斜坡信号输出电路、模数转换电路、成像设备及驱动方法技术

本发明专利技术涉及一种斜坡信号输出电路、模数转换电路、成像设备及驱动方法。一种被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号的电路包含被配置为供给具有不同的振幅的多个电压的电压供给单元、电流供给单元、被配置为输出斜坡信号的积分电路、以及电容元件。电压供给单元与电容元件的一个端子连接。积分电路和电流供给单元与电容元件的另一端子连接。

【技术实现步骤摘要】

实施例的一个公开的方面涉及斜坡信号输出电路、模拟-数字转换电路和包括模拟-数字转换电路的成像设备。
技术介绍
常规上，已知存在将模拟信号转换成数字信号的模拟-数字转换电路(以下，称为“ADC (模拟-数字转换器)”)。以下，将使用术语“AD转换”来表示用于将模拟信号转换成数字信号的操作。这种ADC的一个已知的例子是包括被配置为通过比较模拟信号与具有根据时间改变的电势的斜坡信号输出比较结果信号的比较器、被配置为通过对时钟脉冲信号进行计数来输出计数信号的计数器、以及对其输入比较结果信号和计数信号的存储器的ADC0在这种类型的ADC中，存储器根据比较结果信号保持作为数字信号的计数信号，由此将模拟信号转换成数字信号。日本专利申请公开No. 2008-187420讨论了用于在根据时间改变斜坡信号的电势的同时执行AD转换的技术。图14示出在日本专利申请公开No. 2008-187420中讨论的被配置为产生斜坡信号的斜坡信号输出电路的配置。作为本申请的附图的图14与日本专利申请公开No. 2008-187420的图19对应，但是，示出的部件在图14中被重新标注。在日本专利申请公开No. 2008-187420中讨论的斜坡信号输出电路将积分电容51充电和放电，由此使斜坡信号的电势从自动零水平的电势偏移到开始根据时间改变的预先确定的电势。在日本专利申请公开No. 2008-187420中所讨论的ADC中，向设置在积分放大器50的输入端子和输出端子之间的积分电容51施加电流，以将积分电容51充电和放电以使斜坡信号的电势偏移到开始根据时间改变的预先确定的电势。因此，该ADC需要一些时间来将积分电容51充电和放电以使斜坡信号的电势从某电势偏移到开始根据时间改变的预先确定的电势。
技术实现思路
根据实施例的一个方面，提供一种被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号的斜坡信号输出电路，所述斜坡信号输出电路包含被配置为供给具有不同的振幅的多个电压的电压供给单元、电流供给单元、被配置为输出斜坡信号的积分电路、以及电容元件。电压供给单元与电容元件的一个端子电连接。积分电路和电流供给单元与电容元件的另一端子电连接。根据实施例的另一方面，提供一种用于斜坡信号输出电路的驱动方法，所述斜坡信号输出电路被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号并包含电流供给单元、积分电路和电容元件，所述方法包括通过电容元件向积分电路供给电压；通过改变经由电容元件供给到积分电路的电压值，使从积分电路输出的信号的电势从第一电势偏移到与第一电势不同的电势；向积分电路和电容元件供给来自电流供给单元的电流；以及，从积分电路输出具有从所述与第一电势不同的电势改变的电势的斜坡信号。根据示例性实施例，能够减少使斜坡信号的电势偏移到开始根据时间改变的预先确定的电势所需要的时间。从参照附图对示例性实施例的以下详细描述，本专利技术的其它特征和方面将变得清晰。附图说明包含于说明书中并构成其一部分的附图示出实施例的示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。图1是示出成像设备的例子的框图。图2是示出像素的例子的等价电路图。图3A是示出比较单元的例子的等价电路图。图3B是示出比较单元的例子的等价电路图。图4A是示出斜坡信号输出电路的例子的框图。图4B是示出斜坡信号输出电路的例子的等价电路图。图4C是示出斜坡信号输出电路的例子的框图。图5是示出成像设备的操作的例子的操作定时图。图6是示出成像设备的另一配置的框图。图7A是示出斜坡信号输出电路的例子的等价电路图。图7B是示出电压供给单元的例子的等价电路图。图8是示出成像设备的操作的另一例子的操作定时图。图9是示出斜坡信号输出电路的例子的等价电路图。图10是示出成像设备的操作的另一例子的操作定时图。图1lA是示出成像设备的例子的框图。图1lB是示出放大单元的例子的框图。图1lC示意性示出反馈电容元件和积分电容元件的结构的例子。图12是示出成像设备的操作的另一例子的操作定时图。