感测器件、图像感测系统及其方法技术方案

一种感测器件包括：采样电路，被布置为响应于具有单调递增波形的采样信号，对感测信号进行采样以用于生成信号；和转换电路，被布置为在信号达到转换电路的预定阈值时，将信号转换为数字输出信号。本发明专利技术还提供了图像感测系统及感测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像感测系统及其方法，更具体地，涉及低随机电报信号(RTS)噪声图像传感器及其方法。
技术介绍
电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)通常用于图像拍摄器件，诸如照相机。与CCD传感器相比较，CIS传感器具有更快的读取、更多的功能以及更小的系统尺寸。然而，CIS传感器可以经受由随机电报信号(RTS)感应的噪声。由场氧化物晶体管的栅极氧化物区域中捕获的电荷引起RTS噪声。尤其在规模不断缩小的晶体管尺寸中，RTS噪声已经成为低亮度等级应用的问题。例如，RTS噪声可以很大程度地影响照相机的图像质量。在一些现有的方法中，除了RTS噪声之外，由于CIS像素的高分辨率和高速成像要求，用于读CIS传感器的信号的电路占用相对较大的面积并且消耗了太多的照相机的功率。
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，提供了一种感测器件，包括：采样电路，被布置为响应于具有单调递增波形的采样信号，对感测信号进行采样，以用于生成信号；以及转换电路，被布置为在所述信号达到所述转换电路的预定阈值时，将所述信号转换为数字输出信号。在该感测器件中，所述采样电路包括：偏置电路，被布置为向所述感测信号提供偏置电流；以及分压电路，耦合至所述偏置电路，用于对所述感测信号与所述采样信号之间的电压差进行分压，以生成所述信号。在该感测器件中，所述偏置电路包括：第一N沟道场效应晶体管，具有用于接收第一控制信号的控制端和用于接收所述感测信号的第一端；以及第二N沟道场效应晶体管，具有用于接收第二控制信号的控制端、耦合至第一场效应晶体管的第二端的第一端和耦合至参考电压的第二端；其中，所述第二N沟道场效应晶体管是本征N沟道场效应晶体管，并且所述第一N沟道场效应晶体管的第一阈值电压大于所述第二N沟道场效应晶体管的第二阈值电压。在该感测器件中，所述分压电路包括：第一电容器，具有耦合至所述第一N沟道场效应晶体管的第一端的第一端和用于输出所述信号的第二端；以及第二电容器，具有耦合至所述第一电容器的第二端的第一端和用于接收所述采样信号的第二端。在该感测器件中，所述转换电路包括：充电电路，被布置为响应于所述信号生成充电电流；放电电路，被布置为响应于所述信号生成放电电流；负载电路，被布置为接收所述充电电流和所述放电电流，并且相应地生成负载信号；反相器，被布置为响应于所述负载信号，输出所述数字输出信号；以及开关电路，被布置为响应于第一控制信号，选择性地使所述信号与所述负载信号相等。在该感测器件中，当所述第一控制信号使所述开关电路闭合以使所述信号与所述负载信号相等时，所述信号和所述负载信号等于所述预定阈值；并且当所述第一控制信号使所述开关电路断开并且所述采样信号的单调递增波形使所述信号达到所述预定阈值时，所述反相器将所述数字输出信号从第一电压电平转换为不同于所述第一电压电平的第二电压电平。在该感测器件中，所述充电电路包括：第一P沟道场效应晶体管，具有接收所述信号的控制端和耦合至第一参考电压的第一端；和第二P沟道场效应晶体管，具有接收第二控制信号的控制端、耦合至所述第一P沟道场效应晶体管的第二端的第一端和用于输出所述充电电流的第二端；所述放电电路包括：第一N沟道场效应晶体管，具有接收所述信号的控制端和耦合至不同于所述第一参考电压的第二参考电压的第一端；和第二N沟道场效应晶体管，具有接收不同于所述第二控制信号的第三控制信号的控制端、耦合至所述第一N沟道场效应晶体管的第二端的第一端和用于输出所述放电电流的第二端；所述负载电路包括：电容器，具有耦合至所述第二P沟道场效应晶体管的第二端和所述第二N沟道场效应晶体管的第二端的第一端以用于生成所述负载信号，以及耦合至所述第二参考电压的第二端；以及所述开关电路包括：开关，具有用于接收所述第一控制信号的控制端、耦合至所述第一P沟道场效应晶体管的控制端和所述第一N沟道场效应晶体管的控制端的第一端，以及耦合至所述第二P沟道场效应晶体管的第二端和所述第二N沟道场效应晶体管的第二端的第二端。该感测器件还包括：控制电路，被布置为生成所述采样信号，其中，通过控制端将所述控制电路耦合至所述采样电路，并且所述控制电路包括：电流生成器，被布置为生成至所述控制端的拉电流；第一电容器，具有耦合至所述控制端的第一端和耦合至参考电压的第二端；第二电容器，具有耦合至所述参考电压的第一端；第一开关，被布置为响应于第一控制信号，选择性地将所述第二电容器的第二端耦合至所述控制端；电阻器，具有耦合至所述控制端的第一端和耦合至所述参考电压的第二端；以及第二开关，被布置为响应于第二控制信号，选择性地将所述控制端耦合至所述参考电压。在该感测器件中，当所述第一控制信号使所述第一开关闭合并且所述第二控制信号使所述第二开关断开时，所述拉电流将所述第二电容器充电至预定电压电平。