固态摄像元件和摄像装置制造方法及图纸

在针对各列放大电压的固态摄像元件中降低功耗。该固态摄像元件包括像素电路、输入晶体管、基准侧电流源和反馈电路。像素电路通过光电转换产生输入电压。输入晶体管从漏极输出与源极和栅极之间的电压相对应的输出电压，所述输入电压输入至所述源极。基准侧电流源连接到具有预定基准电压的基准节点，并且提供预定电流。反馈电路将电流的一部分反馈到输入晶体管的栅极。管的栅极。管的栅极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态摄像元件和摄像装置


[0001]本技术涉及固态摄像元件。更具体地，本技术涉及针对每列将模拟信号转换为数字信号的固态摄像元件以及摄像装置。

技术介绍

[0002]通常，在固态摄像元件等中，为了将模拟信号转换为数字信号，使用了诸如单斜率型等各种ADC(Analog to Digital Converter：模数转换器)。当针对每列设置这种ADC时，一般将电流源连接到沿列布置的垂直信号线的接地侧的节点，并且将来自该节点的模拟信号输入到ADC。例如，为了放大电压，提出了在垂直信号线和电流源之间的节点与ADC之间插入放大器的固态摄像元件(例如，参考专利文献1)。
[0003]引用文献列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：JP 2016
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5054 A

