較高解析度及較低功率消耗之需求促進了此等裝置之進一步小型化及整合。
影像感測器習知地接收在像素中產生電荷之像素陣列上的光。像素陣列通常配置成複數個列及複數個縱行。光之強度可影響在每一像素中產生之電荷量，其中較高強度產生較高電荷量。通常藉由縱行位元線自像素陣列讀出電荷資訊。類比至數位轉換器(ADC)通常用於CMOS影像感測器(CIS)中，以將來自藉由縱行放大器接收到之像素的電荷資訊轉換成影像感測器對電荷之數位表示。ADC基於影像電荷信號與參考電壓信號之比較產生電荷之數位表示。參考電壓信號習知地可為由斜坡產生器提供之斜坡信號且比較習知地可由比較器執行，該比較器提供可與計數器一起使用以自像素產生影像電荷之數位表示的輸出。
本文描述涉及縱行放大器重設電路之實例。在以下描述中，闡述眾多具體細節以提供對實例之透徹理解。然而，熟習此項技術者將認識到，可在沒有一或多個具體細節之情況下或利用其他方法、組件、材料等來實踐本文中所描述之技術。在其他情況下，為避免混淆某些態樣，未示出或詳細地描述眾所周知之結構、材料或操作。
在本說明書通篇中參考「一個實例」或「一個實施例」意指結合實例描述之特定特徵、結構或特性包括於本發明之至少一個實例中。因此，貫穿本說明書在不同位置中出現片語「在一個實例中」或「在一個實施例中」未必皆指相同實例。此外，特定特徵、結構或特性可在一或多個實例中以任何合適方式組合。
貫穿本說明書，使用若干技術術語。除非本文中特別定義，或其使用情境將明顯另外表明，否則此等術語將採用其在其所出現之領域中的普通含義。應注意，元件名稱及符號在本文中可互換使用(例如Si對矽)；然而，兩者具有相同含義。
圖 1 說明根據本發明之實施例的成像系統100之一個實例。在一個實例中，成像系統100為互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器且包括像素陣列102、縱行放大器電路104，及類比至數位轉換器(ADC)電路106。在一個實例中，像素陣列102為光電二極體或影像感測器像素之二維(2D)陣列。如所說明，光電二極體配置成複數個列及複數個縱行，以獲取個人、位置、物件等之影像資料，該影像資料隨後可用於呈現個人、位置、物件等之2D影像。然而，光電二極體不必配置成列及縱行且可採用其他組態。
在一個實例中，在像素陣列102中之每一影像感測器光電二極體/像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，藉由縱行位元線108及縱行放大器電路104自像素陣列102讀出來自像素之影像電荷資訊。ADC電路106經耦接以藉由縱行放大器電路104自像素陣列102之像素接收電荷資訊，以將電荷資訊轉換成影像感測器100對電荷之數位表示。如將論述，在各種實例中，根據本發明之教示，縱行放大器電路104包括縱行放大器重設電路。在一個實例中，ADC電路106基於影像電荷信號與參考電壓信號之比較產生電荷之數位表示。
在一個實例中，成像系統100可包括在數位相機、手機、膝上型電腦等中。另外，成像系統100可耦接至硬體之其他零件，例如處理器(通用或以其他方式)、記憶體元件、輸出端(USB埠、無線發射器、HDMI埠等)、照明設備/快閃、電輸入端(鍵盤、觸摸顯示器、軌跡墊、滑鼠、麥克風等)及/或顯示器。硬體之其他零件可將指令傳遞至成像系統100，自成像系統100提取影像資料，或控制由成像系統100供應之影像資料。
圖 2 說明可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中的縱行放大器204之一個實例示意圖。在所描繪之實例中，縱行放大器204包括共源極放大器216、回饋電容器218及輸入電容器224。共源極放大器216包括輸入裝置215。在一個實例中，輸入裝置215為電晶體，其中閘極端子經耦接以藉由輸入電容器Cin 222接收輸入電壓Vin 224。在一個實例中，輸入裝置215為源極跟隨器耦接之電晶體。在一個實例中，輸入電壓Vin 224表示來自影像感測器之像素陣列中的像素單元之影像電荷。如所示，輸入裝置215耦接至NMOS級聯裝置214，該NMOS級聯裝置耦接至PMOS級聯裝置212，該PMOS級聯裝置耦接至電流源裝置210。電流源裝置210經耦接以藉由偏置信號PBCS偏置，PMOS級聯裝置212經耦接以藉由偏置信號PBCASC偏置，且NMOS級聯裝置214經耦接以藉由偏置信號NBCASC偏置。在NMOS級聯裝置214與PMOS級聯裝置212之間的節點處產生輸出電壓Vout 226。輸入裝置215經耦接以藉由回饋電容器Cfb 218自Vout 226接收回饋電壓或浮動節點電壓Vf。開關220亦耦接在輸入裝置215之輸入端子與Vout 226之間以將縱行放大器204歸零。
應瞭解，圖 2 中所示之實例縱行放大器204為單端共源極放大器，該單端共源極放大器由於其較小功率消耗及小尺寸而適合於縱行放大器。在此架構中，應瞭解，輸出電壓Vout 226應處於一定範圍內以保持開環增益足夠高。在實例中，輸入裝置215、NMOS級聯裝置214、PMOS級聯裝置210及電流源裝置210經組態以在用於開環增益之深飽和區中操作。若輸出電壓Vout 226太低，則輸入裝置215及/或級聯裝置之汲源電壓Vds需要為低，因此可增加此等裝置之輸出電導gds。因此，可減小放大器之開環增益。可用以下等式(1)給出縱行放大器204之開環增益(dc)：
Figure 02_image001
其中gmni為輸入裝置215之跨導，gdsni為輸入裝置215之輸出電導，gmncc為NMOS級聯裝置214之跨導，gdsncc為NMOS級聯裝置214之輸出電導，gmpcc為PMOS級聯裝置212之跨導，gdspcc為PMOS級聯裝置212之輸出電導，gmpcs為電流源裝置210之跨導，及gdspcs為電流源裝置210之輸出電導。
為了說明，圖 3 示出可例如包括在用於影像感測器中之縱行放大器中之MOS電晶體的IV特性之實例。頂部圖形328示出電流Ids對比Vds(實線)及Ids對比Vgs-Vth(虛線)之關係，且底部圖形330示出gds對比Vds之關係。如可觀察到，當與輸出電導相比較，裝置中之每一者之跨導更高時，增益「A」可較大。通常，在線性區中或在接近線性區之飽和度中，輸出電導gds大。在用於類比電路之厚氧化物裝置，例如縱行放大器204中，短通道效應並不明顯。在此類裝置中，藉由將汲源電壓Vds增加到足夠高(例如，＞100mV或更多)，輸出電導gds變成小於閘源電壓Vgs與臨限值電壓Vth之間的差(例如，「Vgs-Vth」)。在本揭示中，其中輸出電導gds足夠低之區稱為「深飽和區」。
