斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器制造技术

公开了斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器，其涉及用于允许斜坡信号发生器减小受制造变化影响的电流偏差和电压降的技术。斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，其包括多个斜坡电路，多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且被斜坡控制信号选择性地激活，并且被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及电流至电压转换器，其被配置为将输出电流转换为电压值，以将电压值输出为斜坡信号。每个斜坡电路响应于初始化电压而将充电节点的电压初始化，并且基于在接收驱动电压时通过充电节点充入的充电晶体管中的电荷来生成输出电流。

【技术实现步骤摘要】
斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器
本公开的实施方式总体可涉及斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器。
技术介绍
图像传感器是将光信号转换成电信号的光敏装置。电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)是两种最常见的成像技术。CIS由于其较低的功耗、较低的成本和较小的尺寸而在数码相机市场中占据主导地位。不仅如此，CIS技术最近已扩展到包括需要更高分辨率和更高帧速率的视频应用在内的更宽的应用范围。除了将光信号转换为电信号之外，CIS还将从像素阵列生成的模拟电信号(像素信号)转换为数字电信号，并且高分辨率模数转换器(ADC)执行模数转换。在CIS技术中，相关双采样可以通过在已知条件下测量一次传感器输出并且在未知条件下测量一次传感器输出，并且从在未知条件下获得的值中减去在已知条件下获得的值来去除不期望的偏移。例如，ADC可以对指示像素阵列的输出信号的模拟输出电压执行相关双采样，并且可以存储所得到的电压。此外，响应于由斜坡信号发生器生成的斜坡信号，ADC可以将所存储的通过相关双采样操作获得的电压与预定基准电压(斜坡信号)进行比较以获得数字代码。然而，斜坡信号发生器中的晶体管的特性可由于半导体工艺变化而变化。此外，电流量可以根据斜坡信号发生器中的斜坡电路的位置而变化。因此，提高斜坡信号发生器的均匀性以减少信号失真是重要的。
技术实现思路
本专利文档除了其它内容之外，提供了包括可提高电流均匀性的斜坡信号发生器的图像感测装置的设计。基于所公开的技术的各种实施方式实现的斜坡信号发生器可以通过补偿晶体管的阈值电压特性和IR降(电流和电阻器的电压降)来提高电流均匀性。根据本公开的一实施方式，一种斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且联接以接收斜坡控制信号，所述斜坡控制信号操作以选择性地激活斜坡电路，所述斜坡阵列被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及电流至电压转换器，所述电流至电压转换器联接到斜坡阵列以接收所述输出电流，并且被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号。每个斜坡电路包括充电晶体管和与所述充电晶体管联接的充电节点，以基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的所述充电晶体管中的电荷来生成所述输出电流，并且其中，所述充电节点响应于施加到所述充电节点的初始化电压而被初始化。根据本公开的另一实施方式，一种图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列被配置为输出与入射光对应的多个像素信号；斜坡信号发生器，所述斜坡信号发生器被配置为生成斜坡信号；以及模数转换器ADC，所述ADC被配置为响应于所述斜坡信号而将所述多个像素信号转换为数字信号。所述斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路配置为当所述斜坡电路被斜坡控制信号选择性地激活时生成输出电流；以及电流至电压转换器，所述电流至电压转换器被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号。所述多个斜坡电路中的每一个可响应于初始化电压而将充电节点的电压初始化，并且可基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的、充电晶体管中的电荷来生成输出电流。附图说明当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：图1是包括基于所公开的技术的一实施方式实现的斜坡信号发生器的图像传感器的示例表示；图2是图1中所示的斜坡信号发生器的示例表示；图3是图2中所示的单位斜坡电路的示例表示；图4是例示图2中所示的斜坡信号发生器的示例操作的定时图；图5是包括基于所公开的技术的另一实施方式实现的斜坡信号发生器的图像传感器的示例表示；图6是图5中所示的斜坡信号发生器的示例表示；以及图7是图6中所示的单位斜坡电路的示例表示。图中各个元件的符号100：像素阵列200：行解码电路300：斜坡信号发生器400：模数转换器(ADC)500：输出缓冲器600：控制器具体实施方式图1示出了基于所公开的技术的一实施方式实现的图像传感器10的示例。参照图1，图像传感器10可包括像素阵列100、行解码电路200、斜坡信号发生器300、模数转换器(ADC)400、输出缓冲器500和控制器600。像素阵列100可以将入射光信号转换为电信号并且将像素信号OUT1和OUT2输出到ADC400。这里，像素阵列100可以基于从行解码电路200接收的驱动信号(诸如复位信号RX、传输信号TX和选择信号SX)而操作。基于由控制器600提供的控制信号CON，行解码电路200可以针对每条行线选择像素阵列100的一个或更多个像素，并且可以控制所选择的像素。基于由控制器600提供的控制信号CON，斜坡信号发生器300可以生成斜坡信号RAMP1和RAMP2，并且可以将所生成的斜坡信号RAMP1和RAMP2输出到ADC400。在所公开的技术的示例实施方式中，斜坡信号发生器300可以生成一对斜坡信号RAMP1和RAMP2。在半导体图像传感器中实现的斜坡电压发生器可以具有用于斜坡电压生成的斜坡单位(rampunit)单元阵列。期望斜坡单位单元阵列中的电源在整个斜坡单位单元阵列中均匀地分布在整个金属层中。然而，在实际的装置中，由于各种因素(包括斜坡单位单元的制造的变化和随着位置而改变的金属层的电阻)，导致电源(诸如实际施加的电压)可随着斜坡单位单元在斜坡单位单元阵列内的位置而变化。当电压被施加到金属层时，对应的电流开始流过金属层，并且由于金属层的电阻而发生电压降，这被称为IR降。在所公开的技术的一实施方式中，可以设计和操作斜坡信号发生器300以补偿一个或更多个斜坡电路的IR降和晶体管阈值电压特性的变化，因而提高斜坡单位单元阵列内的电流均匀性。ADC400可以将由像素阵列100的成像像素生成的模拟像素信号OUT1和OUT2转换为数字信号。ADC400可以将由像素阵列100的成像像素生成的像素信号OUT1和OUT2与从斜坡信号发生器300接收的斜坡信号RAMP1和RAMP2进行比较。基于通过将像素信号OUT1和OUT2与斜坡信号RAMP1和RAMP2进行比较而获得的比较结果，ADC400可以在像素信号OUT1和OUT2大于斜坡信号RAMP1和RAMP2时或者在像素信号OUT1和OUT2小于斜坡信号RAMP1和RAMP2时，通过对从控制器600接收的时钟信号CLK的数目进行计数来输出基于列的计数信号CNT。因此，到ADC400的斜坡信号RAMP1和RAMP2是重要的信号，基于斜坡信号来生成斜坡信号基于列的计数信号CNT。值得注意的是，斜坡信号基于列的计数信号CNT还影响来自像素阵列100中的成像像素的模拟像素信号的数字转换。因此，每个斜坡信号RAMP1和RAMP2的期望的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜坡信号发生器，该斜坡信号发生器包括：/n斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且联接以接收斜坡控制信号，所述斜坡控制信号操作以选择性地激活所述斜坡电路，所述斜坡阵列被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及/n电流至电压转换器，所述电流至电压转换器联接到所述斜坡阵列以接收所述输出电流，并且所述电流至电压转换器被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号，/n其中，每个斜坡电路包括充电晶体管和与所述充电晶体管联接的充电节点，以基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的所述充电晶体管中的电荷来生成输出电流，并且其中，所述充电节点响应于施加到所述充电节点的初始化电压而被初始化。/n