图13是示出成像系统的例子的框图。图14是示出常规的斜坡信号输出电路的等价电路图。具体实施例方式以下将参照附图详细描述实施例的各种示例性实施例、特征和方面。图1是示出根据第一示例性实施例的成像设备的配置的例子的框图。根据第一示例性实施例的成像设备包括像素阵列1、垂直输出恒流源2、垂直输出线3、比较单元4、斜坡信号输出电路5、存储器6、计数器电路7、水平扫描电路8、垂直扫描电路9和信号处理电路10。并且，各自包含比较单元4和存储器6的多个电路单元12被布置为列。并且，被布置为列的多个电路单元12、斜坡信号输出电路5和计数器电路7构成AD转换单元11。首先，将参照图2描述像素阵列I和垂直扫描电路9。像素阵列I包含布置于多个行和多个列中的像素100。图2部分地示出与像素阵列I中的部分区域对应的两个行和两个列的像素100、垂直扫描电路9和垂直输出线3。包含于像素阵列I中的像素100的具体配置被示为一个像素100。像素100包含光电转换单元20、复位金属-氧化物半导体(MOS)晶体管21、传送MOS晶体管22、放大MOS晶体管23和选择MOS晶体管24。光电转换单元20将入射光转换成电荷。在本示例性实施例中，作为例子通过光电二极管实现光电转换单元20。传送MOS晶体管22将光电二极管20的电荷传送到放大MOS晶体管23的输入节点。传送信号PTX从垂直扫描电路9被供给到传送MOS晶体管22的控制电极。放大MOS晶体管23将基于传送到放大MOS晶体管23的输入节点的电荷的信号放大以输出放大信号。电源电压SVDD被供给到放大MOS晶体管23，并且，放大MOS晶体管23与选择MOS晶体管24电连接。选择MOS晶体管24被设置在放大MOS晶体管23与垂直输出线3之间的电气路径上。选择脉冲PSEL从垂直扫描电路9被供给到选择MOS晶体管24的控制电极。垂直扫描电路9对于像素100的各行供给选择脉冲PSEL，并且，扫描像素100的行。电源电压SVDD被供给到复位MOS晶体管21，并且，复位MOS晶体管21与放大MOS晶体管23的输入节点电连接。换句话说，共用的电源电压SVDD被供给到放大MOS晶体管23和复位MOS晶体管21中的每一个。并且，复位脉冲PRES从垂直扫描电路9被供给到复位MOS晶体管21的控制电极。复位MOS晶体管21基于来自垂直扫描电路9的复位脉冲PRES将放大MOS晶体管23的输入节点的电势复位。从放大MOS晶体管23输出的信号作为像素信号PIXOUT通过选择MOS晶体管24被输出到垂直输出线3。将重新参照图1，描述根据第一示例性实施例的成像设备。垂直输出恒流源2与垂直输出线3电连接，并且，向垂直输出线3供给电流。比较单元4比较从像素阵列I输入的像素信号PIXOUT与从斜坡信号输出电路5供给的信号VRMP。在该比较中使用的信号VRMP是从斜坡信号输出电路5供给的并且根据时间改变的斜坡信号。当作为像素信号PIXOUT与信号VRMP之间的比较结果在比较结果信号C0MP0UT的信号值出现变化时，比较单元4向存储器6输出锁存信号LATCH。计数器电路7从来自斜坡信号输出电路5的信号VRMP开始根据时间改变开始对从未示出的时钟脉冲供给单元供给的时钟脉冲信号CL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号的电路，该电路包含：被配置为供给具有不同的振幅的多个电压的电压供给单元；电流供给单元；被配置为输出斜坡信号的积分电路；和电容元件，其中，所述电压供给单元与所述电容元件的一个端子连接，并且，其中，所述积分电路和所述电流供给单元与所述电容元件的另一端子连接。

【技术特征摘要】
2011.10.07 JP 2011-2232981.一种被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号的电路,该电路包含 被配置为供给具有不同的振幅的多个电压的电压供给单元； 电流供给单元； 被配置为输出斜坡信号的积分电路；和 电容元件， 其中，所述电压供给单元与所述电容元件的一个端子连接，并且， 其中，所述积分电路和所述电流供给单元与所述电容元件的另一端子连接。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述积分电路包含差动放大单元和设置在连接所述差动放大单元的输出端子和输入端子的反馈路径处的积分电容， 其中，所述斜坡信号从所述差动放大单元的输出端子被输出。3.根据权利要求2所述的电路，其中，除了所述输入端子以外，所述差动放大单元包含被输入基准电压的第二输入端子，并且， 其中，所述电流供给单元与所述输入端子连接。4.根据权利要求2所述的电路，其中，所述电流供给单元包含电流源、第一晶体管和第二晶体管， 其中，所述电流源和所述输入端子通过第一晶体管相互连接，并且， 其中，所述电压供给单元和电流源通过第二晶体管相互连接，并且，所述电流源与相应的第一和第二晶体管的控制电极连接。5.一种用于被配置为输出具有根据时间改变的电势的斜坡信号的电路的驱动方法，该电路包含电流供给单元、积分电路和电容元件，该方法包括 通过改变要经由所述电容元件供给到所述积分电路的电压值，使从所述积分电路输出的信号的电势从第一电势偏移到与第一电势不同的电势； 向所述积分电路和所述电容元件供给来自所述电流供给单元的电流；和 从所述积分电路输出具有从所述与第一电势不同的电势改变的电势的斜坡信号。6.根据权利要求5所述的电路的驱动方法，其中，所述电路还包含被配置为经由电容元件向积分电路供给多个电压值的电压供给单元， 其中，所述积分电路包含差动放大单元和被设置在连接所述差动放大单元的输出端子和输入端子的反馈路径上的积分电容， 其中，所述斜坡信号从差动放大单元的输出端子被输出， 其中，除了所述输入端子以外，所述差动放大单元包含被输入基准电压的第二输入端子， 其中，所述电流供给单元包含电流源、第一晶体管和第二晶体管， 其中，所述电流源和所述输入端子经由第一晶体管相互连接，并且， 其中，所述电压供给单元和所述电流源经由第二晶体管相互连接，并且，所述电流源共同致动相应的第一晶体管和第二晶体管的控制电极。7.根据权利要求5所述的电路的驱动方法，还包括 通过向所述电容元件供给第一电压来从所述积分电路输出具有第一电势的信号；向所述电容元件供给具有与第一电压的电压值不同的相互不同的电压值的多个电压中的任一个，以从积分电路输出具有与第一电势不同的电势的信号；在供给所述多个电压之中具有小的振幅的电压值的电压的情况下，从所述积分电路输出具有每单位时间改变第一变化量的电势的斜坡信号；以及， 在供给多个电压之中具有大的振幅的电压值的电压的情况下，从所述积分电路输出具有每单位时间改变比第一变化量大的变化量的电势的斜坡信号。8.根据权利要求5所述的电路的驱动方法，其中，在从积分电路输出的信号的电势从第一电势偏移到与第一电势不同的电势的同时，所述电流供给单元不向所述积分电路供给电流。9.一种装置，包括 根据权利要求1的电路； 各自被配置为输出表示基于斜坡信号的电势与模拟信号的电势之间的比较结果的比较结果信号的多个比较单元； 被配置为通过对时钟脉冲信号进行计数来输出计数信号的计数器；和各自被配置为被输入来自计数器的计数信号和来自比较单元的比较结果信号的多个存储器，所述存储器与所述多个比较单元对应地被设置， 所述计数信号被共同输入到所述多个存储器，以及， 所述存储器中的每一个基于从所述比较单元输出的比较结果信号保持从所述计数器输入的计数信号，以将模拟信号转换成数字信号。10.一种装置，包括 根据权利要求1的电路； 各自被配置为输出表示基于斜坡信号的电势与模拟信号的电势之间的比较结果的比较结果信号的多个比较单元；和 各自被配置为被输入来自所述比较单元的比较结果信号的多个存储器，所述存储器与所述多个比较单元对应地被设置，所述存储器还各自包含被配置为通过对时钟脉冲信号进行计数来产生计数信号的计数器， 所述存储器中的每一个基于从所述比较单元输出的比较结果信号保持由所述计数器产生的计数信号，以将模拟信号转换成数字信号。11.一种用于根据权利要求9所述的装置的驱动方法，该方法包括 经由电容元件从电压供给单元向积分电路供给电压； 通过改变经由电容元件从电压供给单元供给到积分电路的电压值，使从积分电路输出的信号的电势从第一电势偏移到与第一电势不同的第二电势； 向积分电路和电容元件供给来自电流供给单元的电流；和 从积分电路输出具有从第二电势改变的电势的斜坡信号。12.一种用于根据权利要求10所述的装置的驱动方法，该方法包括 经由电容元件从电压供给单元向积分电路供给电压； 通过改变经由电容元件从电压供给单元供给到积分电路的电压值，使从积分电路输出的信号的电势从第一电势偏移到与第一电势不同的第二电势； 向积分电路和电容元件供给来自电流供给单元的电流；和 从积分电路输出具有从第二电势改变的电势的斜坡信号。13.根据权利要求11所述的装置的驱动方法，所述多个比较单元各自包含被输入基于斜坡信号的电势的第三输入端子和被输入模拟信号的电势的第四输入端子，该方法还包括: 基于第一电势将第三输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤和宏，樋山拓己，板野哲也，中村恒一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：