比较器、AD转换器、光电转换设备、成像系统、以及可移动物体技术方案

本发明专利技术公开了比较器、AD转换器、光电转换设备、成像系统、以及可移动物体。公开的比较器包括：比较电路，所述比较电路包括差分单元和放大器单元，所述差分单元将输入信号与参考信号进行比较并且根据比较的结果改变输出到第一节点的信号的电平，所述放大器单元包括负载元件并且将根据所述第一节点的电位的信号输出到第二节点；以及正反馈电路，所述正反馈电路连接到所述第二节点和第三节点，并且根据所述第二节点处的信号的电平的变化以高于所述第二节点处的信号的电平的变化速率的速率改变所述第三节点处的信号的电平。

【技术实现步骤摘要】
比较器、AD转换器、光电转换设备、成像系统、以及可移动物体
本专利技术涉及比较器、AD转换器、光电转换设备、成像系统、以及可移动物体(movableobject)。
技术介绍
提出了在其上安装按像素列包括AD转换单元的列并行模数(AD)转换器的成像设备。典型的列并行AD转换器通过使用比较器将像素信号与其电平(level)随时间改变的参考信号进行比较并且对从比较开始到比较器的输出信号反转(invert)的时间进行计数来对像素信号执行AD转换。国际公开No.WO2018/037901公开了一种成像设备，该成像设备包括比较器，该比较器包括用于在输出信号反转时增加转变速率的正反馈电路。然而，在传统的比较器中，由于元件特性的变化等可能发生故障(malfunction)。因此，当使用这种比较器形成AD转换电路时，可能发生AD转换误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供可以抑制由于元件特性的变化等而导致的故障的比较器以及使用这种比较器的AD转换器、光电转换设备和成像系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种比较器，所述比较器包括：比较电路，所述比较电路包括差分单元和放大器单元，所述差分单元将输入信号与参考信号进行比较并且根据比较的结果改变输出到第一节点的信号的电平，所述放大器单元包括负载元件并且将根据(inaccordancewith)所述第一节点的电位的信号输出到第二节点；以及正反馈电路，所述正反馈电路连接到所述第二节点和第三节点，并且根据所述第二节点处的信号的电平的变化以高于所述第二节点处的信号的电平的变化速率的速率改变所述第三节点处的信号的电平。此外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种模数转换器，所述模数转换器包括上述比较器以及计数器电路，所述计数器电路输出根据从所述输入信号和所述参考信号之间的比较开始到输出到所述第一节点的信号的电平改变的时段的长度的计数值，作为所述输入信号的数字数据。此外，根据本专利技术的又一方面，提供了一种光电转换设备，所述光电转换设备包括多个像素，所述多个像素被布置为形成多个行和多个列，并且每个像素包括光电转换器；多个输出线，每个输出线被布置在所述多个列中的每一个上，并且每个输出线连接到对应列上的像素；以及多个上述模数转换器，每个模数转换器连接到所述多个输出线中的每一个并且被配置为对从对应列上的像素输出的像素信号执行模数转换。从以下参考附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其它特征将变得清楚。附图说明图1是图示根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备的总体配置的框图。图2是图示根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备中的像素的配置示例的电路图。图3是图示根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图。图4A、图4B和图4C是图示根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备的比较电路的放大器单元中的负载元件的配置示例的电路图。图5是图示根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备中的比较器的操作的定时(timing)图。图6是图示根据本专利技术的第二实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分1)。图7是图示根据本专利技术的第二实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分2)。图8是图示根据本专利技术的第三实施例的光电转换设备的总体配置的框图。图9是图示根据本专利技术的第三实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分1)。图10是图示根据本专利技术的第三实施例的光电转换设备中的比较器的操作的定时图。