模数转换电路和互补金属氧化物半导体图像传感器制造技术

模数转换电路和互补金属氧化物半导体图像传感器。公开了模数转换(ADC)电路和包括该电路的CMOS图像传感器，其涉及用于去除通过像素数据的转换而产生的噪声的技术。ADC电路包括：第一列线，其被配置为从第一像素接收第一像素信号；第二列线，其被配置为从第二像素接收第二像素信号；以及相关双采样(CDS)电路，其被配置为通过将第一像素信号、第二像素信号、第一斜坡信号和第二斜坡信号彼此进行比较来执行CDS操作。执行CDS操作。执行CDS操作。

【技术实现步骤摘要】
模数转换电路和互补金属氧化物半导体图像传感器
[0001]本申请是申请日为2019年1月11日、申请号为201910026033.6、专利技术名称为“模数转换(ADC)电路和包括其的CMOS图像传感器”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利文件中公开的技术和实施方式涉及模数转换(ADC)电路和包括其的CMOS图像传感器(CIS)。

技术介绍

[0003]已经开发出通过CMOS工艺实现的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)，以具有比其他竞争产品更低的功耗、更低的成本和更小的尺寸。因此，CMOS图像传感器(CIS)已经被深入研究并迅速得到广泛使用。具体地，CMOS图像传感器(CIS)已经被开发为具有比其他竞争产品更高的图像质量，使得与竞争产品相比，CMOS图像传感器(CIS)的应用范围最近已经扩展到需要更高分辨率和更高帧速率的视频应用。

