第一级放大电路、比较器、读出电路及图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种第一级放大电路，应用于比较器，包括第一级放大单元和钳位单元，所述第一级放大单元用于比较像素信号和斜坡信号，并输出驱动电压；所述钳位单元与所述第一级放大单元连接，用于在所述驱动电压到达目标电压时，限制所述驱动电压的上升，避免了所述驱动电压上升至电源电压，从而可以保证比较器的第二级输入管始终维持导通状态，从而降低了比较器的翻转延迟。本发明专利技术还提供了一种比较器、读出电路及图像传感器。出电路及图像传感器。出电路及图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
第一级放大电路、比较器、读出电路及图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种第一级放大电路、比较器、读出电路及图像传感器。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器(CMOS image sensor，CIS)已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。CIS主流读出电路结构是以模数转换器(SS
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ADC)为主的读出电路，SS
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ADC的功能是将待量化信号与一个斜坡基准信号进行比较，比较的结果通过计数器进行最终量化，得到一个N位的二进制数字量。在SS
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ADC中最为核心的电路之一就是比较器，比较器的作用是判断斜坡信号电压与待量化信号电压的大小，输出“1”或“0”的信号，作为后续计数器量化的依据。CIS的比较器共有两级，第一级为第一级放大电路，提供一定的增益以迅速分辨出输入信号差异，第二级为第一级放大电路，也提供一定增益，同时使输出达到较大的摆幅。SS
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ADC比较判断共有两个阶段，第一个阶段转换得到复位电位的数据，第二个阶段转换得到积分信号电位的数据。在SS
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ADC工作过程中，会先使斜坡信号上抬以便后续与像素输出信号相交进行比较判断，但当斜坡信号高于像素输出信号时，比较器第一级放大电路输出电位会被拉到接近电源电压，这将导致比较器第二级输入管截止无电流流过，此时电源走线的IR drop将减小，直到斜坡信号低于像素输出信号时，也即当比较器第一阶段完成翻转后，第二级输入管才进入导通状态，这将使比较器翻转延迟增大。
[0003]因此，有必要提供一种新型的第一级放大电路、比较器、读出电路及图像传感器以解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种第一级放大电路、比较器、读出电路及图像传感器，降低比较器的翻转延迟。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的所述第一级放大电路，应用于比较器，包括：
[0006]第一级放大单元，用于比较像素信号和斜坡信号，并输出驱动电压；以及
[0007]钳位单元，与所述第一级放大单元连接，用于在所述驱动电压到达目标电压时，限制所述驱动电压的上升。
[0008]所述第一级放大电路的有益效果在于：钳位单元与所述第一级放大单元连接，用于在所述驱动电压到达目标电压时，限制所述驱动电压的上升，避免了所述驱动电压上升至电源电压，从而可以保证比较器的第二级输入管始终维持导通状态，从而降低了比较器的翻转延迟。
[0009]可选地，所述第一级放大单元包括电流镜电路、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一电容和第二电容，所述第一NMOS管的漏极与所述电流镜电路的第一输出端连接，所述第二NMOS管的漏极与所述电流镜电路的第二输出端连接，作为所述第一级放大单元的输出端，所述第一NMOS管源极和所述第二NMOS管的源极均与所述第三NMOS管的漏极连
接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接所述斜坡信号，所述第二NMOS管的栅极与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接所述像素信号，所述第三NMOS管的栅极接第一控制信号。
[0010]可选地，所述钳位单元包括第一PMOS管，所述第一PMOS管源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接。
[0011]可选地，所述钳位单元包括第一PMOS管和第四NMOS管，所述第一PMOS管源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的栅极接第二控制信号。
