專利名稱：共享運(yùn)算放大器及其應(yīng)用的增益電路與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)算放大器，且特別涉及一種管線式(pipeline)架構(gòu)的共享運(yùn)算放大器。
背景技術(shù)：
在許多電子電路中常常應(yīng)用到管線(pipeline)架構(gòu)的技術(shù)，以便逐級處理訊號。部分管線式電路中需于各級電路分別配置一個(gè)運(yùn)算放大電路以增益訊號。若分析各個(gè)運(yùn)算放大電路的使用率往往可以發(fā)現(xiàn)只有在部分時(shí)間中才使用運(yùn)算放大電路，而其它時(shí)間則是閑置狀態(tài)。為更清楚說明前述情形，以下將以影像傳感器(image sensor)為例。
越來越多電子產(chǎn)品內(nèi)建攝影功能，例如移動電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)及玩具等。為適應(yīng)各種不同需求，尤其是針對行動裝置的需求，我們需要低耗電及高畫質(zhì)的影像傳感器。圖1A是典型影像傳感器的方框圖。請參照圖1A，典型影像傳感器包括像素陣列(pixel array)110、列驅(qū)動器及電壓產(chǎn)生器(row driver & voltage reference)120、像素取樣電路(sample & hold column circuit)130、增益電路(gain stage)140以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(pipeline A/D converter)150。列驅(qū)動器及電壓產(chǎn)生器120提供各列驅(qū)動訊號121以及各種參考電壓122及參考電壓VCL。像素陣列110中各列電極(未繪示)分別接收對應(yīng)的列驅(qū)動訊號121，像素陣列感測影像后依列驅(qū)動訊號121的時(shí)序輸出各行(column)的像素訊號(pixel signal)111。像素取樣電路130同時(shí)接收、取樣(sample)并保持(hold)各行的像素訊號111，然后依序?qū)⒈３制渲械母飨袼赜嵦栆源行问?cascade)輸出像素訊號131。增益電路140接收并放大像素訊號131后產(chǎn)生像素訊號141。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路150通常為管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，依參考電壓122將模擬形式的像素訊號141轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的像素訊號151，以利后續(xù)電路(圖中僅以控制邏輯電路160代表)處理及運(yùn)用。
通常如圖1A的影像傳感器中，其增益電路140以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路150即為管線式電路，在此以增益電路140為例。圖1B是公知管線式增益電路。請參照圖1B，圖中所示即以圖1A中增益電路140，其中例如包含前級增益器142以及后級增益器143。每一級增益器皆有取樣電路(144或146)及放大電路(145或147)，先將訊號取樣并保持(sample and hold)于取樣電路中，然后以放大電路增益該訊號。也就是說，當(dāng)增益電路140欲放大像素訊號131時(shí)，前級增益器142即進(jìn)入取樣期間(又稱為重置期間，reset phase)而將像素訊號131保持于電容C1～C2中，此時(shí)后級增益器143則進(jìn)入增益期間(gainphase)而由取樣電路146提供先前保持于電容C5～C6的像素訊號148且經(jīng)由運(yùn)算放大電路OP2增益輸出像素訊號141。上述動作若以電路圖說明，即為感控開關(guān)SW1～SW6導(dǎo)通并且使感控開關(guān)SW7～SW12斷路，此時(shí)運(yùn)算放大電路OP1為閑置狀態(tài)。當(dāng)前級增益器142的取樣電路144已經(jīng)將像素訊號131取樣并保持于其中后，前級增益器142即進(jìn)入增益期間而由取樣電路146提供像素訊號131經(jīng)由運(yùn)算放大電路OP1增益輸出像素訊號148，此時(shí)后級增益器143則進(jìn)入重置期間(取樣并保持像素訊號148)。上述動作若以電路圖說明，即為感控開關(guān)SW1～SW6斷路并且使感控開關(guān)SW7～SW12導(dǎo)通，此時(shí)運(yùn)算放大電路OP2為閑置狀態(tài)。重復(fù)上述動作，增益電路140即可將像素訊號131增益輸出為像素訊號141。