技术实现思路

[0004]所公开的技术的各种实施方式涉及提供模数转换(ADC)电路和包括该电路的CMOS图像传感器，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
[0005]所公开技术的实施方式涉及模数转换(ADC)电路和CMOS图像传感器，其被设计为使用不同的行驱动器同时驱动彼此相邻的成对的两个像素，以便去除并消除从这两个像素接收的噪声信号。
[0006]根据本公开的实施方式，一种模数转换ADC电路包括：第一列线，所述第一列线被配置为从第一像素接收第一像素信号，所述第一像素信号响应于入射在第一像素上的光而产生；第二列线，所述第二列线被配置为从与所述第一像素邻近的第二像素接收第二像素信号，所述第二像素信号响应于入射在所述第二像素上的光而产生；以及相关双采样CDS电路，所述相关双采样CDS电路被配置为通过将所述第一像素信号、所述第二像素信号、第一斜坡信号和第二斜坡信号彼此进行比较来执行相关双采样CDS操作。所述相关双采样CDS电路可以通过在第一操作时段中选择第一列线来对所述第一像素信号执行相关双采样CDS操作，并可以通过在第二操作时段中选择所述第一列线和所述第二列线来对所述第一像素信号和所述第二像素信号执行所述相关双采样CDS操作。
[0007]根据本公开的另一实施方式，一种互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器包括：第一像素，所述第一像素被配置为通过第一列线输出第一像素信号；第二像素，所述第二像素与第一像素邻近，并且所述第二像素被配置为通过第二列线输出第二像素信号；和模数转换ADC电路，所述模数转换ADC电路被配置为通过将所述第一像素信号、所述第二像素信号、第一斜坡信号和第二斜坡信号彼此进行比较来执行相关双采样CDS操作，对一个或更多个采样信号进行计数，将计数结果信号作为数字信号输出。所述第一像素可以在第一操作时段中被激活。所述第一像素和所述第二像素可以在第二操作时段
中被激活，从而执行相关双采样CDS操作。
[0008]根据本公开的另一实施方式，一种互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列设置有沿行方向和列方向排列的多个像素，并且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；行解码电路，所述行解码电路被配置为产生用于驱动所述像素阵列的驱动信号；斜坡发生器，所述斜坡发生器被配置为产生单对斜坡信号；以及模数转换ADC电路，所述模数转换ADC电路被配置为响应于所述单对斜坡信号将所述多个像素信号转换为数字信号。所述行解码电路在第一操作时段中选择所述多个像素中的任一个，并在第二操作时段中从所述多个像素当中选择彼此邻近的一对像素。
[0009]应理解，本公开的前述一般描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
[0010]当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述，所公开技术的上述和其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[0011]图1是示出根据本公开技术的实施方式的设置有ADC电路的CMOS图像传感器的示例的表示的示意图。
[0012]图2是示出根据本公开技术的实施方式在图1中示出的像素阵列和行解码电路的示例的表示的示意图。
[0013]图3是示出根据本公开技术的实施方式在图1中示出的斜坡发生器的示例的表示的详细电路图。
[0014]图4是例示图1中所示的ADC电路的示例的表示的详细电路图。
[0015]图5是例示图1中所示的ADC电路的另一个示例的表示的电路图。
[0016]图6是例示图1中所示的单位像素的示例的表示的详细电路图。
[0017]图7是例示图6中所示的单位像素的操作的示例的表示的时序图。
[0018]图中每个元件的符号：
[0019]100：像素阵列
[0020]200：行解码电路
[0021]300：斜坡发生器
[0022]400：模数转换(ADC)电路
[0023]500：输出缓冲器
[0024]600：控制器
具体实施方式
[0025]已经开发出CMOS图像传感器以提供更高的分辨率和/或更高的帧速率。更高分辨率的CMOS图像传感器(CIS)具有更小的像素(即，更小尺寸的单位像素)和更大的像素阵列，使得插置在列之间的模数转换器(ADC)彼此更靠近。另外，要处理的数据量和每个像素中发生的开关操作的数量增加。因此，噪声量也增加，这是整个数据转换处理中不希望发生的。
[0026]为了解决上述问题，已经提出了用于去除(或消除)噪声的技术。目前可用的技术
之一提出通过将像素噪声与斜坡信号相互作用来移除噪声。然而，像素阵列中产生的像素噪声在相位和大小上与由斜坡发生器复制的噪声略有不同。这是因为由像素数据的转换产生的噪声不仅可以包括像素噪声，而且还可以包括各种其他类型的噪声。如果功率变得不稳定或温度变化足够大，则其他类型的噪声变得更多，因此在CMOS图像传感器中去除或消除噪声变得更加困难。在认识到当前可用的噪声去除技术的限制之后，所公开技术的一些实施方式提供了有效地降低CMOS图像传感器的噪声的技术。
[0027]图1是示出根据所公开技术的实施方式的设置有ADC电路的CMOS图像传感器10的示意图。
[0028]参照图1，CMOS图像传感器10可包括像素阵列100、行解码电路200、斜坡发生器300、模数转换(ADC)电路400、输出缓冲器500和控制器600。
[0029]像素阵列100可以包括布置成行和列的像素，以获取图像数据。每个像素包括光电转换元件，以将入射光信号转换为电信号。例如，光电转换元件可以包括光电二极管、光电晶体管、光电门或钉扎光电二极管(pinned photodiode)。像素阵列100可以将像素信号(例如，OUT1和OUT2)输出到ADC电路400。控制电路或控制器600被提供作为联接到像素阵列的电路的一部分，以控制图像像素阵列100的操作特性。在一些实施方式中，像素阵列100可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模数转换ADC电路，该模数转换ADC电路包括：第一列线，所述第一列线被配置为从第一像素接收第一像素信号，所述第一像素信号响应于入射在所述第一像素上的光而产生；第二列线，所述第二列线被配置为从与所述第一像素相邻的第二像素接收第二像素信号，所述第二像素信号响应于入射在所述第二像素上的光而产生；以及相关双采样CDS电路，所述相关双采样CDS电路被配置为通过将所述第一像素信号、所述第二像素信号、第一斜坡信号和第二斜坡信号彼此进行比较来执行相关双采样CDS操作，其中，所述相关双采样CDS电路通过在第一操作时段中选择所述第一列线来对所述第一像素信号执行所述相关双采样CDS操作，并通过在第二操作时段中选择所述第一列线和所述第二列线来对所述第一像素信号和所述第二像素信号执行所述相关双采样CDS操作。2.根据权利要求1所述的模数转换ADC电路，其中，在所述第二操作时段中，由不同的行驱动器选择所述第一列线和所述第二列线。3.根据权利要求1所述的模数转换ADC电路，其中，所述相关双采样CDS电路包括：第一电容器，所述第一电容器联接在所述第一列线和第一节点之间；第二电容器，所述第二电容器联接在所述第一斜坡信号的输入端子和所述第一节点之间；第三电容器，所述第三电容器联接在所述第二斜坡信号的输入端子和第二节点之间；第四电容器，所述第四电容器联接在所述第二列线和所述第二节点之间；以及比较器，所述比较器被配置为通过将所述第一节点的信号与所述第二节点的信号进行比较来输出采样信号。4.根据权利要求1所述的模数转换ADC电路，其中，在所述第一操作时段中，执行所述第一像素信号的数据转换；并且在所述第二操作时段中，通过完成所述第一像素信号的数据转换来执行黑数据的传输，并且执行所述第二像素信号的数据转换。5.一种互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器包括：第一像素，所述第一像素被配置为通过第一列线输出第一像素信号；第二像素，所述第二像素邻近所述第一像素，并且所述第二像素被配置为通过第二列线输出第二像素信号；以及模数转换ADC电路，所述模数转换ADC电路被配置为通过将所述第一像素信号、所述第二像素信号、第一斜坡信号和第二斜坡信号彼此进行比较来执行相关双采样CDS操作，对一个或更多个采样信号进行计数，并将计数结果信号作为数字信号输出，其中，所述第一像素在第一操作时段中被激活，并且所述第一像素和所述第二像素在第二...

【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：