[0012]可选地，所述第一级放大电路还包括复位单元，所述复位单元包括第二PMOS管和第三PMOS管，所述第二PMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三PMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第三PMOS管的漏极与所述第二NMOS管的栅极连接，所述第二PMOS管的栅极和所述第三PMOS管的栅极均接第三控制信号。
[0013]可选地，所述电流镜电路包括第四PMOS管和第五PMOS管，所述第四PMOS管的源极和所述第五PMOS管的源极均接电源电压，所述第四PMOS管的漏极与所述第四PMOS管的栅极、所述第五PMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极连接，所述第五PMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极连接。
[0014]本专利技术还提供了一种比较器，包括：
[0015]所述第一级放大电路；以及
[0016]第二级放大电路，包括第六PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管和第三电容，所述第六PMOS管的源极接电源电压，所述第六PMOS管的栅极与所述第一级放大电路连接，述第六PMOS管的漏极与所述第五NMOS管的漏极、所述第六NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的源极和所述第六NMOS管的栅极均与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第五NMOS管的栅极接第四控制信号，所述第六NMOS管的源极接地。
[0017]所述比较器的有益效果在于：应用了第一级方法电路，避免了所述驱动电压上升至电源电压，从而可以保证比较器的第二级放大电路中的第六PMOS管始终维持导通状态，从而降低了比较器的翻转延迟。
[0018]本专利技术还提供了一种读出电路，包括至少一个读出单元，所述读出单元包括所述比较器和计数器，所述计数器与所述比较器的输出端连接，用于对所述比较器的输出信号进行计数，以输出数字信号。
[0019]所述读出电路的有益效果在于：应用了所述比较器，所述比较器的翻转延迟小，保证了所述读出电路输出数字信号的准确性。
[0020]本专利技术还提供了一种图像传感器，包括：
[0021]像素阵列单元，用于感光后输出像素信号；
[0022]译码驱动单元，与所述像素阵列单元连接，用于驱动所述像素阵列单元；
[0023]斜坡发生单元，用于产生斜坡信号；
[0024]所述读出电路，与所述斜坡发生单元和所述像素阵列单元连接；
[0025]输出信号处理单元，与所述读出电路连接，以将所述数字信号转化为图像并输出；
[0026]时序控制单元，与所述译码驱动单元、所述斜坡发生单元、所述读出电路以及所述输出信号处理单元连接，用于向所述译码驱动单元、所述斜坡发生单元、所述读出电路以及所述输出信号处理单元发送时钟信号。.
[0027]所述图像传感器的有益效果在于：应用了所述读出电路，所述读出电路输出数字信号的准确性高，保证了所述图像传感器输出图像的质量。
附图说明
[0028]图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种第一级放大电路，应用于比较器，其特征在于，包括：第一级放大单元，用于比较像素信号和斜坡信号，并输出驱动电压；以及钳位单元，与所述第一级放大单元连接，用于在所述驱动电压到达目标电压时，限制所述驱动电压的上升。2.根据权利要求1所述的第一级放大电路，其特征在于，所述第一级放大单元包括电流镜电路、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一电容和第二电容，所述第一NMOS管的漏极与所述电流镜电路的第一输出端连接，所述第二NMOS管的漏极与所述电流镜电路的第二输出端连接，作为所述第一级放大单元的输出端，所述第一NMOS管源极和所述第二NMOS管的源极均与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接所述斜坡信号，所述第二NMOS管的栅极与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接所述像素信号，所述第三NMOS管的栅极接第一控制信号。3.根据权利要求2所述的第一级放大电路，其特征在于，所述钳位单元包括第一PMOS管，所述第一PMOS管源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接。4.根据权利要求2所述的第一级放大电路，其特征在于，所述钳位单元包括第一PMOS管和第四NMOS管，所述第一PMOS管源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的栅极接第二控制信号。5.根据权利要求2～4任意一项所述的第一级放大电路，其特征在于，还包括复位单元，所述复位单元包括第二PMOS管和第三PMOS管，所述第二PMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三PMOS管的源极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡化，陈正，王勇，
申请(专利权)人：成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：