模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置制造方法及图纸

本申请公开了一种模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置。模拟数字转换单元包含斜坡信号发生电路、遮蔽信号发生器、MSB计数器以及至少一(m+n)位列模数转换器。其中遮蔽信号发生器用来依据MSB时钟生成遮蔽信号，其中所述遮蔽信号用来指示多个遮蔽时段，所述多个遮蔽时段出现的频率和所述MSB时钟的频率相同。(m+n)位列模数转换器包括比较器、遮蔽单元、锁存器以及LSB计数器，其中遮蔽单元用来依据所述遮蔽信号来调整所述比较器输出信号，并输出遮蔽后比较器输出信号，其中所述遮蔽后比较器输出信号的电压电平在第三时间点改变，所述第三时间点等于或晚于所述第二时间点，且所述第三时间点不落在所述多个遮蔽时段。述第三时间点不落在所述多个遮蔽时段。述第三时间点不落在所述多个遮蔽时段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置


[0001]本申请涉及电子电路
，尤其涉及一种模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置。

技术介绍

[0002]随着技术的进步，CMOS图像传感器除了需具备大规模像素阵列的同时，还要求具备较高的信号处理速度，但随着像素阵列规模的增大，像素阵列中单个像素的尺寸却在不断缩小，导致单个模数转换电路设计难以实现，基于列的模数转换器便因此产生。然而，现有的用于CMOS图像传感器的列模数转换器的高耗电量是一个为人诟病的问题，但为了降低功耗，往往会增加列模数转换器的差分非线性(differential nonlinearity,DNL)误差，因此如何解决上述问题，已成为本领域亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0003]本申请的目的之一在于公开一种模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置，来解决上述问题。
[0004]本申请的一实施例公开了一种模拟数字转换单元，包括：斜坡信号发生电路，用来生成斜坡信号，所述斜坡信号至少从第一时间点开始发生变化；遮蔽信号发生器，用来依据MSB时钟生成遮蔽信号，其中所述遮蔽信号用来指示多个遮蔽时段，所述多个遮蔽时段出现的频率和所述MSB时钟的频率相同；MSB计数器，用来依据所述MSB时钟进行计数操作，并输出MSB计数结果；以及至少一(m+n)位列模数转换器，其中m和n为正整数，各(m+n)位列模数转换器包括：比较器，用来比较像素输出信号以及所述斜坡信号，并输出比较器输出信号，其中所述像素输出信号以及所述斜坡信号的大小关系在第二时间点改变，使所述比较器输出信号的电压电平在所述第二时间点改变；遮蔽单元，用来依据所述遮蔽信号来调整所述比较器输出信号，并输出遮蔽后比较器输出信号，其中所述遮蔽后比较器输出信号的电压电平在第三时间点改变，所述第三时间点等于或晚于所述第二时间点，且所述第三时间点不落在所述多个遮蔽时段；锁存器，用来依据所述遮蔽后比较器输出信号采样所述MSB计数结果在所述第三时间点的值，以得到MSB转换结果；以及LSB计数器，其中所述MSB时钟中，对应所述第三时间点的时钟周期的结束时间点为第四时间点，所述LSB计数器用来依据所述LSB时钟在所述第三时间点到所述第四时间点之间进行计数操作，以得到LSB转换结果；其中所述MSB计数器为m位计数器，所述LSB计数器为n位计数器，所述m、n为正整数，所述LSB时钟的频率为所述MSB时钟的频率的2
n
倍。
[0005]本申请的一实施例公开了一种图像传感器，包括：像素阵列，包括至少一像素列；上述的模拟数字转换单元，耦接所述像素阵列；行解码器，用来控制所述至少一像素列输出所述像素输出信号。
[0006]本申请的一实施例公开了一种电子装置，包括：上述的图像传感器。
[0007]相较于现有技术，本申请的模拟数字转换单元及相关图像传感器及电子装置在功
耗、面积以及DNL误差之间能够实现更好的平衡。
附图说明
[0008]图1为本申请的图像传感器的实施例的示意图。
[0009]图2为本申请的图像传感器的模拟数字转换单元在第一种情况下的操作时序图。
[0010]图3为本申请的图像传感器的模拟数字转换单元在第二种情况下的操作时序图。
具体实施方式
[0011]以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