由上述可知，當(dāng)使用運(yùn)算放大電路OP1時(shí)運(yùn)算放大電路OP2則閑置不用，反之，當(dāng)使用運(yùn)算放大電路OP2時(shí)則運(yùn)算放大電路OP1則閑置不用。一般而言，為維持運(yùn)算放大器的高增益特性，運(yùn)算放大器通常具有一定大小的直流電源，在模擬電路中，放大器為電路耗電的一大來源。以互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器為例，一般使用管道式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及增益電路，每級均具備一運(yùn)算放大電路，使用運(yùn)算放大電路數(shù)量甚多。但實(shí)際上由于電路操作上取樣及維持時(shí)序中，運(yùn)算放大電路實(shí)際上只使用半周期，故多了半周期耗電。所以前述運(yùn)算放大電路閑置不用將形成電源的浪費(fèi)。再者，管線式電路中每一級電路均需配置一個(gè)運(yùn)算放大電路亦影響電路面積與成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種共享運(yùn)算放大器以應(yīng)用于管線式電路中，提供管線式電路中多個(gè)級電路依預(yù)定時(shí)序輪流共享此共享運(yùn)算放大器，而節(jié)省電力消耗、縮小電路面積并降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的再一目的是提供一種管線式增益電路，應(yīng)用前述的共享運(yùn)算放大器而達(dá)成節(jié)省電力消耗、縮小電路面積并降低生產(chǎn)成本的功效。
本發(fā)明的又一目的是提供一種管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用前述的共享運(yùn)算放大器而達(dá)成節(jié)省電力消耗、縮小電路面積并降低生產(chǎn)成本的功效。
本發(fā)明提出一種共享運(yùn)算放大器，應(yīng)用于管線式架構(gòu)的電路中。此管線式架構(gòu)包含多個(gè)級電路，各級電路依預(yù)定時(shí)序輪流使用此共享運(yùn)算放大器。共享運(yùn)算放大器包括運(yùn)算放大電路、多工電路以及解多工電路。運(yùn)算放大電路接收并放大第一訊號組，并輸出對應(yīng)的第二訊號組。多工電路具有多個(gè)輸入端組與一輸出端組，依預(yù)定時(shí)序輪流選擇各輸入端組其中之一并將被選擇的輸入端組耦接至輸出端組，每一輸入端組分別耦接至對應(yīng)的各級電路其中之一以接收每一級電路的第三訊號組，輸出端組耦接至運(yùn)算放大電路以輸出第一訊號組。解多工電路具有輸入端組與多個(gè)輸出端組，依預(yù)定時(shí)序輪流選擇輸出端組其中之一并將輸入端組耦接至被選擇的輸出端組，輸入端組更耦接至運(yùn)算放大電路以接收第二訊號組，每一輸出端組分別耦接對應(yīng)的各級電路其中之一以輸出多個(gè)第四訊號組。
本發(fā)明所述共享運(yùn)算放大器，可以應(yīng)用于影像傳感器的讀出電路。此影像傳感器例如為互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器。
本發(fā)明另提出一種具有一管線式架構(gòu)的增益電路，用以接收并放大第一訊號組，且輸出第二訊號組，此增益電路包括前級增益器、后級增益器以及共享運(yùn)算放大器。前級增益器包含前級取樣電路與前級放大電路。前級取樣電路于第一期間接收并取樣第一訊號組，進(jìn)而保持取樣結(jié)果為第三訊號組。前級放大電路于第二期間接收并放大第三訊號組，并輸出第四訊號組。后級增益器耦接至前級增益器，后級增益器包括后級取樣電路以及后級放大電路。后級取樣電路于第二期間接收并取樣第四訊號組，進(jìn)而保持取樣結(jié)果為第五訊號組。后級放大電路于第一期間接收并放大第五訊號組，并輸出第二訊號組。共享運(yùn)算放大器包括運(yùn)算放大電路、多工電路以及解多工電路。運(yùn)算放大電路接收并放大第六訊號組，并輸出對應(yīng)的第七訊號組。多工電路耦接至運(yùn)算放大電路、前級放大電路以及后級放大電路，用以接收第三訊號組以及第五訊號組，于第一期間與第二期間分別選擇第五訊號組與第三訊號，并輸出為第六訊號組。解多工電路耦接至運(yùn)算放大電路、前級放大電路以及后級放大電路，用以接收第七訊號組并于第一期間與第二期間分別切換提供為第二訊號組與第四訊號組。
本發(fā)明又提出一種具有管線式架構(gòu)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，用以接收第一模擬訊號，并輸出對應(yīng)的第一數(shù)字訊號，此模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括前級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、后級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及共享運(yùn)算放大器。前級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括前級取樣暨轉(zhuǎn)換電路與前級放大電路。