在深飽和區中，gm與gds之間的比率通常可為數百倍。因此，圖 2 中所示之縱行放大器204之開環增益A可為約80～100dB，其足夠高以實現18dB之閉環增益。然而，當彼等裝置中之一者之操作點接近線性區時，開環增益將減小，因為該等裝置之gds增加。舉例而言，若NMOS級聯裝置214之操作點處於飽和區中，但接近線性區，則「gdsncc」可高於「gmncc」之1/100且開環增益可減小至60～80dB。另外，在線性區中，gds可接近gm。當縱行放大器204之輸出電壓Vout 226較低且級聯裝置進入線性區中時，「gdsncc」及「gmncc」變為相似階數且因此增益顯著降低。在此條件下，縱行放大器204之增益可僅由「gmni/gdsni」判定，其可為約40dB。若輸出電壓Vout 226進一步減小，則輸入裝置215之操作點可接近線性區或進入線性區，且開環增益可根據「gmni/gdsni」比率減小至小於40dB。
一個挑戰為若輸入裝置215之臨限值電壓Vth低，則難以將共源極放大器之開環增益保持足夠高，因為縱行放大器204之重設(自動歸零)電壓取決於輸入裝置之臨限值電壓Vth。為了重設(例如，自動歸零)縱行放大器204，藉由接通自動歸零開關220將浮動節點「Vf」及輸出電壓Vout 226短接在一起。以此方式，浮動節點電壓Vf可設定成使輸入裝置215與電流源裝置210汲取相同電流。同時，輸出電壓Vout 226設定成與浮動節點Vf相同。因此，當其汲極電流與偏置電流「Ibias」相同時，浮動節點Vf及輸出電壓Vout 226被重設成輸入裝置215之閘源電壓Vgs。因此，輸出電壓Vout 226被重設成可在以下等式(2)中寫入之重設電壓「Vout_rst」。
Figure 02_image003
其中Vov為輸入裝置215之過驅動電壓。因此，當Vth為低時，重設電壓可為低且重設位準下之開環增益可為低。然而，具有低Vth之折衷為難以減小輸入裝置215之隨機電報信號(RTS)雜訊。具體而言，輸入裝置215之RTS雜訊可在影像感測器之輸出影像上引起豎直點線，因此對於影像品質至關重要。應用低臨限值電壓Vth裝置為減小RTS雜訊之有效方法，但會如先前所描述減小開環增益。
圖 4 說明可包括在CMOS影像感測器(例如圖 1 之影像感測器100)中的具有位準移位器之縱行放大器404之另一實例。如在所描繪之實例中所示，縱行放大器404包括經耦接以藉由輸入電容器Cin 422接收輸入電壓Vin 424之共源極放大器416。位準移位器432之輸入耦接至共源極放大器416之輸出，且在位準移位器432之輸出處產生輸出電壓Vout 426。回饋電容器Cfb 418耦接在共源極放大器416之浮動電壓Vf輸入與位準移位器432之輸出處的輸出電壓Vout 426之間。在實例中，自動歸零開關420亦耦接在共源極放大器416之浮動電壓Vf輸入與位準移位器432之輸出處的輸出電壓Vout 426之間。在操作中，縱行放大器404經耦接以回應於自動歸零開關420之關閉或接通而重設。
應瞭解，藉由將位準移位器432包括在如圖 4 中所示之縱行放大器404中，還可在重設之後增加共源極放大器416之輸出電壓。在此實例中，可藉由位準移位器432之輸入及輸出之間的電壓差量來改變共源極放大器416之輸出電壓。舉例而言，若位準移位器432將電壓移位「-Vlevel-shift」，則共源極放大器416之輸出在重設之後增加「Vlevel-shift」。
應注意，在一些實例中，源極跟隨器放大器可用作位準移位器。然而，在此實例中，因為電壓移位量太大，因此電壓範圍通常減小。此外，應注意，在各種實例中，藉由位準移位器之功率消耗可能較大。
圖 5 說明根據本發明之教示的可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中的具有偏移發生器之實例縱行放大器504之示意圖。如在所描繪之實例中所示，縱行放大器504包括經耦接以接收輸入電壓Vin 524之共源極放大器516。在所描繪之實例中，共源極放大器516經電容耦接以藉由輸入電容器Cin 522接收輸入電壓。在一個實例中，輸入電壓Vin 524表示來自影像感測器之像素陣列中的像素單元之影像電荷。在一個實例中，共源極放大器516包括NMOS輸入裝置。在另一實例中，應瞭解，共源極放大器516可包括PMOS輸入裝置。如在所描繪之實例中所示，在共源極放大器516之輸出處產生輸出電壓Vout 526。在實例中，自動歸零開關520耦接在共源極放大器516之浮動電壓Vf輸入與共源極放大器516之輸出之間，該輸出耦接至共源極放大器516之輸出電壓Vout 526。在操作中，縱行放大器504經耦接以回應於自動歸零開關520之關閉或接通而重設。
如在所描繪之實例中所示，回饋電容器Cfb 518耦接在共源極放大器516之浮動電壓Vf輸入與偏移開關534之間。在一個實例中，偏移開關534還耦接至重設電壓Vrst 536及輸出電壓Vout 526。在操作中，偏移開關534經組態以在第一狀態(例如，「H」)或第二狀態(例如，「L」)下操作。因此，偏移開關534經組態以回應於「H」設置而將回饋電容器Cfb 518耦接至重設電壓536，或偏移開關534經組態以回應於「L」設置而將回饋電容器Cfb 518耦接至輸出電壓526。因此，應瞭解，根據本發明之教示，回應於偏移開關534，可藉由改變回饋電容器Cfb 518與重設電壓534或輸出電壓526之連接來調整輸出電壓Vout 526。
為了說明，圖 6 示出根據本發明之教示的實例時序圖636，該時序圖示出在自動歸零序列期間在實例縱行放大器中發現的信號之實例。應注意，在圖 6 之時序圖636中提及之縱行放大器可為圖 5 之縱行放大器504的實例，且下文提及之類似地命令及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。在圖 6 中所描繪之實例時序圖636中，自動歸零開關520由信號「AZ」控制且偏移開關534由信號「Offset」控制。在操作中，偏移開關經組態以將電容器Cfb 518耦接至重設電壓Vrst 536，同時Offset信號在時間T0與T2之間為高(H)。當AZ信號為高時共源極放大器516重設，因此在重設期間將重設電壓Vrst 536供應至電容器Cfb 518。AZ信號在時間T1下降至低且Offset信號在時間T2下降至低(L)，此時在如所示完成重設操作之後輸出電壓Vout 526自Vout0轉換至重設電壓Vrst 536。因此，自動歸零開關520及偏移開關534經組態以在縱行放大器504之重設期間將回饋電容器Cfb 518耦接至重設電壓Vrst 536，且偏移開關534進一步經組態以在重設操作之後將回饋電容器Cfb 518耦接至縱行放大器504之輸出電壓Vout 526。以此方式，可如下表示輸出電壓Vout 526：
Figure 02_image005
其中「-A」為在重設之後放大器之開環增益且當「AZ」變低時「Vout0」為Vout，且「β」為回饋因數。因此，若開環增益足夠高，則可將輸出電壓Vout重設至Vrst。