【技术特征摘要】
20180921 KR 10-2018-01140191.一种斜坡信号发生器，该斜坡信号发生器包括：
斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且联接以接收斜坡控制信号，所述斜坡控制信号操作以选择性地激活所述斜坡电路，所述斜坡阵列被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及
电流至电压转换器，所述电流至电压转换器联接到所述斜坡阵列以接收所述输出电流，并且所述电流至电压转换器被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号，
其中，每个斜坡电路包括充电晶体管和与所述充电晶体管联接的充电节点，以基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的所述充电晶体管中的电荷来生成输出电流，并且其中，所述充电节点响应于施加到所述充电节点的初始化电压而被初始化。


2.根据权利要求1所述的斜坡信号发生器，其中，所述斜坡阵列中的多个斜坡电路共同联接到第一节点和第二节点，以通过对由所述多个斜坡电路生成的多个单位电流进行求和来生成经过所述第一节点的第一输出电流，并且通过对由所述多个斜坡电路生成的所述多个单位电流进行求和来生成经过所述第二节点的第二输出电流。


3.根据权利要求2所述的斜坡信号发生器，其中，所述第一输出电流随着所激活的斜坡电路的数目增加而依次增加。


4.根据权利要求3所述的斜坡信号发生器，其中，所述第二输出电流随着所述第一输出电流依次增加而依次减小。


5.根据权利要求1所述的斜坡信号发生器，其中，所述斜坡电路使用多个单位电流的总和来生成经过第一节点的输出电流。


6.根据权利要求1所述的斜坡信号发生器，其中，所述多个斜坡电路被依次激活。


7.根据权利要求1所述的斜坡信号发生器，其中，所述多个斜坡电路被依次停用。


8.根据权利要求1所述的斜坡信号发生器，其中，所述多个斜坡电路中的每一个包括：
所述充电晶体管，所述充电晶体管被配置为存储所述充电节点的电压；
第一晶体管，所述第一晶体管被配置为响应于第一斜坡控制信号而将所述初始化电压传输到所述充电节点；
第二晶体管，所述第二晶体管联接在电源电压端子与第一节点之间，所述第二晶体管被配置为响应于第二斜坡控制信号而提供电源电压；
第三晶体管，所述第三晶体管联接在所述充电节点与所述第一节点之间，所述第三晶体管被配置为响应于第三斜坡控制信号而操作；
第四晶体管，所述第四晶体管联接在所述第一节点与第二节点之间，所述第四晶体管的栅极端子联接到所述充电节点；以及
第五晶体管，所述第五晶体管被配置为响应于第四斜坡控制信号而将所述驱动电压提供给所述第四晶体管。


9.根据权利要求8所述的斜坡信号发生器，其中，在所述多个斜坡电路中的每一个中：
在所述第一斜坡控制信号的激活期间，所述第一晶体管导通，使得所述初始化电压通过所述充电节点被传输到所述充电晶体管；以及
在所述第三斜坡控制信号和所述第四斜坡控制信号的激活期间，所述第三晶体管和所述第五晶体管导通，以将所述驱动电压传输到所述第四晶体管，使得所述充电晶体管被充入有所述充电节点的电压。


10.根据权利要求8所述的斜坡信号发生器，其中，所述多个斜坡电路中的每一个按照所述第二晶体管在所述第二斜坡控制信号的激活期间导通以将电流施加到对应的斜坡电路的方式配置。


11.根据权利要求8所述的斜坡信号发生器，其中，所述多个斜坡电路中的每一个包括：
第六晶体管，所述第六晶体管被配置为响应于第五斜坡控制信号而输出第一输出电流；以及
第七晶体管，所述第七晶体管被配置为响应于第六斜坡控制信号而输出第二输出电流。


12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰逵，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR