用于双重斜波模/数转换器的比较器制造技术

本申请案涉及一种用于双重斜波模/数转换器的比较器。本文中描述用于具有经增加模/数转换范围及经减少噪声的图像传感器的设备及方法。实例性方法可包含：停用比较器的第一自动归零开关，所述第一自动归零开关经耦合以将所述比较器的参考电压输入自动归零；调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的斜波电压的自动归零偏移电压；及停用所述比较器的第二自动归零开关，所述第二自动归零开关经耦合以将所述比较器的位线输入自动归零。

A comparator for dual wave mode / digital converter

This application involves a comparator for dual wave mode / digital converter. In this paper, a device and method for an image sensor with increased mode / number conversion range and noise reduction is described. Examples of methods can include: the first auto zero comparator switch is deactivated, the first automatic zero switch is coupled to the input reference voltage of the comparator automatic zero adjustment; provide the comparator to the input reference voltage ramp voltage automatic zero offset voltage and the disabled; the second auto zero comparator switch, the second auto zero switch coupled to the comparator input bit line auto zero.

【技术实现步骤摘要】
用于双重斜波模/数转换器的比较器
本专利技术一般来说涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及图像传感器的经增加模/数转换范围。
技术介绍
图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医学、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术一直继续快速地进展。举例来说，较高分辨率及较低功率消耗的需求已促进了这些装置的进一步小型化及集成。图像传感器常规地在像素阵列上接收光，此在像素中产生电荷。所述光的强度可影响在每一像素中产生的电荷量，其中较高强度产生较高电荷量。所述电荷可由所述图像传感器基于与参考电压信号的比较而转换成所述电荷的数字表示。所述比较可常规地由比较器执行，所述比较器提供输出作为所述电荷的所述数字表示。然而，所述比较器可能将噪声注入到所述输出中。另外，所述比较器的输出可影响到输入且导致一些错误。
技术实现思路
本专利技术的方面涉及一种方法，所述方法包括：停用比较器的第一自动归零开关，所述第一自动归零开关经耦合以将所述比较器的参考电压输入自动归零；调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的斜波电压的自动归零偏移电压；及停用所述比较器的第二自动归零开关，所述第二自动归零开关经耦合以将所述比较器的位线输入自动归零。在本专利技术的另一方面中，一种比较器包括第一级，所述第一级经耦合以将参考电压与图像电荷电压信号进行比较且作为响应而提供第一输出，所述第一级包含：第一及第二NMOS输入晶体管，其耦合在启用晶体管与相应第一及第二共源共栅装置之间，其中所述第一及第二NMOS输入晶体管的栅极经耦合以分别接收所述参考电压及所述图像电荷电压信号；第一自动归零开关，其耦合在所述第一NMOS输入晶体管的所述栅极与第一节点之间，所述第一节点形成于所述第一NMOS输入晶体管与所述第一共源共栅装置之间；及第二自动归零开关，其耦合在所述第二NMOS输入晶体管的所述栅极与第二节点之间，所述第二节点形成于第二共源共栅装置与第二PMOS晶体管之间，其中所述第二节点为所述第一级的输出，其中所述第一及第二NMOS输入晶体管在所述比较器的自动归零操作周期期间所耦合的所述第一及第二节点之间的电压差减少在所述比较器的ADC操作周期期间发生的回扫量。在本专利技术的又一方面中，一种成像系统包括：像素阵列，其用以接收图像光且作为响应而产生图像电荷电压信号；读出电路，其经耦合以从所述像素阵列接收所述图像电荷电压信号且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的数字表示，所述读出电路包含比较器以接收所述图像电荷、将所述图像电荷电压信号与参考电压进行比较且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，其中所述比较器包括：第一级，其经耦合以接收所述图像电荷及所述参考电压且作为响应而提供第一输出；及第二级，其经耦合以接收所述第一输出且作为响应而提供所述图像电荷电压信号的所述数字表示，所述第二级包括：输入，其经耦合以接收所述第一输出；第一电容器，其经耦合以存储第二级参考电压；参考电压输入，其耦合到所述输入，且进一步在栅极处耦合到所述第一电容器；及第一控制开关，其耦合在所述输入与所述第一级的第三节点之间，且其中所述第一电容器响应于所述第一控制开关经启用而被充电到基于所述第一级的所述第三节点上的电压的电压。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。图1图解说明根据本专利技术的实施例的成像系统的一个实例。图2A是根据本专利技术的实施例的比较器。图2B是根据本专利技术的实施例的实例性时序图。图2C是根据本专利技术的实施例的实例性时序图。图3A是根据本专利技术的实施例的比较器的实例性示意图。图3B是根据本专利技术的实施例的实例性时序图。图4A是根据本专利技术的实施例的比较器的示意图。图4B是根据本专利技术的实施例的说明性时序图。图5是根据本专利技术的实施例的比较器的实例性示意图。贯穿图式的数个视图，对应参考编号指示对应组件。技术人员将了解，各图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本专利技术的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大。而且，通常不描绘商业上可行的实施例中有用或必需的常见而为人熟知的元件以便促进对本专利技术的这些各种实施例的较不受阻碍的观看。具体实施方式本文中描述用于具有经增加模/数转换范围及经减少噪声的图像传感器的设备及方法的实例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关
的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一或多者的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使一些方面模糊。在本说明书通篇中对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必全部指代同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。贯穿本说明书，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在其所属技术中的普通含义，除非本文中另外具体定义或其使用的上下文将另外清晰地暗示。应注意，在本文件中，元件名称及符号可互换使用(例如，Si与硅)；然而，其两者具有相同含义。图1图解说明根据本专利技术的实施例的成像系统100的一个实例。成像系统100包含像素阵列102、控制电路104、读出电路108及功能逻辑106。在一个实例中，像素阵列102为光电二极管或图像传感器像素(例如，像素P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。如所图解说明，光电二极管被布置成若干行(例如，行R1到Ry)及若干列(例如，列C1到Cx)以获取人、地点、物体等的图像数据，所述图像数据可接着用于再现所述人、地点、物体等的2D图像。然而，光电二极管不必须布置成若干行及若干列且可采取其它配置。在一个实例中，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管/像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路108读出并接着传送到功能逻辑106。读出电路108可经耦合以从像素阵列102中的多个光电二极管读出图像数据。在各种实例中，读出电路108可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。在一些实施例中，可针对读出列中的每一者包含一或多个比较器112。举例来说，一或多个比较器112可包含于读出电路108中所包含的相应模/数转换器(ADC)中。功能逻辑106可仅仅存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实施例中，读出电路108可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用各种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。为执行ADC，举例来说，读出电路108可从斜波发生器电路110接收参考电压VRAMP。VRAMP可由比较器112接收，比较器112也可从像素阵列102的像素接收图像电荷。比较器112可基于VRAMP与图像电荷电压电平的比较而确定图像电荷的数字表示。信号VRAMP可取决于ADC操作的定时而处于各种电压电平，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：停用比较器的第一自动归零开关，所述第一自动归零开关经耦合以将所述比较器的参考电压输入自动归零；调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的斜波电压的自动归零偏移电压；及停用所述比较器的第二自动归零开关，所述第二自动归零开关经耦合以将所述比较器的位线输入自动归零。