此處，若足以將級聯裝置提昇至深飽和區，則在施加偏移之前的開環增益就不成問題。舉例而言，當目標閉環增益為18dB使得輸入電容「Cin」與回饋電容「Cfb」之間的比率為8倍，且NMOS級聯裝置在線性區中操作且開環增益為24dB時，Vout將如下表示：
Figure 02_image007
此足夠高以使輸出電壓Vout移位。應瞭解，一旦輸出電壓Vout略微增加，放大器之開環增益就增加，因此輸出電壓Vout更接近重設電壓Vrst。
以此方式，由於放大器之有限開環，輸出電壓Vout將略微不同於重設電壓Vrst。尤其當NMOS級聯裝置在施加偏移之前處於線性區中時，將改變輸入裝置之汲源電壓Vds且如此會影響誤差(Vout-Vrst)。可藉由通常用於CMOS影像感測器(CIS)中之相關雙採樣(CDS)消除此誤差。
圖 7 說明包括在像素陣列中之實例像素單元738之示意圖，該像素陣列可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，像素單元738為4T像素單元之實例且還可根據本發明之教示使用其他像素單元配置。如所示，在所描繪之實例中，像素單元738包括適用於回應於入射光而光生影像電荷之光電二極體PD。轉移電晶體TX經耦接以回應於轉移信號而將光生影像電荷自光電二極體PD轉移至浮動擴散。重設電晶體RST耦接至浮動擴散FD以回應於重設信號而將浮動擴散重設。浮動擴散FD還耦接至源極跟隨器耦接之放大器電晶體SF之閘極，該源極跟隨器耦接之放大器電晶體適用於回應於浮動擴散FD中之影像電荷而生成影像電荷信號。列選擇電晶體RS耦接至源極跟隨器電晶體SF，以回應於列選擇信號而將影像電荷信號自像素單元738輸出至縱行位元線708。
圖 8 說明根據本發明之教示的具有偏移發生器及比較器840之縱行放大器804之實例示意圖，該縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 8 之縱行放大器804類似於圖 5 中描繪之縱行放大器504。因此，為了簡潔起見，圖 8 之縱行放大器804之細節將不再詳細地描述。另外，應瞭解，縱行比較器840可包括在例如圖 1 之ADC 106之類比至數位轉換器(ADC)中或與該ADC一起使用。在一個實例中，ADC可為單斜率類比至數位轉換器，以產生自像素單元讀出之影像資料的數位表示。在操作中，縱行放大器804之輸出電壓Vout 826耦接至比較器840之輸入。比較器840經耦接以將來自縱行放大器804之輸出電壓Vout 826與斜坡信號Ramp 842相比較。在所說明實例中，藉由用比較器自動歸零開關844將比較器840重設，可消除放大器804重設之後輸出電壓Vout 826上的誤差。
為了說明，圖 9 示出根據本發明之教示的實例時序圖946，該時序圖示出在具有偏移發生器及比較器之縱行放大器中發現的信號之實例。應注意，在圖 9 之時序圖946中提及之縱行放大器及比較器可為圖 8 之縱行放大器804及比較器840的實例，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。在圖 9 中所描繪之實例時序圖946中，可藉由接通比較器自動歸零開關844將圖 8 之比較器840重設。比較器自動歸零開關844由圖 9 中所示之信號AZ_Comp控制。當AZ_Comp信號在時間T0為高時，接通比較器自動歸零開關844。如圖 9 中所示，藉由在時間T3處將Offset信號切換為低，在Offset信號自時間T0至時間T3施加至偏移開關834之後，AZ_Comp在時間T4處轉換成低，到達縱行放大器804之Vout 826輸出。以此方式，在Offset信號施加至偏移開關834之後，在時間T3處將比較器840重設至Vout 826。圖 9 中所示之時序圖946實例還說明還施加數位相關採樣(CDS)。在實例中，在時間T5與時間T6之間發生第一類比至數位轉換(第一ADC)。具體而言，示出斜坡信號在時間T5與時間T6之間斜升，在此期間類比至數位轉換電路中之計數器電路產生自像素輸出之重設信號的數位表示。在時間T9與時間T10之間發生第二類比至數位轉換(第二ADC)，在此期間斜坡信號如所示斜升且類比至數位轉換電路中之計數器電路產生自像素輸出之影像信號的數位表示。隨後可判定第一ADC與第二ADC之間的差以消除在輸出之影像信號之數位表示中的其餘誤差。
圖 10 說明根據本發明之教示的具有位準移位器及偏移發生器之實例縱行放大器1004的示意圖，該實例縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 10 之縱行放大器1004可為先前論述之縱行放大器實例的另一實例，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。舉例而言，圖 10 之縱行放大器1004與圖 5 之縱行放大器504共用多個相似性。如所示，縱行放大器1004包括經耦接以藉由輸入電容器Cin 1022接收輸入電壓Vin 1024之共源極放大器1016。圖 10 之縱行放大器1004與圖 5 之縱行放大器504之間的一個差異在於，圖 10 之縱行放大器1004還包括耦接至共源極放大器1016之輸出的位準移位器1032。在位準移位器1032之輸出處產生縱行放大器1004之輸出電壓Vout 1026。在實例中，自動歸零開關1020耦接在共源極放大器1016之浮動電壓Vf輸入與位準移位器1032之輸出處的輸出電壓Vout 1026之間。在操作中，縱行放大器1004經耦接以回應於自動歸零開關1020之關閉或接通而重設。
如在所描繪之實例中所示，回饋電容器Cfb 1018耦接在共源極放大器1016之浮動電壓Vf輸入與偏移開關1034之間。在一個實例中，偏移開關還耦接至重設電壓Vrst 1036及輸出電壓Vout 1026。在操作中，偏移開關1034經組態以在第一狀態(例如，「H」)或第二狀態(例如，「L」)下操作。因此，偏移開關1034經組態以回應於「H」設置而將回饋電容器Cfb 1018耦接至重設電壓1036，或偏移開關1034經組態以回應於「L」設置而將回饋電容器Cfb 1018耦接至輸出電壓1026。因此，應瞭解，根據本發明之教示，回應於偏移開關1034，可藉由改變回饋電容器Cfb 1018與重設電壓1034或輸出電壓1026之連接來調整輸出電壓Vout 1026。
在操作中，圖 10 之縱行放大器1004之自動歸零序列與上文關於圖 6 之時序圖636所描述的自動歸零序列相同。然而，在圖 10 之縱行放大器1004中包括位準移位器1032之情況下，增加在自動歸零序列期間及之後的輸出電壓Vout 1026，因此共源極放大器1016中之所有裝置可在深飽和區中操作。以此方式，在自動歸零期間縱行放大器1004之開環增益可為80～100dB。在共源極放大器1016之自動歸零之後，偏移開關1034耦接至Vout 1026，因此輸出電壓Vout 1026變成與重設電壓Vrst 1036幾乎相同。以此方式，根據本發明之教示，可增加縱行放大器1004之電壓範圍。