图11是图示根据本专利技术的第三实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分2)。图12是图示根据本专利技术的第四实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分1)。图13是图示根据本专利技术的第四实施例的光电转换设备中的比较器的操作的定时图。图14是图示根据本专利技术的第四实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分2)。图15是图示根据本专利技术的第五实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分1)。图16是图示根据本专利技术的第五实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分2)。图17是图示根据本专利技术的第五实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分3)。图18是图示根据本专利技术的第五实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图(部分4)。图19是图示根据本专利技术的第六实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图。图20是图示根据本专利技术的第七实施例的光电转换设备中的比较器的配置示例的电路图。图21是图示根据本专利技术的第七实施例的光电转换设备中的比较器的操作的定时图。图22是图示根据本专利技术的第八实施例的光电转换设备的总体配置的框图(1)。图23是图示根据本专利技术的第八实施例的光电转换设备的总体配置的框图(2)。图24是图示根据本专利技术的第九实施例的光电转换设备的总体配置的框图。图25是图示根据本专利技术的第九实施例的光电转换设备中的像素单元的配置示例的电路图。图26是图示根据本专利技术的第九实施例的光电转换设备的操作的定时图。图27A和图27B是图示根据本专利技术的第十实施例的光电转换设备的配置示例的示意图。图28是图示根据本专利技术的第十一实施例的成像系统的总体配置的框图。图29A是图示根据本专利技术的第十二实施例的成像系统的配置示例的图。图29B是图示根据本专利技术的第十二实施例的可移动物体的配置示例的图。具体实施方式现在将根据附图详细描述本专利技术的优选实施例。第一实施例将参考图1描述根据本专利技术的第一实施例的光电转换设备的总体配置。图1是图示根据本实施例的光电转换设备的总体配置的框图。如图1中所示，根据本实施例的光电转换设备100包括像素阵列单元10、垂直扫描电路20、AD转换电路单元30、参考信号生成电路48、存储器单元50、计数器电路54、水平扫描电路60、输出电路70和控制电路80。在像素阵列单元10中，提供了以矩阵布置在多个行和多个列上的多个像素12。虽然图1图示了形成像素阵列单元10的像素12中的布置在四行四列上的16个像素12，但是形成像素阵列单元10的像素12的数量不被特别限制。在像素阵列单元10的每一行上，布置有在第一方向(图1中的水平方向)上延伸的控制线14。控制线14中的每一个分别连接到在第一方向上对齐的像素12，以形成这些像素12共用的信号线。控制线14延伸的第一方向可以被称为行方向或水平方向。控制线14连接到垂直扫描电路20。在像素阵列单元10的每一列上，布置有在与第一方向交叉的第二方向(图1中的垂直方向)上延伸的输出线16。输出线16中的每一个分别连接到在第二方向上对齐的像素12，以形成这些像素12共用的信号线。输出线16延伸的第二方向可以被称为列方向或垂直方向。输出线16连接到AD转换电路单元30。用于向像素12中的读出电路供给偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比较器，包括：/n比较电路，所述比较电路包括差分单元和放大器单元，所述差分单元将输入信号与参考信号进行比较并且根据比较的结果改变输出到第一节点的信号的电平，所述放大器单元包括负载元件并且将根据所述第一节点的电位的信号输出到第二节点；以及/n正反馈电路，所述正反馈电路连接到所述第二节点和第三节点，并且根据所述第二节点处的信号的电平的变化以高于所述第二节点处的信号的电平的变化速率的速率改变所述第三节点处的信号的电平。/n

【技术特征摘要】
20200226 JP 2020-0306101.一种比较器，包括：
比较电路，所述比较电路包括差分单元和放大器单元，所述差分单元将输入信号与参考信号进行比较并且根据比较的结果改变输出到第一节点的信号的电平，所述放大器单元包括负载元件并且将根据所述第一节点的电位的信号输出到第二节点；以及
正反馈电路，所述正反馈电路连接到所述第二节点和第三节点，并且根据所述第二节点处的信号的电平的变化以高于所述第二节点处的信号的电平的变化速率的速率改变所述第三节点处的信号的电平。