前級取樣暨轉(zhuǎn)換電路于第一期間接收并取樣/保持第一模擬訊號為第二模擬訊號，將第二模擬訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的第二數(shù)字訊號，并依第二數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的第三模擬訊號，進(jìn)而將第二模擬訊號與第三模擬訊號相減后獲得并輸出第四模擬訊號；其中第二數(shù)字訊號是第一數(shù)字訊號的部分位訊號。前級放大電路于第二期間接收并放大第四模擬訊號，并輸出第五模擬訊號。后級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接至前級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，后級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括后級取樣暨轉(zhuǎn)換電路和后級放大電路。后級取樣暨轉(zhuǎn)換電路于第一期間接收并取樣/保持第五模擬訊號為第六模擬訊號，將第六模擬訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的第三數(shù)字訊號，并依第三數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的第七模擬訊號，進(jìn)而將第六模擬訊號與第七模擬訊號相減后獲得并輸出第八模擬訊號；其中第三數(shù)字訊號系第一數(shù)字訊號的部分位訊號。后級放大電路于第一期間接收并放大第八模擬訊號，并輸出第九模擬訊號。共享運(yùn)算放大器，包括運(yùn)算放大電路、多工電路以及解多工電路。運(yùn)算放大電路接收并放大第十模擬訊號，并輸出對應(yīng)的第十一模擬訊號。多工電路耦接至運(yùn)算放大電路、前級放大電路以及后級放大電路，用以接收第四模擬訊號以及第八模擬訊號，于第一期間與第二期間分別選擇第八模擬訊號與第四模擬訊號，并輸出為第十模擬訊號。解多工電路耦接至運(yùn)算放大電路、前級放大電路以及后級放大電路，用以接收第十一模擬訊號并于第一期間與第二期間分別切換提供為第九模擬訊號與第五模擬訊號。
本發(fā)明因使管線式電路中各級電路共享運(yùn)算放大器，例如于相鄰兩級增益電路共享一個(gè)運(yùn)算放大器，因此可以大幅減少運(yùn)算放大器的使用量。在提高每一運(yùn)算放大器利用效益的同時(shí)，更可以大幅減少耗電，亦省下電路布局面積(降低成本)。


圖1A是典型影像傳感器的方框圖；
圖1B是公知管線式增益電路；圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種共享運(yùn)算放大器的方框圖；圖3是本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種具有共享運(yùn)算放大器的管線式增益電路。
圖4是本發(fā)明的較佳實(shí)施例的另一種具有共享運(yùn)算放大器的管線式增益電路；圖5是一般管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的方框圖；圖6是本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種具有共享運(yùn)算放大器的管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
110像素陣列111行(column)像素訊號120列驅(qū)動器與電壓產(chǎn)生器121列驅(qū)動訊號122、VCL參考電壓130像素取樣電路131、141、148像素訊號140、142、143、350、360增益電路/增益器144、146、351、361、451、461取樣電路145、147、352、362、452、462放大電路150模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路151數(shù)字像素訊號160控制邏輯電路
201～204訊號組210、330、611多工電路220、320、OP1～OP2運(yùn)算放大電路230、340、613解多工電路306+、306-、307-、307+、614+、614-、615-、615+、in1+、in1-、in2+、in2-、out1+、out1-、out2+、out2-訊號310、410、612共享運(yùn)算放大器330a、330b多工器340a、340b解多工器510各級轉(zhuǎn)換電路511數(shù)字訊號520數(shù)字修正電路620、630、ADC1、ADC2模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器C1～C8、C31～C38、C61～C68電容D1～D4數(shù)字訊號DAC1、DAC2數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器SW1～SW12、SW301～SW312、SW601～SW618感控開關(guān)Vin1+、Vin1-、Vin2+、Vin2-、Vref1+、Vref1-、Vref2+、Vref2-模擬訊號具體實(shí)施方式
圖2是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例繪示的一種共享運(yùn)算放大器的方框圖。請參照圖2，此共享運(yùn)算放大器應(yīng)用于管線式(pipeline)架構(gòu)的電路中。一般而言，管線式架構(gòu)包含多個(gè)級(stage)電路，這些級電路依預(yù)定時(shí)序輪流使用此共享運(yùn)算放大器。圖中多個(gè)訊號組203分別表示各級電路中欲放大的原始訊號組。多工電路210依預(yù)定時(shí)序輪流選擇各訊號組203其中之一并將被選擇的訊號組203耦接并輸出為訊號組201。運(yùn)算放大電路220接收并放大訊號組201，并輸出對應(yīng)的訊號組202。解多工電路230依預(yù)定時(shí)序(對應(yīng)于多工電路210)輪流選擇其輸出端組其中之一，并將訊號組202耦接至被選擇的輸出端組而輸出訊號組204。圖中多個(gè)訊號組204分別由解多工電路230的各輸出端組提供，耦接至各對應(yīng)級電路以達(dá)成放大訊號的功能。
上述的共享運(yùn)算放大器，于本實(shí)施例中譬如應(yīng)用于影像傳感器的讀出電路。而此影像傳感器例如是互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器。
為更清楚說明本發(fā)明，在此另舉一較佳實(shí)施例。圖3是依照本發(fā)明另一較佳實(shí)施例繪示的一種管線式增益電路。請參照圖3。本實(shí)施例以CMOS影像傳感器中增益電路(例如圖1A的增益電路140)為本發(fā)明的實(shí)施對象，然而熟悉此技術(shù)者應(yīng)可輕易類推并應(yīng)用于其它具有管線式及放大器的電路，其結(jié)果亦屬本發(fā)明的范疇。CMOS影像傳感器中增益電路例如包含前級增益器350以及后級增益器360。每一級增益器皆有取樣電路(351或361)及放大電路(352或362)，先將訊號取樣并保持(sample and hold)于取樣電路中，然后以放大電路增益該訊號。也就是說，當(dāng)欲放大像素訊號131以獲得增益后的像素訊號141時(shí)，前級增益器350先進(jìn)入取樣期間(又稱為重置期間，reset phase)而將像素訊號131保持于電容C31～C32中，此時(shí)后級增益器360則先進(jìn)入增益期間(gain phase)。
當(dāng)前級增益器350進(jìn)入重置期間(亦即后級增益器360進(jìn)入增益期間)時(shí)，共享運(yùn)算放大器310中多工電路330選擇將訊號in2+與訊號in2-分別耦接至訊號306+與訊號306-，解多工電路340選擇將訊號out2-與訊號out2+分別耦接至訊號307-與訊號307+。感控開關(guān)SW301～SW306導(dǎo)通并且使感控開關(guān)SW307～SW312斷路。前級增益器350的取樣電路351接收像素訊號131并取樣/保持于電容C31～C32中。后級增益器360由取樣電路361提供先前保持像素訊號148于電容C35～C36中并輸出為訊號in2+與訊號in2-，經(jīng)由運(yùn)算放大電路320增益并輸出獲得像素訊號141。
當(dāng)前級增益器350進(jìn)入增益期間(此時(shí)后級增益器360進(jìn)入重置期間)時(shí)，共享運(yùn)算放大器310中多工電路330選擇將訊號in1+與訊號in1-分別耦接至訊號306+與訊號306-，解多工電路340選擇將訊號out1-與訊號out1+分別耦接至訊號307-與訊號307+。感控開關(guān)SW301～SW306斷路，并且使感控開關(guān)SW307～SW312導(dǎo)通。由取樣電路351提供先前取樣的像素訊號經(jīng)由訊號端in1+與in1-傳送至共享運(yùn)算放大器310，經(jīng)增益并輸出為像素訊號148。此時(shí)后級增益器360以取樣電路361取樣像素訊號148。重復(fù)上述動作，增益電路140即可利用本發(fā)明將像素訊號131增益并輸出為像素訊號141。
本實(shí)施例中多工電路330譬如包含多工器330a與多工器330b，而解多工電路340譬如包含解多工器340a與解多工器340b。多工器330a選擇訊號in1+與訊號in2+并切換耦接至訊號306+。多工器330b選擇訊號in1-與訊號in2-并切換耦接至訊號306-。解多工器340a選擇訊號out1-與訊號out2-并切換耦接至訊號307-。解多工器340b選擇訊號out1+與訊號out2+并切換耦接至訊號307+。
本實(shí)施例中感控開關(guān)譬如以傳輸閘(transmission gate)實(shí)施。圖4是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例繪示的另一種管線式增益電路。請參照圖4，此圖將圖3的感控開關(guān)改以傳輸閘實(shí)施并完成管線式增益電路。其中取樣電路451、放大電路452、取樣電路461、放大電路462、共享運(yùn)算放大器410分別對應(yīng)于第3圖之取樣電路351、放大電路352、取樣電路361、放大電路362、共享運(yùn)算放大器310。于圖4左側(cè)中取樣電路451的部分電路與前一級的像素取樣電路(請參考圖1A)相整合，因而減少組件數(shù)量。圖4的電路架構(gòu)類似于圖3的電路架構(gòu)，熟悉此技術(shù)者均可輕易類推，故其余未述及的部分在此不再贅述。
圖5是一般管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的方框圖。管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路由多級轉(zhuǎn)換電路510(例如有9級轉(zhuǎn)換電路)所串接而成，每一級將模擬訊號中部分信息轉(zhuǎn)換為較少位數(shù)(在此例如2位)的數(shù)字訊號511，而將原模擬訊號扣除已轉(zhuǎn)換的部分后所剩余的模擬訊號加以放大并傳遞至下一級轉(zhuǎn)換電路510。各級轉(zhuǎn)換電路510所輸出的數(shù)字訊號511皆耦接至數(shù)字修正電路520。數(shù)字修正(digital correction)電路520接收各級轉(zhuǎn)換電路510所輸出的數(shù)字訊號511(例如共有12位)，將所接收的數(shù)字訊號予以數(shù)字錯(cuò)誤修正(digital error correction)并轉(zhuǎn)換成最終的數(shù)字訊號(例如為10位的數(shù)字訊號)后輸出。因?yàn)榇斯芫€式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路每一級皆具有取樣/保持以及增益輸出的特征，所以可以應(yīng)用本發(fā)明以減少運(yùn)算放大器的數(shù)量。
在此依照本發(fā)明再例舉一較佳實(shí)施例，以說明本發(fā)明應(yīng)用于管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的實(shí)施范例。圖6是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例繪示的一種具有共享運(yùn)算放大器的管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。請參照圖6，其中模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630表示管線式模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路中相鄰二級轉(zhuǎn)換電路，并且模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630的前級轉(zhuǎn)換電路。每一級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器皆有取樣暨轉(zhuǎn)換電路(如圖中取樣暨轉(zhuǎn)換電路621或631)及放大電路(如圖中放大電路622或632)。取樣暨轉(zhuǎn)換電路于取樣期間(samplingphase)取樣(自前一級電路)模擬訊號并保持于其中，同時(shí)將此模擬訊號轉(zhuǎn)換并輸出數(shù)字訊號。放大電路則于增益期間(gain phase)將取樣暨轉(zhuǎn)換電路所保持的模擬訊號減去已轉(zhuǎn)換的部分后所剩余的模擬訊號增益輸出。而當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620進(jìn)入取樣期間時(shí)，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630則于增益期間，反之，當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620進(jìn)入增益期間時(shí)，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630則于取樣期間。
當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620進(jìn)入取樣期間(亦即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630進(jìn)入增益期間)時(shí)，于共享運(yùn)算放大器610中，多工電路611選擇訊號in2+與訊號in2-分別耦接至訊號614+與訊號614-，解多工電路613選擇訊號out2-與訊號out2+分別耦接至訊號615-與訊號615+。感控開關(guān)SW601～SW609導(dǎo)通并且使感控開關(guān)SW610～SW618斷路。此時(shí)模擬訊號(Vin1+，Vin1-)即被取樣并保持于電容C61與C62中。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC1將模擬訊號(Vin1+，Vin1-)轉(zhuǎn)換為，譬如說，二位數(shù)字訊號(D1，D2)。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器DAC1則將數(shù)字訊號(D1，D2)轉(zhuǎn)換為模擬訊號(Vref1+，Vref1-)，此模擬訊號(Vref1+，Vref1-)將于增益期間提供電容C61與C62的參考電壓。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630由取樣暨轉(zhuǎn)換電路631提供先前保持于電容C65～C66中的模擬訊號(in2+，in2-)，經(jīng)由運(yùn)算放大電路612增益并輸出獲得模擬訊號(out2-，out2+)。