圖 11 說明根據本發明之教示的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器1104的另一實例之示意圖，該縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 11 之縱行放大器1104可為先前論述之縱行放大器實例的另一實例，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。舉例而言，圖 11 之縱行放大器1104與圖 10 之縱行放大器1004共用多個相似性。如所示，縱行放大器1104包括經耦接以藉由輸入電容器Cin 1122接收輸入電壓Vin 1124之共源極放大器1116。縱行放大器1104還包括耦接至共源極放大器1116之輸出的位準移位器1132。圖 11 之縱行放大器1104與圖 10 之縱行放大器1004之間的一個差異在於，在圖 11 之縱行放大器1104中，在共源極放大器1116之輸出處產生縱行放大器1104之輸出電壓Vout 1126且位準移位器1132之輸出耦接至如所示之自動歸零開關1120。因此，自動歸零開關1120耦接在共源極放大器1116之浮動電壓Vf輸入與位準移位器1132之輸出之間。
在操作中，縱行放大器1104之自動歸零序列與上文關於圖 6 之時序圖636所描述的自動歸零序列相同。縱行放大器1104經耦接以回應於自動歸零開關1120之關閉或接通而重設。另外，類似於圖 10 之縱行放大器1004，在包括位準移位器1132之情況下在自動歸零期間圖 11 之縱行放大器1104之開環增益可為80～100dB，因為在自動歸零序列期間輸出電壓Vout 1126可增加，因此共源極放大器1116中之所有裝置在深飽和區中操作。另外，在共源極放大器1116之自動歸零之後，偏移開關1134連接至Vout 1126，因此輸出電壓Vout 1126變成與重設電壓Vrst 1136幾乎相同。以此方式，根據本發明之教示可增加縱行放大器1104之電壓範圍。由於位準移位器1132之輸出耦接至自動歸零開關1120且不耦接至縱行放大器1104之Vout 1126輸出的輸出，因此位準移位器1132不會使雜訊變差。此外，位準移位器1132可在自動歸零序列之後斷電，因為其僅在縱行放大器1104之自動歸零期間使用。因為共源極放大器1104之開環增益可高達80～100dB，所以自動歸零之後的誤差(Vout-Vrst)可極小。
圖 12 說明根據本發明之教示的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器1204的又另一實例之示意圖，該縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 12 之縱行放大器1204可為先前論述之縱行放大器實例的另一實例，例如，圖 11 之縱行放大器1104，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。然而，圖 12 示出具有位準移位器之縱行放大器1204的實例電晶體位準示意圖。如在所描繪之實例中所示，縱行放大器1204之共源極放大器1216包括輸入裝置1215。在一個實例中，輸入裝置1215為電晶體，其中閘極端子經耦接以藉由輸入電容器Cin 1222接收輸入電壓Vin 1224。在一個實例中，輸入裝置1215為源極跟隨器耦接之電晶體。如在實例中所示，輸入裝置1215耦接至NMOS級聯裝置1214，該NMOS級聯裝置耦接在縱行放大器1204之Vout 1226輸出之間且如所示耦接至電流源1210以接收電流Id。NMOS級聯裝置1214經耦接以藉由偏置信號NBCASC偏置。在NMOS級聯裝置1214與電流源1210之間的節點處產生輸出電壓Vout 1226。
如在所描繪之實例中所示，回饋電容器Cfb 1218耦接在輸入裝置1215之浮動電壓Vf輸入與偏移開關1234之間。在一個實例中，偏移開關1234還耦接至重設電壓Vrst 1236及輸出電壓Vout 1226。在操作中，偏移開關1234經組態以在第一狀態(例如，「H」)或第二狀態(例如，「L」)下操作。因此，偏移開關1234經組態以回應於「H」設置而將回饋電容器Cfb 1218耦接至重設電壓1236，或偏移開關1234經組態以回應於「L」設置而將回饋電容器Cfb 1218耦接至輸出電壓1326。因此，應瞭解，根據本發明之教示，回應於偏移開關1234，可藉由改變回饋電容器Cfb 1218與重設電壓1236或輸出電壓1226之連接來調整輸出電壓Vout 1226。
在所描繪之實例中，圖 12 之縱行放大器1204還包括耦接在共源極放大器1216之Vout 1226輸出與自動歸零開關1220之間的位準移位器1232。自動歸零開關1220耦接在共源極放大器1216之浮動電壓Vf輸入與位準移位器1232之輸出之間。在操作中，縱行放大器1204經耦接以回應於自動歸零開關1220之關閉或接通而重設。如在所描繪之實例中所示，位準移位器1232包括充當位準移位器之源極跟隨器1248。在實例中，源極跟隨器1232包括如所示之電流源1250。在實例中，源極跟隨器1232之閘極輸入耦接至縱行放大器1204之Vout 1226輸出，且位準移位器1232之源極跟隨器1248之輸出耦接至自動歸零開關1220。
圖 13 說明根據本發明之教示的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器1304的再一實例之示意圖，該縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 13 之縱行放大器1304可為先前論述之縱行放大器實例的再一實例，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。具體而言，應注意，圖 13 中所說明之實例電路與圖 12 中所說明之實例電路共用多個相似性，且為了簡潔起見，將不再詳細描述圖 13 及圖 12 中之實例電路之間公共的元件。
