成像器件及其操作方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种包括模数转换器电路和控制电路的器件。模数转换器电路将来自像素阵列的至少一个模拟像素输出信号转换为至少一个数字信号。模数转换器电路包括比较器，根据参考信号和来自像素阵列的模拟像素输出信号，比较器生成比较器输出信号以用于有效地使能和不使能生成数字信号的计数器。根据比较器输出信号，控制电路不使能比较器。本发明专利技术的实施例还提供了一种成像器件的操作方法。

【技术实现步骤摘要】
成像器件及其操作方法
本专利技术的实施例涉及半导体领域，更具体地涉及成像器件以及操作方法。
技术介绍
例如，成像器件包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在一些方法中，成像器件包括布置为行和列的像素的阵列以及模数转换器(ADC)。像素中的每一个都包含感光元件。每一个感光元件都产生与感光元件接收的光的强度成比例的电荷。像素中的每一个都相应地生成模拟像素输出信号。然后，模数转换器将模拟像素输出信号转换为数字信号，以用于随后的成像操作。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种成像器件，包括：比较器，配置为比较参考信号与来自像素单元的像素输出信号，以生成比较器输出信号来有效地使能和不使能计数器；以及控制电路，根据不使能所述计数器的所述比较器输出信号，所述控制电路配置为不使能所述比较器。本专利技术的实施例还提供了一种成像器件，包括：模数转换器电路，配置为将来自像素阵列的至少一个模拟像素输出信号转换为至少一个数字信号，其中，所述模数转换器电路包括：比较器，根据参考信号和来自所述像素阵列的模拟像素输出信号，所述比较器配置为生成比较器输出信号以用于有效地使能和不使能生成数字信号的计数器；以及控制电路，根据所述比较器输出信号，所述控制电路配置为不使能所述比较器。本专利技术的实施例还提供了一种成像器件的操作方法，包括：当通过模数转换器电路将来自像素单元的模拟像素输出信号完全转换为数字信号时，在所述模数转换器电路中，不使能配置为有效地使能和不使能计数器的比较器。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最佳地理解本专利技术的各个实施例。应该注意，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是根据本专利技术的一些实施例的成像器件100的示意图；图2是根据本专利技术的一些实施例的与图1中的像素单元111相关联的模数转换器电路140的示意图；图3是示出了根据本专利技术的一些实施例的图2中的模数转换器电路140的操作的方法300的流程图；图4是根据本专利技术的各个实施例的与图1中的像素单元111相关联的模数转换器电路140的示意图；图5A是根据本专利技术的一些实施例的图2或图4中的比较器210的电路图；以及图5B是根据本专利技术的一些实施例的图4中的放大电路420的电路图。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。以下将描述组件和布置的具体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直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。而且，本专利技术在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。本说明书中使用的术语通常具有其在本领域中以及在使用每一个术语的具体的内容中的普通含义。本说明书中使用的实例，包括本文所讨论的任何术语的实例，仅是示例性的，并且绝不是限制本专利技术的或任何示例性术语的范围和意义。同样，本专利技术不限于本说明书中给出的各个实施例。尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等以描述各个元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一个元件区别开。例如，在不背离本专利技术的范围的情况下，可以将第一元件叫做第二元件，并且类似地，可以将第二元件叫做第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任何以及所有的组合。图1是根据本专利技术的一些实施例的成像器件100的示意图。在一些实施例中，在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中实施成像器件100，或将该成像器件实施为CMOS图像传感器。需要成像器件100的实施的各种器件都在本专利技术所考虑的范围内。如图1所示，成像器件100包括像素阵列110、水平扫描电路12和垂直扫描电路130。在一些实施例中，像素阵列110包括布置为行和列的像素单元111。为了简明，为了图1中的说明示出并且给出了一个像素单元111。水平扫描电路120配置为在像素阵列110中选择特定列的像素单元111。垂直扫描电路130配置为在像素阵列110中选择特定行的像素单元111。为了说明给出了像素阵列110的参考“行”和“列”所示出的实施例。应该理解，像素阵列110中的行和列没有必要指示像素阵列110的任何特定的方向或定向。在一些实施例中，成像器件100还包括分别标注为140-1、140-2、…、140-N的模数转换器(ADC)电路，其中，“N”表示像素阵列110中的列的数量。为了说明，模数转换器电路140-1、140-2、…、140-N的每一个都操作为与像素阵列110中的像素单元111的相关的列对应的列模数转换器电路。为了简明，在一些实施例中，因为模数转换器电路140-1、140-2、…、140-N中的每一个都以类似的方式操作，所以之后模数转换器电路140-1、140-2、…、140-N的每一个都称为140以用于说明。按照通过垂直扫描电路130所选择的，模数转换器电路140中的每一个都从与像素阵列110中的对应的列中的一个像素单元111接收模拟像素输出信号PIXOUT。此外，模数转换器电路140中的每一个都从斜坡信号生成器电路150接收用作参考信号的斜坡信号RAMP。斜坡信号生成器电路150由数字控制电路170控制。在一些实施例中，斜坡信号生成器电路150配置为：当读取由模拟像素输出信号PIXOUT表示的像素图像信号和像素复位信号时，生成斜坡信号RAMP。斜坡信号生成器电路150将斜坡信号RAMP作为参考信号施加至模数转换器电路140。为了说明，在一些实施例中，斜坡信号生成器电路150生成用于复位的斜坡信号RAMP。模数转换器电路140中的每一个都比较像素复位信号与用于复位的斜坡信号RAMP。在一些实施例中，当读取由模拟像素输出信号PIXOUT表示的像素图像信号时，模数转换器电路140中的每一个都比较像素图像信号与斜坡信号RAMP。在一些实施例中，通过数模转换器(DAC)电路来实施斜坡信号生成器电路150。数字控制电路170控制水平扫描电路120、垂直扫描电路130、模数转换器电路140(为了简明，图1中仅示出了一条控制线)中的每一个、以及斜坡信号生成器电路150的操作。此外，模数转换器电路140中的每一个的输出都提供至数字电路160。数字电路160输出代表模拟像素输出信号PIXOUT的数字数据信号。图2是根据本专利技术的一些实施例的与图1中的像素单元111相关联的模数转换器电路140的示意图。如图2所示，在一些实施例中，像素单元111包括光电二极管PD和晶体管M1至M3，在又一实施例中，该晶体管为NMOS晶体管。为了图2中的说明，例如，光电二极管PD的阳极接地，并且光电二极管PD的阴极耦合至晶体管M1。光电二极管PD配置为响应于接收入射光而输出模拟信号。晶体管M1的栅极配置为从图1中的垂直扫描电路130接收读取信号TX。晶体管M1的漏极耦合至节点FD，并且晶体管M1的源极耦合至光电二极管PD。当由读取信号TX导通时，晶体管M1用作信号传输晶体管，以传输来自光电二极管PD的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像器件，包括：比较器，配置为比较参考信号与来自像素单元的像素输出信号，以生成比较器输出信号来有效地使能和不使能计数器；以及控制电路，根据不使能所述计数器的所述比较器输出信号，所述控制电路配置为不使能所述比较器。

【技术特征摘要】
2015.12.08 US 14/963,1601.一种成像器件，包括：比较器，配置为比较参考信号与来自像素单...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国煜，叶尚府，
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