比较器、模数转换器以及图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种比较器、模数转换器以及图像传感器，涉及集成电路设计技术领域，所述比较器包括：放大模块、电位拉高模块、采样模块、第一复位模块和第二复位模块；当所述斜坡信号的电位高于第一差值的电位时，所述放大模块上没有电流；在所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端完成复位之后，所述比较器进入比较状态，所述计数器开始计数；电位拉高模块用于当所述比较器的第一输出端的电位低于第二差值时，拉高所述比较器的第二输出端的电位；当所述比较器的第二输出端的电位被拉高时，所述计数器停止计数。本发明专利技术所提供的比较器不需要偏置电压提供静态电流，所述放大模块在比较器的工作过程中不会一直通电，能够降低CIS整体功耗。低CIS整体功耗。低CIS整体功耗。

【技术实现步骤摘要】
比较器、模数转换器以及图像传感器


[0001]本专利技术涉及集成电路设计
，尤其涉及一种比较器、模数转换器以及图像传感器。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器(The 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。随着各类应用要求的不断提高，CIS分辨率、帧率也不断提高，CIS功耗也随之不断升高，温度的升高会带来很多问题，包括CIS像素暗电流噪声的升高、封装散热问题等，都会直接影响到最终的成像质量。在保证性能的情况下，尽可能降低CIS功耗已成为一个技术难点。当前主流CIS读出电路是以列并行ADC为主的架构，要降低CIS整体功耗，最重要的是降低列ADC的功耗，列ADC的静态功耗来自于比较器。传统比较器需要在持续的静态电流下才能保证正常工作，其功耗较大。
[0003]例如，公开号为CN104617930B的一篇中国专利公开了一种比较器和使用比较器的模数转换器，在每一个放大级均设置了一个偏置电压，以使得相应晶体管作为相应放大级中的电流源。该比较器需要在持续的静态电流下才能保证正常工作，其功耗较大。
[0004]因此，本专利技术提供了一种比较器、模数转换器以及图像传感器，以降低图像传感器的整体功耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种比较器、模数转换器以及图像传感器，以解决现有技术中CIS整体功耗较大的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种比较器，应用于CMOS图像传感器，且与计数器连接，包括：放大模块、电位拉高模块、采样模块、第一复位模块和第二复位模块；所述放大模块接收像素信号和斜坡信号，用于将所述像素信号和所述斜坡信号的比较结果放大，且当所述斜坡信号的电位高于第一差值的电位时，所述放大模块上没有电流，所述第一差值为所述像素信号的电位与所述放大模块的阈值电压的差值；所述放大模块连接所述比较器的第一输出端，所述比较器的第一输出端用于输出放大后的所述比较结果；所述第一复位模块也连接所述比较器的第一输出端，用于对所述比较器的第一输出端的电位进行复位；所述第二复位模块连接所述比较器的第二输出端，所述第二复位模块用于对所述比较器的第二输出端的电位进行复位，在所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端完成复位之后，所述比较器进入比较状态，所述计数器开始计数；所述电位拉高模块分别连接所述比较器的第二输出端、电源，所述电位拉高模块用于当所述比较器的第一输出端的电位低于第二差值时，拉高所述比较器的第二输出端的电位，所述第二差值为所述电源电压与所述电位拉高模块的阈值电压的差值；所述放大模块、所述比较器的第一输出端均连接所述采样模块，所述采样模块通过所述电源进行充电，且用于在所述放大模块导通时拉低所述比较器的第一输出端的电位；当所述比较器的第二输出端的电位被拉高时，所述计数器停止计
数。
[0007]其有益效果在于：本专利技术所提供的比较器不需要偏置电压提供静态电流，当所述斜坡信号的电位高于第一差值的电位时，所述放大模块上没有电流，在比较器的工作过程中不会一直通电。所述斜坡信号高于所述第一差值的时长在所述比较器的工作阶段占据较大比例，所以本专利技术能够降低CIS整体功耗，以解决现有技术功耗较大的问题。
[0008]可选地，所述放大模块包括第一N型晶体管，所述第一N型晶体管的栅极接收所述像素信号，所述第一N型晶体管的源极接收所述斜坡信号，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一复位模块的第一端、所述采样电容的第一端以及所述电位拉高模块的第三端均连接所述比较器的第一输出端，所述第一N型晶体管用于对所述像素信号和所述斜坡信号的比较结果进行放大。其有益效果在于：本专利技术所提供的放大模块结构简单，可以占据更小的设计空间。
[0009]可选地，所述电位拉高模块包括第二P型晶体管，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一复位模块的第一端、所述采样电容的第一端以及所述第二P型晶体管的栅极均连接所述比较器的第一输出端，所述第二P型晶体管的源极连接所述电源；所述第二P型晶体管的漏极、所述第二复位模块的第一端均连接所述比较器的第二输出端，所述第二P型晶体管用于当所述比较器的第一输出端的电位低于所述第二差值时，拉高所述比较器的第二输出端的电位。其有益效果在于：本专利技术所提供的电位拉高模块结构简单，可以占据更小的设计空间。