然而，圖 13 中所說明之實例縱行放大器1304與圖 12 中之實例縱行放大器1204之間的一個差異在於，在圖 13 中所說明之實例縱行放大器1304中，位準移位器1332中之電流源1350示出成實施為耦接至源極跟隨器輸入裝置1348之源極跟隨器耦接之NMOS電流源。換言之，圖 12 中所示之源極跟隨器電流源1250由圖 13 中之NMOS裝置1350替代。NMOS裝置1350之閘極及汲極耦接至源極跟隨器1348之輸出。以此方式，源極跟隨器電流源1350及輸入裝置1348充當電流鏡(在自動歸零序列期間)，因此基於m判定源極跟隨器之電流，m為輸入裝置1315與源極跟隨器電流源NMOS 1350之間的W/L比率(例如，m=(W1315 /L1315 )/(W1350 /L1350 ))。因此，由於包括源極跟隨器輸入裝置1348、源極跟隨器電流源1350、輸入裝置1315、NMOS級聯裝置1314及電流源1310之回饋迴路，因此將浮動電壓Vf及輸出電壓Vout 1326判定為使輸入裝置1348之汲極電流等於來自電流源1310之電流Id的「1/m」倍。因此，可藉由源極跟隨器電流源1350與輸入裝置1315之間的W/L比率判定源極跟隨器電流源1350之電流消耗。舉例而言，若共源極放大器1310之偏置電流為Id且源極跟隨器電流源1350之W/L比率為輸入裝置1315之W/L比率的1/m，則源極跟隨器之偏置電流變為Id/m。
圖 13 中所說明之實例縱行放大器1304與圖 12 中之實例縱行放大器1204之間的另一差異在於，圖 13 之縱行放大器1304還包括源極跟隨器斷電開關1352及1354。如所示，第一斷電開關1352耦接在縱行放大器1304之Vout 1326輸出與位準移位器1332之源極跟隨器輸入裝置1348之閘極端子之間。第二斷電開關1354耦接在電壓供應軌與位準移位器1332之源極跟隨器輸入裝置1348之汲極端子之間。在操作中，斷電開關1352及1354可在縱行放大器1304之自動歸零序列之後斷開。舉例而言，在一個實例中，斷電開關1352及1354可經耦接以回應於圖 6 之時序圖636中所示的Offset信號而受控制。
圖 14 說明根據本發明之教示的具有偏移發生器之縱行放大器1404之另一實例的示意圖，該縱行放大器可包括在CMOS影像感測器，例如圖 1 之影像感測器100中。應瞭解，圖 14 之縱行放大器1404可為先前論述之縱行放大器實例的另一實例，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。如所示，縱行放大器1404包括經耦接以藉由輸入電容器Cin 1422接收輸入電壓Vin 1424之共源極放大器1416。如在所描繪之實例中所示，在共源極放大器1416之輸出處產生輸出電壓Vout 1426。
在實例中，回饋電容器Cfb 1418耦接在共源極放大器1416之浮動電壓Vf輸入與共源極放大器1416之輸出處的輸出電壓Vout 1426之間。另外，自動歸零開關1420耦接在共源極放大器1416之浮動電壓Vf輸入與共源極放大器1416之輸出處的輸出電壓Vout 1426之間。在操作中，縱行放大器1404經耦接以回應於自動歸零開關1420之關閉或接通而重設。
在所描繪之實例中，縱行放大器1404包括專用電容器以添加偏移，Coffset 1452耦接至共源極放大器1416之浮動電壓Vf輸入。另外，偏移開關1434耦接至偏移電容器Coffset 1452。偏移開關1434還耦接至重設電壓Vrst 1436及接地。偏移開關1434經組態以在第一狀態(例如，「H」)或第二狀態(例如，「L」)下操作。因此，偏移開關1434經組態以回應於「H」設置而將偏移電容器Coffset 1418耦接至重設電壓1436，或偏移開關1434經組態以回應於「L」設置而將偏移電容器Coffset 1452耦接至接地。
為了說明，圖 15 示出根據本發明之教示的實例時序圖1554，該時序圖示出在自動歸零序列期間在具有偏移之實例縱行放大器中發現的信號之實例。應注意，在圖 15 之時序圖1554中提及之縱行放大器可為圖 14 之縱行放大器1404的實例，且下文提及之類似地命令及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。在所描繪之實例中，圖 14 之自動歸零開關1420及偏移開關1434分別由圖 15 之AZ信號及Offset信號控制。因此，如在圖 15 中所示，當在時間T0之後Offset信號及AZ信號為高時，偏移電容器Coffset 1452之一個端子在重設操作期間用重設電壓Vrst 1436充電。在重設操作之後，偏移電容器Coffset 1452之端子隨後耦接至接地。因此，根據本發明之教示，在如所示調整縱行放大器1404之操作點的情況下增加輸出電壓Vout 1426。藉由以下等式給出在施加偏移之後的輸出電壓Vout 1426：
Figure 02_image009
圖 16 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有偏移發生器及兩個自動歸零開關之縱行放大器1604之實例的示意圖。應瞭解，圖 16 之縱行放大器1604與若干先前論述之縱行放大器實例共用相似性，且下文提及之類似地命名及編號之元件的耦接及功能類似於上文所描述之元件。然而，圖 16 示出具有兩個自動歸零開關1620及1656，及採樣保持(S&H)電容器1658之縱行放大器1604的實例電晶體位準示意圖。另外，應瞭解，圖 16 之實例縱行放大器1604不具有在若干前述實例中包括之位準移位器。因此，縱行放大器1604之優勢在於：在不包括位準移位器之情況下具有較小尺寸。
如在所描繪之實例中所示，縱行放大器1604包括共源極放大器1616，該共源極放大器包括輸入裝置1615。在一個實例中，輸入裝置1615為電晶體，其中閘極端子經耦接以藉由輸入電容器Cin 1622接收輸入電壓Vin 1624。如在實例中所示，輸入裝置1615耦接至NMOS級聯裝置1614，該NMOS級聯裝置耦接在縱行放大器1604之Vout 1626輸出之間且如所示耦接至電流源1610以接收電流Id。在NMOS級聯裝置1614與電流源1610之間的節點處產生輸出電壓Vout 1626。
如在所描繪之實例中所示，回饋電容器Cfb 1618耦接在輸入裝置1615之浮動電壓Vf輸入與偏移開關1634之間。在一個實例中，偏移開關1634還耦接至重設電壓Vrst 1636及輸出電壓Vout 1626。在操作中，偏移開關1634經組態以在第一狀態(例如，「H」)或第二狀態(例如，「L」)下操作。因此，偏移開關1634經組態以回應於「H」設置而將回饋電容器Cfb 1618耦接至重設電壓1636，或偏移開關1634經組態以回應於「L」設置而將回饋電容器Cfb 1618耦接至輸出電壓1626。因此，在一個實例中，偏移開關1634在重設操作期間將回饋電容器Cfb 1618耦接至Vrst 1636，且在重設操作將回饋電容器Cfb 1618耦接至輸出電壓Vout 1626。以此方式，可將放大器之輸出電壓Vout 1626重設成與Vrst 1636幾乎相同之電壓。
