[發明專利]比較器、固態成像器件、電子裝置及驅動方法

有效

• 申請號: 201410108027.2
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN104079841B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 田中秀樹;松本靜德;永野川晴久;加地悠一
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/378;H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司11290
• 代理人: 曹正建,陳桂香

技術領域

本發明涉及比較器、固態成像器件、電子裝置及驅動方法，且尤其涉及能夠實現低功率消耗和尺寸減小的比較器、固態成像器件、電子裝置及驅動方法。

背景技術

在相關技術中，在諸如數碼相機和數碼攝像機等包括成像功能的電子裝置中，例如，使用了諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD)等固態成像器件。固態成像器件包括由用于執行光電轉換的光電二極管和多個晶體管組合而成的像素，且基于從布置在平面上的多個像素輸出的像素信號來構建圖像。

例如，在固態成像器件中，將累積在光電二極管中的電荷傳輸至浮動擴散(FD)單元，FD單元具有預定的電容并被設置在位于光電二極管與放大晶體管的柵極之間的連接單元上。然后，與被保持在FD單元中的電荷的電平相對應的信號被從像素中讀出，并通過模數轉換(AD)電路進行AD轉換，接著被輸出。

在固態成像器件中，對于用于去除像素特定噪音的信號處理，例如，對從像素輸出的像素信號執行相關雙采樣(correlated double sampling)處理。在該相關雙采樣處理中，對具有在FD單元中累積的電荷被復位時的電平的信號(P相)以及具有在光電二極管中生成的電荷被保持在FD單元中時的電平的信號(D相)進行采樣。然后，能夠通過獲得各采樣值的差值來去除噪音。

在CMOS圖像傳感器中，在保持快門關閉的同時性的情況下，將電荷以整批次的方式從光電二極管傳輸至FD單元，且隨后順序地讀出像素信號。在此情況下，執行用于首先讀取D相(信號電平)并接著讀取P相(復位電平)的驅動(在下文中，其被適當地稱為D相先讀取驅動(D-phase first-read drive))(例如，參考日本未審查專利申請2001-238132)。

例如，如在日本未審查專利申請2011-229120中披露，在用于執行D相先讀取驅動的比較電路中，固態成像器件具有如下構造：外部初始電壓被用于設定(調節)內部節點，使得比較器能夠根據D相信號電平進行操作。

發明內容

然而，對于在日本未審查專利申請2011-229120中披露的固態成像器件，在從外部施加用于設定內部節點的初始電壓的構造中，由于需要用于提供該電壓的電路，所以固態成像器件的功率消耗和電路尺寸增大。

在本發明中，期望減小功率消耗和電路尺寸。

根據本發明的實施例，提供了一種比較器，其包括：第一放大單元，其包括由晶體管對構成的差分對，所述晶體管對是第一晶體管和第二晶體管，所述第一放大單元用于放大和輸出被輸入至所述第一晶體管的柵極的信號和被輸入至所述第二晶體管的柵極的信號之間的差值；第二放大單元，其放大從所述第一放大單元輸出的信號；第一電容器，其布置在所述第一晶體管的柵極與參考信號提供單元之間，所述參考信號提供單元用于提供參考信號，所述參考信號的電壓值以恒定斜率下降；第二電容器，其布置在所述第二晶體管的柵極與像素信號配線之間，所述像素信號配線用于從像素讀出像素信號，且所述像素用于輸出具有與通過光電轉換而生成的電荷相對應的信號電平的所述像素信號；第三晶體管，其將所述第一晶體管的柵極與所述第一電容器之間的連接點連接到所述像素信號配線；及第四晶體管，其將所述第二晶體管的柵極與所述第二電容器之間的連接點連接到所述像素信號配線。

根據本發明的另一實施例，提供了一種固態成像器件，其包括：像素，其用于輸出像素信號，所述像素信號的信號電平與通過光電轉換而生成的電荷相對應；及列處理單元，在所述列處理單元中，以與所述像素的列數相對應的方式并行地排列轉換單元，所述轉換單元用于將從所述像素輸出的所述像素信號轉換成數字信號。在所述轉換單元中包括的比較器包括：第一放大單元，其包括由晶體管對構成的差分對，所述晶體管對是第一晶體管和第二晶體管，所述第一放大單元用于放大和輸出被輸入至所述第一晶體管的柵極的信號和被輸入至所述第二晶體管的柵極的信號之間的差值；第二放大單元，其放大從所述第一放大單元輸出的信號；第一電容器，其布置在所述第一晶體管的柵極與參考信號提供單元之間，所述參考信號提供單元用于提供參考信號，所述參考信號的電壓值以恒定斜率下降；第二電容器，其布置在所述第二晶體管的柵極與像素信號配線之間，所述像素信號配線用于從所述像素讀出所述像素信號；第三晶體管，其將所述第一晶體管的柵極與所述第一電容器之間的連接點連接到所述像素信號配線；及第四晶體管，其將所述第二晶體管的柵極與所述第二電容器之間的連接點連接到所述像素信號配線。