与图像传感器读出兼容的模数转换器制造技术

本发明专利技术提供了与图像传感器读出兼容的模数转换器。时间数字转换器(TDC)包括：同步器，被配置为接收停止信号和主时钟信号，其中同步器被配置为生成时钟停止信号和计数器使能信号。TDC还包括：粗计数器，被配置为接收主时钟信号和计数器使能信号，其中粗计数器被配置为基于计数器使能信号和主时钟信号生成最高有效位(MSB)信号。TDC还包括：延迟线计数器，被配置为接收停止信号和时钟停止信号，其中延迟线计数器被配置为基于停止信号和时钟停止信号生成最低有效位(LSB)信号，并且延迟线计数器还被配置为执行相关双采样(CDS)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地，涉及图像传感器及其使用方法。
技术介绍
模数转换器(ADC)用于多种应用，以将检测到的模拟信号转换为数字信号。随着技术节点减小，电源电压也减小。然而，响应于减小的技术节点，增大了时间分辨率。结果，时间数字转换器(TDC)用于执行时域处理，以将检测到的信号转换为数字信号。在一些方法中，计数器用于确定参考电压的开始信号和参考电压等于检测到的模拟信号的电压之后产生的时钟停止信号之间的时钟周期数。基于连接至计数器的多个检测元件来确定计数器所使用的时钟频率。在一些方法中，计数器分为粗计数器(coarse counter)和精密计数器(fine counter)。粗计数器用于确定时钟周期数，而精密计数器用于使用多个时钟延迟插入多个时钟周期之间。在一些方法中，相继使用粗计数器和精密计数器，以将检测到的信号转换为数字信号。粗计数器用于计算开始信号和时钟停止信号之间的时钟周期数，并且精密计数器用于计算停止信号和时钟停止信号之间的时钟周期数。当参考电压等于检测到的信号的电压时，会产生停止信号。粗计数器计算的时钟周期数与精密计数器计算的时钟周期数之间的差值用于确定被转换为数字信号的时域。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种时间数字转换器(TDC)，包括：同步器，被配置为接收停止信号和主
时钟信号，其中，所述同步器被配置为生成时钟停止信号和计数器使能信号；粗计数器，被配置为接收所述主时钟信号和所述计数器使能信号，其中，所述粗计数器被配置为基于所述计数器使能信号和所述主时钟信号生成最高有效位(MSB)信号；以及延迟线计数器，其中，所述延迟线计数器被配置为基于所述停止信号和所述时钟停止信号生成最低有效位(LSB)信号，并且所述延迟线计数器还被配置为执行相关双采样(CDS)。在该TDC中，所述延迟线计数器包括：第一延迟元件，被配置为接收所述停止信号；第二延迟元件，被配置为接收所述第一延迟元件的输出；第一触发器，被配置为选择性地接收所述第一延迟元件的输出；第二触发器，被配置为选择性地接收所述第二延迟元件的输出；以及编码器，被配置为接收所述第一触发器的输出和所述第二触发器的输出。在该TDC中，所述第二触发器还被配置为选择性地接收所述第一触发器的输出。在该TDC中，所述延迟线计数器还包括：第一延迟多路复用器，被配置为将所述第一延迟元件的输出选择性地传输至所述第一触发器；以及第二延迟多路复用器，被配置为将所述第二延迟元件的输出选择性地传输至所述第二触发器。在该TDC中，所述延迟线计数器还包括：时钟多路复用器，其中，所述时钟多路复用器被配置为将所述主时钟信号或所述时钟停止信号选择性地传输至所述第一触发器和所述第二触发器。在该TDC中，所述编码器被配置为输出温度计码。在该TDC中，所述同步器被配置为在接收所述停止信号之后的所述主时钟信号的第二个上升沿处生成所述时钟停止信号。根据本专利技术的另一方面，提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，被配置为接收入射光并且生成第一输入信号；比较器，被配置为接收所述第一输入信号并且生成停止信号；时间数字转换器(TDC)，被配置为接收所述停止信号，其中，所述TDC包括：同步器，被配置为接收所述停止信号和主时钟信号，其中，所述同步器被配置为生成时钟停止信号和计数器使能信号；粗计数器，被配置为接收所述主时钟信号和所述计数器使能
信号，其中，所述粗计数器被配置为基于所述计数器使能信号和所述主时钟信号生成第一输出信号；以及延迟线计数器，被配置为接收所述停止信号和所述时钟停止信号，其中，所述延迟线计数器被配置为基于所述停止信号和所述时钟停止信号生成第二输出信号，并且所述延迟线计数器还被配置为执行相关双采样(CDS)。该图像传感器还包括：斜波生成器，被配置为生成斜波电压，其中，所述比较器被配置为基于所述第一输入信号和所述斜波电压生成所述停止信号。在该图像传感器中，所述像素阵列的单列被配置为生成所述第一输入信号。在该图像传感器中，所述延迟线计数器包括：多个延迟元件，其中，所述多个延迟元件中的第一延迟元件被配置为接收所述停止信号，并且所述多个延迟元件中的每一个其他延迟元件都被配置为接收来自所述多个延迟元件中的先前延迟元件的输出；多个触发器，被配置为选择性地接收所述多个延迟元件中的对应延迟元件的输出；以及编码器，被配置为接收所述多个触发器中的每一个触发器的输出。