如所提及，圖 16 之縱行放大器1604還包括兩個自動歸零開關1620及1656，及採樣保持(S&H)電容器1658。自動歸零開關1 1620耦接在輸入裝置1615之閘極端子與汲極端子之間，且自動歸零開關2 1656耦接在NMOS級聯裝置1614之閘極端子與積極端子之間。在重設期間，兩個自動歸零開關1 1620及自動歸零開關2 1656接通，且自動地調整輸入裝置1615及NMOS級聯裝置1614之閘極電壓以使兩個裝置之汲極電流與Id電流相同。以此方式，輸入裝置1615及NMOS級聯裝置1614在飽和區中操作，因為閘源電壓及汲源電壓變得相同。以此方式，如先前所描述，放大器之開環增益可為80～100dB。在重設操作之後，自動歸零開關1 1620及自動歸零開關2 1656兩者斷開。NMOS級聯裝置1614之閘極電壓由耦接至NMOS級聯裝置1614之閘極端子的S&H電容器1656維持。在各種實例中，S&H電容器1656可由電容裝置，例如，MOS電容器、MOM或MIN電容器，或金屬寄生電容組成。
為了說明，圖 17 說明根據本發明之教示的實例時序圖1760，該時序圖示出在自動歸零序列期間例如在圖 16 中所說明之用於影像感測器中的具有偏移發生器及兩個偏移開關之實例縱行放大器中發現的信號之實例。舉例而言，信號「AZ1」控制自動歸零開關1 1620，及信號「AZ2」控制自動歸零開關2 1656。在操作中，當AZ1及AZ2為高時，自動歸零開關1620及1656接通，且當AZ1及AZ2為低時，自動歸零開關1620及1656斷開。
如在所描繪之實例中所示，重設操作開始於時間T0處，此時AZ1接通自動歸零開關1 1620，AZ2接通自動歸零開關2 1656，且Offset信號藉由偏移開關1634將回饋電容器Cfb 1618耦接至重設電壓Vrst 1636。在時間T1-1處，AZ1信號斷開自動歸零開關1 1620，且在時間T1-2處，AZ2信號斷開自動歸零開關2 1656。在時間T2處，Offset信號將回饋電容器Cfb 1618耦接至Vout 1626端子，此導致在時間T2處，輸出電壓Vout 1626等於重設電壓Vrst 1636。因此，類似於其他實例，偏移開關1634在自動歸零開關1620及1656接通時耦接至重設電壓Vrst 1636，且在自動歸零開關1620及1656斷開之後連接至輸出電壓Vout 1626。以此方式，可將放大器1604之輸出Vout 1626重設成重設電壓Vrst 1636。
應注意，在一個實例中，自動歸零開關1 1620及自動歸零開關2 1656理想地同時斷開。若其中一者早於其他斷開，則採樣及保持在浮動節點Vf及NMOS級聯裝置1614之閘極上的電壓將改變。當自動歸零開關1620及1656斷開時，浮動節點上之電壓降藉由電荷注入及/或饋通而略微改變。另外，因為閘極電壓改變，所以汲極電流亦將改變。
舉例而言，在一個實例中，若自動歸零開關1 1620較早地斷開，則輸入裝置1615之汲極電流將在自動歸零開關2 1656斷開之前改變。因為來自電流源1610及輸入裝置1615(及NMOS電流源)之電流不同，所以輸出電壓Vout 1626隨時間改變。若時間T1-1與時間T1-2之間的時序差較小，且Vout 1626中之電壓差較小，則此為可接受的。為了使電壓差較小，與時序差相比，在此週期期間Vout 1626之頻寬應足夠小。為了使頻寬足夠小，Vout 1626上之負載應較大或NMOS級聯裝置1614之S&H電容器1658應較大，因為此電容器在此週期期間連接至Vout 1626。
在另一實例中，若自動歸零開關2 1656較早地斷開，則NMOS級聯裝置1614之汲極電流受電荷注入及饋通干擾，且輸出電壓Vout 1626將隨時間改變。在此實例中，若電流源及NMOS級聯裝置1614在飽和區中操作，則取決於NMOS級聯裝置1614及輸入裝置1615之gm比率及電荷注入及饋通量而改變NMOS級聯裝置1614之源極電壓。因此，藉由斷開自動歸零開關2引起之電壓偏移的某一部分改變Vf，此促成amp偏移電壓。在實例中，自動歸零開關1 1620將在裝置中之一者進入線性區之前斷開，否則改變級聯裝置1614之汲極電流，如此會影響Vf之電壓。因此，與放大器之潛時相比，時間T1-1與時間T1-2之間的時序差應足夠小。
當自動歸零開關斷開時減少電荷注入之一個有效方法為減小控制信號之轉換速率。然而，若轉換速率減小，則可增加偏斜及時序差。因此，在電荷注入量與時序差之間存在權衡，此兩者皆會影響放大器之偏移電壓。
對本發明之所說明實例之以上描述(包括摘要中所描述之內容)並不意圖為窮盡性的或將本發明限制於所揭示之精確形式。雖然本文中出於說明性目的描述了本發明之具體實例，但在本發明之範疇內，各種修改係可能的，如熟習此項技術者將認識到。
可鑒於以上詳細描述對本發明作出此等修改。所附申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於本說明書中所揭示之具體實例。確切而言，本發明之範疇應完全由所附申請專利範圍判定，應根據請求項解釋之已確立原則來解釋所附申請專利範圍。
100:成像系統,影像感測器 102:像素陣列 104:縱行放大器電路 106:類比至數位轉換器(ADC)電路 108:縱行位元線 204:縱行放大器 210:電流源裝置 212:PMOS級聯裝置 214:NMOS級聯裝置 215:輸入裝置 216:共源極放大器 218:回饋電容器Cfb 220:自動歸零開關 222:輸入電容器Cin 224:輸入電容器,輸入電壓Vin 226:輸出電壓Vout 328:頂部圖形 330:底部圖形 404:縱行放大器 416:共源極放大器 418:回饋電容器Cfb 420:自動歸零開關 422:輸入電容器Cin 424:輸入電壓Vin 426:輸出電壓Vout 432:位準移位器 504:縱行放大器 516:共源極放大器 518:回饋電容器Cfb 520:自動歸零開關 522:輸入電容器Cin 524:輸入電壓Vin 526:輸出電壓Vout 534:偏移開關 536:重設電壓Vrst 636:時序圖 708:縱行位元線 738:像素單元 804:縱行放大器 826:輸出電壓Vout 834:偏移開關 840:比較器 842:斜坡信號Ramp 844:比較器自動歸零開關 946:時序圖 1004:縱行放大器 1016:共源極放大器 1018:回饋電容器Cfb 1020:自動歸零開關 1022:輸入電容器Cin 1024:輸入電壓Vin 1026:輸出電壓Vout 1032:位準移位器 1034:偏移開關 1036:重設電壓Vrst 1104:縱行放大器 1116:共源極放大器 1120:自動歸零開關 1122:輸入電容器Cin 1124:輸入電壓Vin 1126:輸出電壓Vout 1132:位準移位器 1134:偏移開關 1136:重設電壓Vrst 1204:縱行放大器 1210:電流源 