【技术特征摘要】
2016.09.27 US 15/277,6481.一种方法，其包括：停用比较器的第一自动归零开关，所述第一自动归零开关经耦合以将所述比较器的参考电压输入自动归零；调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的斜波电压的自动归零偏移电压；及停用所述比较器的第二自动归零开关，所述第二自动归零开关经耦合以将所述比较器的位线输入自动归零。2.根据权利要求1所述的方法，其中调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的所述斜波电压的所述自动归零偏移电压包括：响应于所述比较器具有低模拟增益而增加所述斜波电压的所述自动归零偏移电压。3.根据权利要求2所述的方法，其中响应于所述比较器具有低模拟增益而增加所述斜波电压的所述自动归零偏移电压包括：使所述斜波电压的所述自动归零偏移电压增加与所述比较器的NMOS输入晶体管的阈值电压成比例的量，其中所述NMOS输入晶体管为所述参考电压及位线输入。4.根据权利要求1所述的方法，其中调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的所述斜波电压的所述自动归零偏移电压包括：响应于所述比较器具有高模拟增益而减小所述斜波电压的所述自动归零偏移电压。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：启用所述比较器的共源共栅装置，其中所述共源共栅装置耦合在所述参考电压及位线输入与一对PMOS晶体管之间。6.根据权利要求4所述的方法，其中响应于所述比较器具有高模拟增益而减小所述斜波电压的所述自动归零偏移电压包括：减小所述斜波电压的所述自动归零偏移电压以致使所述比较器的NMOS输入晶体管的漏极到源极电压增加，其中所述NMOS输入晶体管为所述参考电压及位线输入。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一自动归零开关耦合在所述参考电压输入的栅极与位于PMOS晶体管与共源共栅装置之间的节点之间，其中所述参考电压输入为NMOS晶体管，且其中所述共源共栅装置耦合在所述参考电压输入与所述PMOS晶体管之间，且其中所述第二自动归零开关耦合在所述位线输入的栅极与位于PMOS晶体管与共源共栅装置之间的节点之间，其中所述位线输入为NMOS晶体管，且其中所述共源共栅装置耦合在所述位线输入与所述PMOS晶体管之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一自动归零开关耦合在所述参考电压输入的栅极与位于所述参考电压输入与共源共栅装置之间的节点之间，其中所述参考电压输入为NMOS晶体管，且其中所述共源共栅装置耦合在所述参考电压输入与PMOS晶体管之间，其中所述第二自动归零开关耦合在所述位线输入的栅极与位于位线输入与共源共栅装置之间的节点之间，其中所述位线输入为NMOS晶体管，且其中所述共源共栅装置耦合在所述位线输入与PMOS晶体管之间，且其中调整提供到所述比较器的所述参考电压输入的所述斜波电压的所述自动归零偏移电压包括：响应于所述比较器具有低模拟增益而增加所述斜波电压的所述自动归零偏移电压。9.一种比较器，其包括：第一级，其经耦合以将参考电压与图像电荷电压信号进行比较且作为响应而提供第一输出，所述第一级包含：第一及第二NMOS输入晶体管，其耦合在启用晶体管与相应第一及第二共源共栅装置之间，其中所述第一及第二NMOS输入晶体管的栅极经耦合以分别接收所述参考电压及所述图像电荷电压信号；第一自动归零开关，其耦合在所述第一NMOS输入晶体管的所述栅极与第一节点之间，所述第一节点形成于所述第一NMOS输入晶体管与所述第一共源共栅装置之间；及第二自动归零开关，其耦合在所述第二NMOS输入晶体管的所述栅极与第二节点之间，所述第二节点形成于第二共源共栅装置与第二PMOS晶体管之间，其中所述第二节点为所述第一级的输出，其中所述第一及第二NMOS输入晶体管在所述比较器的自动归零操作周期期间所耦合的所述第一及第二节点之间的电压差减少在所述比较器的ADC操作周期期间发生的回扫量。10.根据权利要求9所述的比较器，其进一步包括经耦合以接...

【专利技术属性】
技术研发人员：海老原弘知，杨征，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US