當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620進(jìn)入增益期間(亦即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630進(jìn)入取樣期間)時(shí)，于共享運(yùn)算放大器610中，多工電路611選擇訊號in1+與訊號in1-分別耦接至訊號614+與訊號614-，解多工電路613選擇訊號out1-與訊號out1+分別耦接至訊號615-與訊號615+。感控開關(guān)SW601～SW609斷路并且使感控開關(guān)SW610～SW618導(dǎo)通。此時(shí)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器620由取樣暨轉(zhuǎn)換電路621提供先前保持于電容C61～C62中的模擬訊號(in1+，in1-)，經(jīng)由運(yùn)算放大電路612增益并輸出獲得模擬訊號(Vin2+，Vin2-)。而模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器630即接收模擬訊號(Vin2+，Vin2-)并且取樣/保持于電容C65與C66中。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC2將模擬訊號(Vin2+，Vin2-)轉(zhuǎn)換為，譬如說，二位的數(shù)字訊號(D3，D4)。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器DAC2則將數(shù)字訊號(D3，D4)轉(zhuǎn)換為模擬訊號(Vref2+，Vref2-)，此模擬訊號(Vref2+，Vref2-)將于增益期間提供電容C65與C66的參考電壓。
本實(shí)施例中共享運(yùn)算放大器610與前一實(shí)施例的共享運(yùn)算放大器310相似，因此不再贅述。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作些許更動與潤飾，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種共享運(yùn)算放大器，應(yīng)用于一管線式架構(gòu)的電路中，該管線式架構(gòu)包含多數(shù)個(gè)級電路，該些級電路依一預(yù)定時(shí)序輪流共享該共享運(yùn)算放大器，該共享運(yùn)算放大器包括一運(yùn)算放大電路，用以接收并放大一第一訊號組，并輸出對應(yīng)的一第二訊號組；一多工電路，具有多數(shù)個(gè)輸入端組與一輸出端組，依該預(yù)定時(shí)序輪流選擇該些輸入端組其中之一并將被選擇的該輸入端組耦接至該輸出端組，每一該些輸入端組分別耦接至對應(yīng)的該些級電路其中之一以接收每一該些級電路的一第三訊號組，該輸出端組耦接至該運(yùn)算放大電路以輸出該第一訊號組；一解多工電路，具有一輸入端組與多數(shù)個(gè)輸出端組，依該預(yù)定時(shí)序輪流選擇該些輸出端組其中之一并將該輸入端組耦接至被選擇的該輸出端組，該輸入端組耦接至該運(yùn)算放大電路以接收該第二訊號組，每一該些輸出端組分別耦接對應(yīng)的該些級電路其中之一以輸出多數(shù)個(gè)第四訊號組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享運(yùn)算放大器，其特征在于是應(yīng)用于一影像傳感器的讀出電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共享運(yùn)算放大器，其特征在于該影像傳感器為互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器。