1214:NMOS級聯裝置 1215:輸入裝置 1216:共源極放大器 1218:回饋電容器Cfb 1220:自動歸零開關 1222:輸入電容器Cin 1224:輸入電壓Vin 1226:輸出電壓Vout 1232:位準移位器 1234:偏移開關 1236:重設電壓Vrst 1248:源極跟隨器 1250:電流源 1304:縱行放大器 1310:電流源 1314:NMOS級聯裝置 1315:輸入裝置 1326:輸出電壓Vout 1332:位準移位器 1348:源極跟隨器輸入裝置 1350:源極跟隨器電流源NMOS 1352:源極跟隨器斷電開關 1354:源極跟隨器斷電開關 1404:縱行放大器 1416:共源極放大器 1418:回饋電容器Cfb 1420:自動歸零開關 1422:輸入電容器Cin 1424:輸入電壓Vin 1426:輸出電壓Vout 1434:偏移開關 1436:重設電壓Vrst 1452:偏移電容器Coffset 1554:時序圖 1604:縱行放大器 1610:電流源 1614:NMOS級聯裝置 1615:輸入裝置 1616:共源極放大器 1618:回饋電容器Cfb 1620:自動歸零開關1 1622:輸入電容器Cin 1624:輸入電壓Vin 1626:輸出電壓Vout 1634:偏移開關 1636:重設電壓Vrst 1656:自動歸零開關2 1658:採樣保持(S&H)電容器 1760:時序圖 A:開環增益 AZ:信號 AZ_Comp:信號 FD:浮動擴散 gds:輸出電導 Ibias:偏置電流 Ids:電流 Offset:信號 PD:光電二極體 RS:列選擇電晶體 RST:重設電晶體 SF:源極跟隨器電晶體 T0:時間 T1:時間 T2:時間 T3:時間 T4:時間 T5:時間 T6:時間 T9:時間 T10:時間 TX:轉移電晶體 Vds:汲源電壓 Vf:浮動節點電壓 Vgs:閘源電壓 Vrst:重設電壓 Vth:臨限值電壓
參考以下各圖描述本發明之非限制性且非詳盡性實施例，其中除非另外指定，否則類似附圖標記在各圖中始終指代類似部分。
圖 1 說明根據本發明之教示的成像系統之一個實例。
圖 2 說明用於影像感測器中之縱行放大器的實例示意圖。
圖 3 說明用於影像感測器中之縱行放大器中之MOS電晶體的IV特性之實例。
圖 4 說明用於影像感測器中的具有位準移位器之縱行放大器之實例。
圖 5 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有偏移發生器之實例縱行放大器之示意圖。
圖 6 說明根據本發明之教示的實例時序圖，該實例時序圖示出在自動歸零序列期間在用於影像感測器中的具有偏移發生器之實例縱行放大器中發現的信號之實例。
圖 7 說明根據本發明之教示的包括在影像感測器之像素陣列中的實例像素單元之示意圖。
圖 8 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有偏移發生器及比較器之縱行放大器之實例示意圖。
圖 9 說明根據本發明之教示的實例時序圖，該實例時序圖示出在具有偏移發生器及比較器之縱行放大器中發現的信號之實例。
圖 10 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有位準移位器及偏移發生器之實例縱行放大器之示意圖。
圖 11 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器之另一實例的示意圖。
圖 12 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器之又另一實例的示意圖。
圖 13 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有位準移位器及偏移發生器之縱行放大器之再一實例的示意圖。
圖 14 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有偏移發生器之縱行放大器之另一實例的示意圖。
圖 15 說明根據本發明之教示的另一實例時序圖，該時序圖示出在用於影像感測器中的具有偏移發生器之實例縱行放大器中發現的信號之實例。
圖 16 說明根據本發明之教示的用於影像感測器中的具有偏移發生器及兩個自動歸零開關之縱行放大器之實例的示意圖。
圖 17 說明根據本發明之教示的實例時序圖，該時序圖示出在用於影像感測器中的具有偏移發生器及兩個偏移開關之實例縱行放大器中發現的信號之實例。
在附圖之若干視圖中，對應附圖標記指示對應部分。熟習此項技術者將瞭解，圖中之元件僅為簡單及清晰起見而進行說明，但未必按比例繪製。舉例而言，圖中之一些元件之尺寸可能相對於其他元件放大以有助於改良對本發明之各種實施例的理解。又，通常不描繪在商業上可行之實施例中有用或必要之常見但很好理解之元件，以便有助於不大受妨礙地查看本發明之此等各種實施例。
504:縱行放大器
516:共源極放大器
518:回饋電容器Cfb
520:自動歸零開關
522:輸入電容器Cin
524:輸入電壓Vin
526:輸出電壓Vout
534:偏移開關
536:重設電壓Vrst
Vf:浮動節點電壓

Claims (21)

  1. 一種用於一影像感測器中之放大器電路，其包含：一共源極放大器，其經耦接以自該影像感測器之一像素單元接收表示一影像電荷之一輸入信號；一自動歸零(auto-zero)開關，其耦接在該共源極放大器之一輸入與該共源極放大器之一輸出之間；一回饋電容器，其耦接至該共源極放大器之該輸入；一偏移開關(offset switch)，其耦接至該回饋電容器，其中該偏移開關進一步耦接至一重設電壓及該放大器電路之一輸出，其中該自動歸零開關及該偏移開關經組態以在該放大器電路之一重設操作期間將該回饋電容器耦接至該重設電壓，且其中該偏移開關經組態以在該放大器電路之該重設操作之後將該回饋電容器耦接至該放大器電路之該輸出；一位準移位器(level shifter)，其耦接在該共源極放大器之該輸出與該自動歸零開關之間，其中該位準位移器包含具有耦接至該放大器電路之該輸出的一輸入之一源極跟隨器輸入裝置，及耦接至該源極跟隨器輸入裝置之一電流源，其中該電流源包含一源極跟隨器電流源；一第一斷電開關(power down switch)，其耦接在該放大器電路之該輸出與該源極跟隨器輸入裝置之一閘極端子之間；及一第二斷電開關，其耦接在一電壓供應軌(supply rail)與該源極跟隨器輸入裝置之一汲極端子之間。
  2. 如請求項1之放大器電路，其中該共源極放大器經電容耦接以藉由一 輸入電容器接收一輸入信號。
  3. 如請求項1之放大器電路，其中該自動歸零開關經組態以在該重設操作之一開始時接通，同時該偏移開關經組態以切換至一第一狀態以將該回饋電容器耦接至該重設電壓。