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]在上述常规技术中，通过插入放大器来放大模拟信号的电压。然而，为了驱动放大器，除了垂直信号线的接地侧的电流源之外，还需要在放大器的电源侧设置电流源。由于在电源侧增加了电流源，因此与不放大电压的情况相比，功耗可能会增加。
[0008]鉴于这种情况，本技术的目的是在逐列放大电压的固态摄像元件中降低功耗。
[0009]问题的解决方案
[0010]本技术是为了解决上述问题而设计的，并且本技术的第一方面是一种固态摄像元件，其包括：像素电路，其通过光电转换产生输入电压；输入晶体管，其从漏极输出与源极和栅极之间的电压相对应的输出电压，所述输入电压输入至所述源极；基准侧电流源，其连接到具有预定基准电压的基准节点，并且提供预定电流；和反馈电路，其将所述电流的一部分反馈到所述输入晶体管的栅极。因此，获得了仅通过基准侧电流源的电流来放大输入电压的效果。
[0011]此外，在第一方面中，反馈电路可以包括：反馈电容，其插入在输出所述输出电压的输出节点和所述栅极之间；基准侧电容，其插入在所述栅极和具有所述基准电压的所述基准节点之间；和输入侧自动调零开关，其打开和关闭所述栅极和所述输出节点之间的路径。因此，得到了获得由反馈电容和基准侧电容的值确定的闭环增益的效果。
[0012]此外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：级联晶体管，其插入在所述基准侧电流源和所述漏极之间；和级联电容，其插入在所述输入晶体管的所述源极和所述级联晶体管的栅极之间，并且所述输出节点可以是所述级联晶体管和所述基准侧电流源之间的节点。因此，得到了改善线性的效果。
[0013]此外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：电源侧电流源，其连接到具
有预定电源电压的电源节点；和一对级联晶体管，其插入在所述电源侧电流源和所述基准侧电流源之间，并且所述输出节点可以是所述一对级联晶体管之间的节点。因此，得到了扩大输出范围的效果。
[0014]此外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：中间开关，其打开和关闭所述反馈电容和所述输出节点之间的路径；和参考开关，其打开和关闭所述反馈电容和具有预定参考电压的节点之间的路径。因此，得到了根据参考电压扩展输出范围的效果。
[0015]此外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：级联电容，其连接到具有所述电源电压的所述电源节点；输出侧自动调零开关，其打开和关闭所述级联电容和所述输出节点之间的路径；和中间开关，并且所述基准侧电流源可以包括第一基准侧电流源晶体管和第二基准侧电流源晶体管，所述第一基准侧电流源晶体管可以插入在所述输入晶体管和所述基准节点之间，所述第二基准侧电流源晶体管可以插入在所述一对级联晶体管中的一者和具有所述基准电压的所述基准节点之间，并且所述中间开关可以打开和关闭所述输入晶体管和所述第一基准侧电流源晶体管之间的节点与所述一对级联晶体管中的一者和所述第二基准侧电流源晶体管之间的节点之间的路径。因此，得到了扩大输出范围的效果。
[0016]此外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：升压侧电流源，其连接到具有预定电源电压的电源节点；升压晶体管，其插入在所述升压侧电流源和具有所述基准电压的所述基准节点之间，并且所述升压晶体管具有连接到输出所述输出电压的输出节点的栅极；和升压侧电容，其插入在所述升压侧电流源和所述升压晶体管之间的节点与所述源极之间。因此，得到了缩短稳定所需时间的效果。
[0017]此外，本技术的第二方面是一种摄像装置，其包括：像素电路，其通过光电转换产生输入电压；输入晶体管，其从漏极输出与源极和栅极之间的电压相对应的输出电压，所述输入电压输入至所述源极；基准侧电流源，其连接到具有预定基准电压的基准节点，并且提供预定电流；反馈电路，其将所述电流的一部分反馈到所述输入晶体管的栅极；和模数转换器，其将所述输出电压转换为数字信号。因此，得到了如下效果：仅通过基准侧电流源的电流来放大输入电压，并且将放大后的输出电压转换为数字信号。
附图说明
[0018]图1是示出本技术的第一实施例中的摄像装置的构造示例的框图。
[0019]图2是示出本技术的第一实施例中的固态摄像元件的层叠结构的示例的图。
[0020]图3是示出本技术的第一实施例中的固态摄像元件的构造示例的框图。
[0021]图4是示出本技术的第一实施例中的像素电路的构造示例的电路图。
[0022]图5是示出本技术的第一实施例中的恒流源单元的构造示例的框图。
[0023]图6是示出本技术的第一实施例中的列放大器的构造示例的电路图。
[0024]图7是示出本技术的第一实施例中的模数转换单元的构造示例的框图。
[0025]图8是示出本技术的第一实施例中的ADC的另一示例的框图。
[0026]图9是示出本技术的第一实施例中的列放大器的操作的示例的时序图。
[0027]图10是示出比较例中的列放大器的构造示例的电路图。
[0028]图11是示出本技术的第一实施例中的电流复用列放大器的构造示例的电路图。
[0029]图12是示出本技术的第一实施例和比较例中的输入转换噪声频率分布的示例的
曲线图。
[0030]图13是示出本技术的第一实施例和比较例中的噪声分量的示例的图。
[0031]图14是示出本技术的第一实施例中的输入/输出电压波形的示例的曲线图。
[0032]图15是示出本技术的第一实施例和比较例中的输出电压稳定波形的示例的曲线图。
[0033]图16是示出本技术的第一实施例中的每个输出电压的误差的示例的曲线图。
[0034]图17是示出本技术的第二实施例中的电流复用列放大器的构造示例的电路图。
[0035]图18是示出本技术的第一和第二实施例中的每个输出电压的误差的示例的曲线图。
[0036]图19是示出本技术的第三实施例中的电流复用列放大器的构造示例的电路图。
[0037]图20是示出本技术的第三实施例的变形例中的电流复用列放大器的构造示例的电路图。
[0038]图2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】1.一种固态摄像元件，其包括：像素电路，其通过光电转换产生输入电压；输入晶体管，其从漏极输出与源极和栅极之间的电压相对应的输出电压，所述输入电压输入至所述源极；基准侧电流源，其连接到具有预定基准电压的基准节点，并且提供预定电流；和反馈电路，其将所述电流的一部分反馈到所述输入晶体管的栅极。2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述反馈电路包括：反馈电容，其插入在输出所述输出电压的输出节点和所述栅极之间；基准侧电容，其插入在所述栅极和具有所述基准电压的所述基准节点之间；和输入侧自动调零开关，其打开和关闭所述栅极和所述输出节点之间的路径。3.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其还包括：级联晶体管，其插入在所述基准侧电流源和所述漏极之间；和级联电容，其插入在所述输入晶体管的所述源极和所述级联晶体管的栅极之间，其中，所述输出节点是所述级联晶体管和所述基准侧电流源之间的节点。4.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其还包括：电源侧电流源，其连接到具有预定电源电压的电源节点；和一对级联晶体管，其插入在所述电源侧电流源和所述基准侧电流源之间，其中，所述输出节点是所述一对级联晶体管之间的节点。5.根据权利要求4所述的固态摄像元件，其还包括：中间开关，其打开和关闭所述反馈电容和所述输出节点之间的路径；和参考开关，其打开和关闭所述反馈电容和具有预定参考电压的节点之间的路径。6.根据权利要求4所述的固态摄像元...

【专利技术属性】
技术研发人员：中本英一，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：