4.一種增益電路，具有一管線式架構(gòu)，用以接收并放大一第一訊號組，且輸出一第二訊號組，該增益電路包括一前級增益器，包括一前級取樣電路，用以于一第一期間接收并取樣該第一訊號組，進(jìn)而保持取樣結(jié)果為一第三訊號組；一前級放大電路，用以于一第二期間接收并放大該第三訊號組，并輸出一第四訊號組；一后級增益器，耦接至該前級增益器，該后級增益器包括一后級取樣電路，用以于該第二期間接收并取樣該第四訊號組，進(jìn)而保持取樣結(jié)果為一第五訊號組；一后級放大電路，用以于該第一期間接收并放大該第五訊號組，并輸出該第二訊號組；一共享運(yùn)算放大器，包括一運(yùn)算放大電路，用以接收并放大一第六訊號組，并輸出對應(yīng)的一第七訊號組；一多工電路，耦接至該運(yùn)算放大電路、該前級放大電路以及該后級放大電路，用以接收該第三訊號組以及該第五訊號組，于該第一期間與該第二期間分別選擇該第五訊號組與該第三訊號，并輸出為該第六訊號組；一解多工電路，耦接至該運(yùn)算放大電路、該前級放大電路以及該后級放大電路，用以接收該第七訊號組并于該第一期間與該第二期間分別切換提供為該第二訊號組與該第四訊號組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增益電路，其特征在于是應(yīng)用于一影像傳感器的讀出電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增益電路，其特征在于該影像傳感器為互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器。
7.一種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，具有一管線式架構(gòu)，用以接收一第一模擬訊號，并輸出對應(yīng)的一第一數(shù)字訊號，該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括一前級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括一前級取樣暨轉(zhuǎn)換電路，用以于一第一期間接收并取樣/保持該第一模擬訊號為一第二模擬訊號，將該第二模擬訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的一第二數(shù)字訊號，并依該第二數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的一第三模擬訊號，進(jìn)而將該第二模擬訊號與該第三模擬訊號相減后獲得并輸出一第四模擬訊號，其中該第二數(shù)字訊號系該第一數(shù)字訊號的部分位訊號；一前級放大電路，用以于一第二期間接收并放大該第四模擬訊號，并輸出一第五模擬訊號；一后級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接至該前級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該后級模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括一后級取樣暨轉(zhuǎn)換電路，用以于該第一期間接收并取樣/保持該第五模擬訊號為一第六模擬訊號，將該第六模擬訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的一第三數(shù)字訊號，并依該第三數(shù)字訊號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對應(yīng)的一第七模擬訊號，進(jìn)而將該第六模擬訊號與該第七模擬訊號相減后獲得并輸出一第八模擬訊號，其中該第三數(shù)字訊號是該第一數(shù)字訊號的部分位訊號；一后級放大電路，用以于該第一期間接收并放大該第八模擬訊號，并輸出一第九模擬訊號；一共享運(yùn)算放大器，包括一運(yùn)算放大電路，用以接收并放大一第十模擬訊號，并輸出對應(yīng)的一第十一模擬訊號；一多工電路，耦接至該運(yùn)算放大電路、該前級放大電路以及該后級放大電路，用以接收該第四模擬訊號以及該第八模擬訊號，于該第一期間與該第二期間分別選擇該第八模擬訊號與該第四模擬訊號，并輸出為該第十模擬訊號；一解多工電路，耦接至該運(yùn)算放大電路、該前級放大電路以及該后級放大電路，用以接收該第十一模擬訊號并于該第一期間與該第二期間分別切換提供為該第九模擬訊號與該第五模擬訊號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于是應(yīng)用于一影像傳感器的讀出電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于該影像傳感器為互補(bǔ)式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種共享運(yùn)算放大器，應(yīng)用于管線式架構(gòu)的電路中。此管線式架構(gòu)的各級電路依預(yù)定時(shí)序輪流使用此共享運(yùn)算放大器。共享運(yùn)算放大器包含運(yùn)算放大電路、多工電路以及解多工電路。由多工電路決定哪一個(gè)級電路的欲放大訊號組可以耦接至運(yùn)算放大電路，而由解多工電路將放大后的訊號組送回對應(yīng)的級電路。
文檔編號H03K17/51GK1697321SQ20041003477
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者丹尼爾·凡·布勒克姆, 史蒂芬·黃, 陳一修, 蘇德松 申請人:凌陽科技股份有限公司