在该图像传感器中，所述多个触发器中的至少一个触发器被配置为接收来自所述多个触发器中的先前触发器的输出。在该图像传感器中，所述延迟线计数器还包括：多个延迟多路复用器，被配置为将来自所述多个延迟元件中的延迟元件的输出选择性地传输至所述多个触发器中的对应触发器。在该图像传感器中，所述延迟线计数器还包括时钟多路复用器，所述时钟多路复用器被配置为将所述时钟停止信号或所述主时钟信号选择性地传输至所述多个触发器中的每一个触发器。在该图像传感器中，所述编码器被配置为输出温度计码。在该图像传感器中，所述同步器被配置为在接收所述停止信号之后的所述主时钟信号的第二个上升沿处生成所述时钟停止信号。根据本专利技术的又一方面，提供了一种使用图像传感器的方法，所述方法包括：基于来自像素阵列的输入信号生成停止信号；基于所述停止信号
和主时钟信号生成时钟停止信号和计数器使能信号；基于所述停止信号和所述时钟停止信号生成最低有效位(LSB)输出；以及基于所述计数器使能信号和所述主时钟信号生成最高有效位(MSB)输出。在该方法中，生成所述LSB输出包括：使用延迟线计数器生成所述LSB输出，并且执行所述延迟线计数器的相关双采样(CDS)。在该方法中，生成所述停止信号包括：基于所述输入信号与斜波电压之间的比较生成所述停止信号。在该方法中，生成所述时钟停止信号包括：在接收所述停止信号之后的所述主时钟信号的第二个上升沿处生成所述时钟停止信号。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1是根据一些实施例的包括时间数字转换器(TDC)的图像传感器的示意图。图2是根据一些实施例的用于比较器和TDC的波形的示图。图3是根据一些实施例的TDC的延迟线计数器的示意图。图4是根据一些实施例的比较器的示意图。图5是根据一些实施例的斜坡生成器的示意图。图6是根据一些实施例的使用图像传感器的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述部件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成为直接接触的实施例，也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件使得第一部件和
第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。图1是根据一些实施例的包括时间数字转换器(TDC)110的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间数字转换器(TDC)，包括：同步器，被配置为接收停止信号和主时钟信号，其中，所述同步器被配置为生成时钟停止信号和计数器使能信号；粗计数器，被配置为接收所述主时钟信号和所述计数器使能信号，其中，所述粗计数器被配置为基于所述计数器使能信号和所述主时钟信号生成最高有效位(MSB)信号；以及延迟线计数器，其中，所述延迟线计数器被配置为基于所述停止信号和所述时钟停止信号生成最低有效位(LSB)信号，并且所述延迟线计数器还被配置为执行相关双采样(CDS)。

【技术特征摘要】
2015.02.25 US 14/630,9291.一种时间数字转换器(TDC)，包括：同步器，被配置为接收停止信号和主时钟信号，其中，所述同步器被配置为生成时钟停止信号和计数器使能信号；粗计数器，被配置为接收所述主时钟信号和所述计数器使能信号，其中，所述粗计数器被配置为基于所述计数器使能信号和所述主时钟信号生成最高有效位(MSB)信号；以及延迟线计数器，其中，所述延迟线计数器被配置为基于所述停止信号和所述时钟停止信号生成最低有效位(LSB)信号，并且所述延迟线计数器还被配置为执行相关双采样(CDS)。2.根据权利要求1所述的TDC，其中，所述延迟线计数器包括：第一延迟元件，被配置为接收所述停止信号；第二延迟元件，被配置为接收所述第一延迟元件的输出；第一触发器，被配置为选择性地接收所述第一延迟元件的输出；第二触发器，被配置为选择性地接收所述第二延迟元件的输出；以及编码器，被配置为接收所述第一触发器的输出和所述第二触发器的输出。3.根据权利要求2所述的TDC，其中，所述第二触发器还被配置为选择性地接收所述第一触发器的输出。4.根据权利要求2所述的TDC，其中，所述延迟线计数器还包括：第一延迟多路复用器，被配置为将所述第一延迟元件的输出选择性地传输至所述第一触发器；以及第二延迟多路复用器，被配置为将所述第二延迟元件的输出选择性地传输至所述第二触发器。5.根据权利要求2所述的TDC，其中，所述延迟线计数器还包括：时钟多路复用器，其中，所述时钟多路复用器被配置为将所述主时钟信号或所述时钟停...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘齐元，秦马丁，艾立克·松能，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71