[0010]可选地，所述第一复位模块包括第一P型晶体管，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一P型晶体管的漏极、所述采样模块的第一端以及所述第二P型晶体管的栅极均连接所述比较器的第一输出端，所述第一P型晶体管的栅极接收第一复位控制信号，所述第一P型晶体管的源极连接电源，所述第一P型晶体管用于对所述比较器的第一输出端的电位进行复位。其有益效果在于：本专利技术所提供的第一复位模块结构简单，可以占据更小的设计空间。
[0011]可选地，所述第二复位模块包括第二N型晶体管，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一P型晶体管的漏极、所述采样模块的第一端以及所述第二P型晶体管的栅极均连接所述比较器的第一输出端，所述第二N型晶体管的源极接地，所述第二P型晶体管的漏极、所述第二N型晶体管的漏极均连接所述比较器的第二输出端，所述第二N型晶体管用于对所述比较器的第二输出端的电位进行复位。其有益效果在于：本专利技术所提供的第二复位模块结构简单，可以占据更小的设计空间。
[0012]可选地，所述采样模块包括采样电容，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一P型晶体管的漏极、所述采样电容的第一端以及所述第二P型晶体管的栅极均连接所述比较器的第一输出端，所述采样电容的第二端接地，所述采样电容对所述比较结果进行采样，且用于在所述第一N型晶体管导通时拉低所述比较器的第一输出端的电位。其有益效果在于：所述采样电容用于在所述第一N型晶体管导通时拉低所述比较器的第一输出端的电位。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种模数转换器，包括：计数器和如第一方面中任一项所述的比较器；所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端均连接所述计数器，所述计数器用于根据所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端的输出结果进行计数。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种图像传感器，包括：像素阵列、模数转换器、斜坡发生
器；所述像素阵列用于输出像素信号；所述斜坡发生器用于输出斜坡信号；所述模数转换器包括计数器和如第一方面中任一项所述的比较器；所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端均连接所述计数器，所述计数器用于根据所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端的输出结果进行计数。
[0015]关于上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的描述。
附图说明
[0016]图1为一种现有技术中的传统CIS中的比较器的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术提供的一种比较器实施例示意图；
[0018]图3为本专利技术提供的一种比较器电路结构实施例示意图；
[0019]图4为本专利技术提供的一种CIS读出操作时序示意图。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种比较器，其特征在于，应用于CMOS图像传感器，且与计数器连接，包括：放大模块、电位拉高模块、采样模块、第一复位模块和第二复位模块；所述放大模块接收像素信号和斜坡信号，用于将所述像素信号和所述斜坡信号的比较结果放大，且当所述斜坡信号的电位高于第一差值的电位时，所述放大模块上没有电流，所述第一差值为所述像素信号的电位与所述放大模块的阈值电压的差值；所述放大模块连接所述比较器的第一输出端，所述比较器的第一输出端用于输出放大后的所述比较结果；所述第一复位模块也连接所述比较器的第一输出端，用于对所述比较器的第一输出端的电位进行复位；所述第二复位模块连接所述比较器的第二输出端，所述第二复位模块用于对所述比较器的第二输出端的电位进行复位，在所述比较器的第一输出端和所述比较器的第二输出端完成复位之后，所述比较器进入比较状态，所述计数器开始计数；所述电位拉高模块分别连接所述比较器的第二输出端、电源，所述电位拉高模块用于当所述比较器的第一输出端的电位低于第二差值时，拉高所述比较器的第二输出端的电位，所述第二差值为所述电源电压与所述电位拉高模块的阈值电压的差值；所述放大模块、所述比较器的第一输出端均连接所述采样模块，所述采样模块通过所述电源进行充电，且用于在所述放大模块导通时拉低所述比较器的第一输出端的电位；当所述比较器的第二输出端的电位被拉高时，所述计数器停止计数。2.根据权利要求1所述的比较器，其特征在于，所述放大模块包括第一N型晶体管，所述第一N型晶体管的栅极接收所述像素信号，所述第一N型晶体管的源极接收所述斜坡信号，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一复位模块的第一端、所述采样电容的第一端以及所述电位拉高模块的第三端均连接所述比较器的第一输出端，所述第一N型晶体管用于对所述像素信号和所述斜坡信号的比较结果进行放大。3.根据权利要求2所述的比较器，其特征在于，所述电位拉高模块包括第二P型晶体管，所述第一N型晶体管的漏极、所述第一复位模块的第一端、所述采样电容的第一端以及所述第二P型晶体管的栅极均连接所述比较器的第一输出端，所述第二P型晶体管的源极连接所述电源；所述第二P型晶体管的漏极、所述第二复位模块的第一端均连接所述比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡化，王勇，陈飞，陈正，
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：