  4. 如請求項1之放大器電路，其中該共源極放大器之該輸出為該放大器電路之該輸出。
  5. 如請求項1之放大器電路，其中該放大器電路之該輸出耦接至一比較器之一輸入。
  6. 如請求項1之放大器電路，其中該位準移位器之一輸出耦接至該放大器電路之該輸出、該偏移開關及該自動歸零開關。
  7. 如請求項1之放大器電路，其中該位準移位器之一輸出耦接至該自動歸零開關，其中該共源極放大器之該輸出為該放大器電路之該輸出，且其中該共源極放大器之該輸出耦接至該位準移位器之一輸入及偏移開關。
  8. 一種用於放大一影像感測器中之一輸入信號之方法，其包含：在一共源極放大器之一輸入處接收該輸入信號，其中該輸入信號係表示自該影像感測器之一像素單元之一影像電荷；將一自動歸零開關耦接在該共源極放大器之該輸入與該共源極放大 器之一輸出之間；將一回饋電容器耦接在該共源極放大器之該輸入與該共源極放大器之該輸出之間；將一偏移電容器耦接至該共源極放大器之該輸入；將一偏移開關耦接至該偏移電容器、至一重設電壓及至接地；在該放大器電路之一重設操作期間將該自動歸零開關接通(turning on)；在該放大器電路之該重設操作期間將該偏移電容器在該自動歸零開關接通時藉由該偏移開關耦接至該重設電壓；在該放大器電路之該重設操作之後將該自動歸零開關斷開(turning off)；及在該放大器電路之該重設操作之後將該偏移電容器在該自動歸零開關斷開時藉由該偏移開關耦接至該接地。
  9. 如請求項8之方法，其中該共源極放大器經電容耦接以藉由一輸入電容器接收該輸入信號。
  10. 如請求項8之方法，其中所述在該放大器電路之該重設操作期間將該自動歸零開關接通包含將該自動歸零開關在該重設操作之一開始時接通，同時該偏移開關經組態以切換至一第一狀態以將該回饋電容器耦接至該重設電壓。
  11. 如請求項8之方法，其中該共源極放大器之該輸出為該放大器電路之 一輸出。
  12. 一種成像系統，其包含：一像素陣列，其包括複數個像素單元；一縱行(column)放大器電路，其耦接至該像素陣列以自該像素陣列讀出影像電荷資訊，其中該縱行放大器電路包含：一共源極放大器，其經耦接以自該像素陣列之該等像素單元中之一者接收表示該影像電荷資訊之一輸入信號，其中該共源極放大器包含：一電晶體，其具有經耦接以接收該輸入信號之一閘極及耦接至接地之一源極；一級聯(cascode)裝置，其耦接在該電晶體之一汲極與該縱行放大器電路之該輸出之間；及一電流源，其耦接至該級聯裝置；一第一自動歸零開關，其耦接在該共源極放大器之一輸入與該共源極放大器之一輸出之間，其中該第一自動歸零開關進一步耦接在該電晶體之該閘極與該電晶體之該汲極之間；一第二自動歸零開關，其耦接在該級聯裝置之一閘極與該級聯裝置之一汲極之間；一採樣及保持電容器(sample and hold capacitor)，其耦接至該級聯裝置之該閘極；一回饋電容器，其耦接至該共源極放大器之該輸入；及一偏移開關，其耦接至該回饋電容器，其中該偏移開關進一步耦 接至一重設電壓及該縱行放大器電路之一輸出，其中該第一自動歸零開關及該偏移開關經組態以在該縱行放大器電路之一重設操作期間將該回饋電容器耦接至該重設電壓，且其中該偏移開關經組態以在該縱行放大器電路之該重設操作之後將該回饋電容器耦接至該縱行放大器電路之該輸出。
  13. 如請求項12之成像系統，其進一步包含耦接至該縱行放大器電路之一輸出的比較器。
  14. 如請求項13之成像系統，其中該比較器包括在耦接至該縱行放大器電路之一類比至數位轉換器中。
  15. 如請求項12之成像系統，其中該共源極放大器經電容耦接以藉由一輸入電容器接收一輸入信號。
  16. 如請求項12之成像系統，其中該第一自動歸零開關經組態以在該重設操作之一開始時接通，同時該偏移開關經組態以切換至一第一狀態以將該回饋電容器耦接至該重設電壓。
  17. 如請求項12之成像系統，其中該共源極放大器之該輸出為該縱行放大器電路之該輸出。
  18. 如請求項12之成像系統，其中該位準移位器之一輸出耦接至該縱行 放大器電路之該輸出、該偏移開關及該第一自動歸零開關。
  19. 如請求項12之成像系統，其中該位準移位器之一輸出耦接至該第一自動歸零開關，其中該共源極放大器之該輸出為該縱行放大器電路之該輸出，且其中該共源極放大器之該輸出耦接至該位準移位器之一輸入及偏移開關。
  20. 一種用於一影像感測器中之放大器電路，其包含：一共源極放大器，其經耦接以自該影像感測器之一像素單元接收表示一影像電荷之一輸入信號，其中該共源極放大器包含：一電晶體，其具有經耦接以接收該輸入信號之一閘極及經耦接至接地之一源極；一級聯裝置，其耦接在該電晶體與該放大器電路之該輸出之間；及一電流源，其耦接至該級聯裝置；一第一自動歸零開關，其耦接在該共源極放大器之一輸入與該共源極放大器之一輸出之間，其中該第一自動歸零開關進一步耦接在該電晶體之該閘極與該電晶體之一汲極之間；一第二自動歸零開關，其耦接在該級聯裝置之一閘極與該級聯裝置之一汲極之間；一採樣及保持電容器，其耦接至該級聯裝置之該閘極；一回饋電容器，其耦接至該共源極放大器之該輸入；及一偏移開關，其耦接至該回饋電容器，其中該偏移開關進一步耦接 至一重設電壓及該放大器電路之一輸出，其中該第一自動歸零開關及該偏移開關經組態以在該放大器電路之一重設操作期間將該回饋電容器耦接至該重設電壓，且其中該偏移開關經組態以在該放大器電路之該重設操作之後將該回饋電容器耦接至該放大器電路之該輸出。
  21. 一種成像系統，其包含：一像素陣列，其包含複數個像素單元；一縱行放大器電路，其耦接至該像素陣列以自該像素陣列讀出影像電荷資訊，其中該縱行放大器電路包含：一共源極放大器，其經耦接以自該像素陣列之該等像素單元之一者接收表示該影像電荷資訊之一輸入信號；一自動歸零開關，其耦接在該共源極放大器之一輸入與該共源極放大器之一輸出之間；一回饋電容器，其耦接至該共源極放大器之該輸入；一偏移開關，其耦接至該回饋電容器，其中該偏移開關進一步耦接至一重設電壓及該縱行放大器電路之一輸出，其中該自動歸零開關及該偏移開關經組態以在該縱行放大器電路之一重設操作期間將該回饋電容器耦接至該重設電壓，且其中該偏移開關經組態以在該縱行放大器電路之該重設操作之後將該回饋電容器耦接至該縱行放大器電路之該輸出；一位準移位器，其耦接在該共源極放大器之該輸出與該自動歸零開關之間，其中該位準位移器包含具有耦接至該縱行放大器電路之該輸出的一輸入之一源極跟隨器輸入裝置，及耦接至該源極跟隨 器輸入裝置之一電流源，其中該電流源包含一源極跟隨器電流源；一第一斷電開關，其耦接在該縱行放大器電路之該輸出與該源極跟隨器輸入裝置之一閘極端子之間；及一第二斷電開關，其耦接在一電壓供應軌與該源極跟隨器輸入裝置之一汲極端子之間。
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