[0012]虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属
中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。
[0013]图1为本申请的图像传感器的实施例的示意图。图像传感器100包括像素阵列102、行解码器104以及模拟数字转换单元106。像素阵列102包括多列像素列以及多行像素行，模拟数字转换单元106包括多列(m+n)位列模数转换器(即列模数转换器输出的模拟数字转换结果为(m+n)位数字信号)，对应地耦接到多列像素列，其中其中m和n为正整数。应注意的是，图1中绘示了多列像素列以及多列列模数转换器仅为示意用途，本申请不以此为限，实际上图像传感器100也可以仅包含一列像素列以及一列模数转换器。
[0014]行解码器104用来控制像素阵列102中的各像素列输出像素输出信号。以像素阵列102的最左边的像素列以及模数转换电路106中的列模数转换器130为例，输出的像素输出信号PXO以及斜坡信号发生电路108产生的斜坡信号Vramp会通过比较器114进行比较，并输出比较器输出信号Scmp。后续的电路主要用来计算斜坡信号Vramp经历了多长的时间后与像素输出信号PXO达到相同的大小，藉此来估计出像素输出信号PXO的大小。
[0015]本申请中，将列模数转换器130输出的(m+n)位模拟数字转换结果分为两部分，即
第0位至第(n
‑
1)位以本地计数器实现，第n位至第(m
‑
1)位以全域计数器实现。换句话说，(m+n)位模拟数字转换结果中的m位MSB的产生需要依赖各列模数转换器所共用的m位MSB计数器112来提供计数；(m+n)位模拟数字转换结果中的n位LSB的产生需要依赖各列模数转换器各自拥有的n位LSB计数器120来提供计数。这样做的好处在于，将(m+n)位模拟数字转换结果中的一部分以全域计数器实现，可以降低功耗并节省面积。由于在模拟数字转换结果中的n位LSB的产生过程的误差很容易对模拟数字转换结果贡献DNL，因此，在本地计数器架构相较全域计数器架构一般来说贡献较低的DNL的前提下，本申请选择保留其中n位LSB来以本地计数器实现，以尽可能地抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模拟数字转换单元，其特征在于，包括：斜坡信号发生电路，用来生成斜坡信号，所述斜坡信号至少从第一时间点开始发生变化；遮蔽信号发生器，用来依据MSB时钟生成遮蔽信号，其中所述遮蔽信号用来指示多个遮蔽时段，所述多个遮蔽时段出现的频率和所述MSB时钟的频率相同；MSB计数器，用来依据所述MSB时钟进行计数操作，并输出MSB计数结果；以及至少一(m+n)位列模数转换器，其中m和n为正整数，各(m+n)位列模数转换器包括：比较器，用来比较像素输出信号以及所述斜坡信号，并输出比较器输出信号，其中所述像素输出信号以及所述斜坡信号的大小关系在第二时间点改变，使所述比较器输出信号的电压电平在所述第二时间点改变；遮蔽单元，用来依据所述遮蔽信号来调整所述比较器输出信号，并输出遮蔽后比较器输出信号，其中所述遮蔽后比较器输出信号的电压电平在第三时间点改变，所述第三时间点等于或晚于所述第二时间点，且所述第三时间点不落在所述多个遮蔽时段；锁存器，用来依据所述遮蔽后比较器输出信号采样所述MSB计数结果在所述第三时间点的值，以得到MSB转换结果；以及LSB计数器，其中所述MSB时钟中，对应所述第三时间点的时钟周期的结束时间点为第四时间点，所述LSB计数器用来依据所述LSB时钟在所述第三时间点到所述第四时间点之间进行计数操作，以得到LSB转换结果；其中所述MSB计数器为m位计数器，所述LSB计数器为n位计数器，所述m、n为正整数，所述LSB时钟的频率为所述MSB时钟的频率的2
n
倍。2.如权利要求1所述的模拟数字转换单元，其特征在于，当所述第二时间点落在所述多个遮蔽时段的其中之一时，所述第三时间点为所述多个遮蔽时段的所述其中之一遮蔽时段结束的时间点。3.如权利要求1所述的模拟数字转换单元，其特征在于，当所述第二时间点不落在所述多个遮蔽时段的其中之一时，所述第三时间点与所述第二时间点重叠。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐嘉骏，周健荣，林永福，徐建昌，
申请(专利权)人：迪克创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：