在该感测器件中，在第一采样阶段期间，所述第一控制信号使所述第一开关闭合并且所述第二控制信号使所述第二开关断开，然后所述第一控制信号使所述第一开关断开并且所述第二控制信号使所述第二开关闭合，以及然后所述第一控制信号和所述第二控制信号分别使所述第一开关和所述第二开关断开，以响应于所述拉电流，在所述控制端生成所述单调递增波形；并且在所述第一采样阶段之后的第二采样阶段期间，所述第一控制信号使所述第一开关断开并且所述第二控制信号使所述第二开关闭合，并且然后所述第一控制信号和所述第二控制信号分别使所述第一开关和所述第二开关断开，以响应于所述拉电流，在所述控制端生成所述单调递增波形。根据本专利技术的另一方面，提供了一种图像感测系统，包括：多个光电单元，被布置为生成多个感测信号；以及多个感测器件，每一个感测器件都耦合至所述多个光电单元中的预定数量的光电单元；其中，每一个感测器件都包括：采样电路，被布置为响应于具有单调递增波形的采样信号，对由从所述多个光电单元的预定数量的光电单元中所选择的光电单元生成的感测信号进行采样，以用于生成信号；和转换电路，被布置为在所述信号达到所述转换电路的预定阈值时，将所述信号转换为数字输出信号。在该图像感测系统中，所述采样电路包括：偏置电路，被布置为向所述感测信号提供偏置电流；以及分压电路，耦合至所述偏置电路，用于对所述感测信号与所述采样信号之间的电压差进行分压，以生成所述信号。在该图像感测系统中，所述转换电路包括：充电电路，被布置为响应于所述信号生成充电电流；放电电路，被布置为响应于所述信号生成放电电流；负载电路，被布置为接收所述充电电流和所述放电电流，并且相应地生成负载信号；反相器，被布置为响应于所述负载信号，输出所述数字输出信号；以及开关电路，被布置为响应于第一控制信号，选择性地使所述信号与所述负载信号相等。在该图像感测系统中，当所述第一控制信号使所述开关电路闭合以使所述信号与所述负载信号相等时，所述信号和所述负载信号等于所述预定阈值；并且当所述第一控制信号使所述开关电路断开并且所述采样信号的单调递增波形使所述信号达到所述预定阈值时，所述反相器将所述数字输出信号从第一电压电平转换为不同于所述第一电压电平的第二电压电平。该图像感测系统还包括：控制电路，耦合至所述多个感测器件以用于生成所述采样信号，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测器件，包括：采样电路，被布置为响应于具有单调递增波形的采样信号，对感测信号进行采样，以用于生成信号；以及转换电路，被布置为在所述信号达到所述转换电路的预定阈值时，将所述信号转换为数字输出信号。

【技术特征摘要】
2015.06.17 US 14/741,8601.一种感测器件，包括：采样电路，被布置为响应于具有单调递增波形的采样信号，对感测信号进行采样，以用于生成信号；以及转换电路，被布置为在所述信号达到所述转换电路的预定阈值时，将所述信号转换为数字输出信号。2.根据权利要求1所述的感测器件，其中，所述采样电路包括：偏置电路，被布置为向所述感测信号提供偏置电流；以及分压电路，耦合至所述偏置电路，用于对所述感测信号与所述采样信号之间的电压差进行分压，以生成所述信号。3.根据权利要求2所述的感测器件，其中，所述偏置电路包括：第一N沟道场效应晶体管，具有用于接收第一控制信号的控制端和用于接收所述感测信号的第一端；以及第二N沟道场效应晶体管，具有用于接收第二控制信号的控制端、耦合至第一场效应晶体管的第二端的第一端和耦合至参考电压的第二端；其中，所述第二N沟道场效应晶体管是本征N沟道场效应晶体管，并且所述第一N沟道场效应晶体管的第一阈值电压大于所述第二N沟道场效应晶体管的第二阈值电压。4.根据权利要求2所述的感测器件，其中，所述分压电路包括：第一电容器，具有耦合至所述第一N沟道场效应晶体管的第一端的第一端和用于输出所述信号的第二端；以及第二电容器，具有耦合至所述第一电容器的第二端的第一端和用于接收所述采样信号的第二端。5.根据权利要求1所述的感测器件，其中，所述转换电路包括：充电电路，被布置为响应于所述信号生成充电电流；放电电路，被布置为响应于所述信号生成放电电流；负载电路，被布置为接收所述充电电流和所述放电电流，并且相应地生成负载信号；反相器，被布置为响应于所述负载信号，输出所述数字输出信号；以及开关电路，被布置为响应于第一控制信号，选择性地使所述信号与所述负载信号相等。6.根据权利要求5所述的感测器件，其中，当所述第一控制信号使所述开关电路闭合以使所述信号与所述负载信号相等时，所述信号和所述负载信号等于所述预定阈值；并且当所述第一控制信号使所述开关电路断开并且所述采样信号的单调递增波形使所述信号达到所述预定阈值时，所述反相器将所述数字输出信号从第一电压电平转换为不同于所述第一电压电平的第二电压电平。7.根据权利要求5所述的感测器件，其中，所述充电电路包括：第一P沟道场效应晶体管，具有接收所述信号的控制端和耦合至第一参考电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智民，曼诺吉·M·姆哈拉，
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