2.根据权利要求1所述的比较器，其中，所述比较电路的放大器单元包括第一导电类型的第一晶体管和第一电流源负载，所述第一晶体管的第一主节点连接到供给有第一电压的第一电压节点，并且所述第一晶体管的控制节点连接到所述第一节点，所述第一电流源负载连接在供给有第二电压的第二电压节点和所述第一晶体管的第二主节点之间，所述第二电压与所述第一电压不同。


3.根据权利要求2所述的比较器，其中，所述第一电流源负载包括第二晶体管，所述第二晶体管形成栅极接地电路，并且所述第二晶体管的控制节点被供给有与参考电压不同的偏置电压。


4.根据权利要求3所述的比较器，其中，所述第一电流源负载还包括偏置保持电容器，所述偏置保持电容器连接到所述第二晶体管的控制节点。


5.根据权利要求1所述的比较器，其中，所述比较电路的放大器单元包括第一导电类型的第一晶体管和电阻器，所述第一晶体管的第一主节点连接到供给有第一电压的第一电压节点，并且所述第一晶体管的控制节点连接到所述第一节点，所述电阻器连接在供给有第二电压的第二电压节点和所述第一晶体管的第二主节点之间，所述第二电压与所述第一电压不同。


6.根据权利要求2至5中的任一项所述的比较器，其中，所述比较电路的放大器单元还包括第一导电类型的第三晶体管和第二电流源负载，所述第三晶体管的第一主节点连接到所述第一电压节点，并且所述第三晶体管的控制节点连接到所述第二节点，所述第二电流源负载连接在所述第三晶体管的第二主节点和所述第二电压节点之间。


7.根据权利要求6所述的比较器，其中，所述比较电路的放大器单元还包括第一导电类型的第四晶体管，所述第四晶体管连接在所述第三晶体管的第一主节点和所述第一电压节点之间。


8.根据权利要求2至5中的任一项所述的比较器，其中，所述正反馈电路包括反转器和反馈单元，所述反转器使所述第二节点处的信号的电平反转并且将反转的信号的电平输出到所述第三节点，所述反馈单元将根据所述第三节点的电位的信号正反馈回所述第二节点。


9.根据权利要求8所述的比较器，其中，所述第三节点是所述正反馈电路的输出节点。


10.根据权利要求2至5中的任一项所述的比较器，其中，所述正反馈电路包括放大器单元和反馈单元，所述放大器单元将根据所述第二节点的电位的信号输出到所述第三节点，所述反馈单元将根据所述第三节点的电位的信号正反馈回所述第二节点。


11.根据权利要求10所述的比较器，其中，所述第二节点是所述正反馈电路的输出节点。


12.根据权利要求10所述的比较器，其中，所述正反馈电路的放大器单元还包括第一导电类型的第五晶体管和第三电流源负载，所述第五晶体管的第一主节点连接到供给有所述第一电压的第三电压节点，并且所述第五晶体管的控制节点连接到所述第二节点，所述第三电流源负载连接在供给有所述第二电压的第四电压节点和所述第五晶体管的第二主节点之间。


13.根据权利要求12所述的比较器，其中，所述正反馈电路的放大器单元还包括第一导电类型的第六晶体管，所述第六晶体管连接在所述第五晶体管的第一主节点和所述第三电压节点之间。


14.根据权利要求8所述的比较器，其中，所述反馈单元还包括：
第一导电类型的第七晶体管，所述第七晶体管的第一主节点连接到供给有所述第一电压的第三电压节点，以及
第一导电类型的第八晶体管，所述第八晶体管的第一主节点连接到所述第七晶体管的第二主节点，所述第八晶体管的第二主节点连接到所述第二节点，并且所述第八晶体管的控制节点连接到所述第三节点。


15.根据权利要求14所述的比较器，还包括：
用于供给所述第一电压的焊盘电极；
连接在所述焊盘电极和所述第一电压节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林秀央，长谷川苍，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP