[實用新型]圖像傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720657226.8
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN207099209U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·潘尼卡西
• 申請（專利權(quán)）人: 半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/341;H04N5/369
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 秦晨

技術(shù)領(lǐng)域

本公開通常涉及成像系統(tǒng)，更具體地講，涉及利用受釘扎光電二極管器件將電荷遞送到電路節(jié)點的信號處理電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子設(shè)備通常包括(諸如，移動電話、相機和計算機)具有數(shù)字圖像傳感器的相機模塊。圖像傳感器(有時稱為成像器)由二維圖像感測像素陣列形成。每個像素接收入射光子(光)并將這些光子轉(zhuǎn)換成電信號。

使用圖像傳感器捕獲圖像涉及使用從二維圖像感測像素陣列(有時稱為圖像傳感器的“讀出操作”)的像素子組讀出像素信號。在讀出操作期間，像素信號可被路由或以其他方式提供給信號處理電路。當(dāng)接收圖像像素信號的信號處理電路將圖像像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時，可以說讀出操作結(jié)束。在從陣列中的像素子組讀出像素信號之前，陣列中的像素子組的重置電平也被讀出，并由圖像傳感器上的信號處理電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字重置電平數(shù)據(jù)。

將像素重置電平和像素信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路實現(xiàn)。常規(guī)的ADC電路有時利用具有大的襯底面積要求、密度要求、線性要求的多晶硅-絕緣體-多晶硅電容器或金屬-絕緣體-金屬電容器，以及形成它們的額外硅處理步驟。電容器可用于向ADC電路中的比較器電路提供參考電荷的開關(guān)電容電路。常規(guī)ADC電路中的比較器電路本身通常需要電容器。ADC電路中的電容器通常用于在節(jié)點之間轉(zhuǎn)移大量電荷，從而導(dǎo)致信號處理電路中的功率消耗和功率耗散過大。此外，在信號處理電路中形成的電容器不可定制，只要滿足電容器器件性能規(guī)范所需的專用硅處理即可，從而限制了依賴電容器為ADC電路提供參考電荷的圖像傳感器的應(yīng)用和可配置性。

與具有可配置處理電路的傳感器相比，其圖像處理電路中的專用模擬電路部件缺乏硅工藝定制或可配置性的圖像傳感器，對于特定的應(yīng)用，即使能夠被優(yōu)化，也不容易進(jìn)行。此外，依靠電容器在節(jié)點之間轉(zhuǎn)移大電荷包通常會導(dǎo)致信號處理電路中的功耗和耗散量過多，從而進(jìn)一步限制了基于電容器的信號處理電路對具有較大且成本較高的電源和適于基于電容器的電路的功率要求的熱耗散能力的系統(tǒng)的適用性。在ADC電路中使用的電容器也用于電荷混合，當(dāng)電容器連接在一起或被耦接到公共節(jié)點并且穩(wěn)定到公共電壓時，發(fā)生這種混合。具有一定電荷電平的信號處理電路中的電容器在兩個電容器之間形成電通路時將電荷轉(zhuǎn)移到電荷電平較低的第二電容器，當(dāng)兩個電容器彼此不電隔離，像在開關(guān)電容電路拓?fù)渲芯哂蟹糯笃饕粯訒r，導(dǎo)致電容器信號的混合。

因此，期望提供改進(jìn)的信號處理電路，而不依賴消耗功率來支持電荷混合或耗散功率來支持開關(guān)電容電路拓?fù)涞某Ｒ?guī)高性能電容器。

實用新型內(nèi)容

根據(jù)一個實施方案，本實用新型提供一種圖像傳感器，包括圖像像素，所述圖像像素包括耦接到像素輸出線的第一受釘扎光電二極管；和耦接到所述像素輸出線的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路，其中所述ADC電路包括：第二受釘扎光電二極管；具有第一輸入端和第二輸入端的比較器；采樣晶體管；耦接在所述第二受釘扎光電二極管和所述比較器的所述第一輸入端之間的第一電容節(jié)點；和耦接在所述采樣晶體管和所述比較器的所述第二輸入端之間的第二電容節(jié)點。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，還包括：耦接在所述第一電容節(jié)點和所述比較器的所述第一輸入端之間的第一電容器；將所述第一電容器耦接到第一電壓源的第一開關(guān)；耦接在所述第二電容節(jié)點和所述比較器的所述第二輸入端之間的第二電容器；和將所述第二電容器耦接到第二電壓源的第二開關(guān)。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，還包括：耦接在所述像素輸出線和所述采樣晶體管之間的電平移位器。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，其中所述比較器具有輸出端子，所述圖像傳感器還包括：計數(shù)器，所述計數(shù)器具有耦接到所述比較器的輸出端子的使能端口。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，還包括：耦接到所述第二電容節(jié)點的第三受釘扎光電二極管。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，還包括：耦接到所述第一電容節(jié)點的第三受釘扎光電二極管；耦接在所述第二受釘扎光電二極管和所述第一電容節(jié)點之間的第一轉(zhuǎn)移晶體管；和耦接在所述第三受釘扎光電二極管和所述第一電容節(jié)點之間的第二轉(zhuǎn)移晶體管。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，其中所述第一轉(zhuǎn)移晶體管的柵極端子耦接到所述第二轉(zhuǎn)移晶體管的柵極端子。

根據(jù)上述圖像傳感器的一個實施例，還包括：電壓源端子；耦接在所述電壓源端子和所述第二受釘扎光電二極管之間的第一填充晶體管；和耦接在所述電壓源端子和所述第三受釘扎光電二極管之間的第二填充晶體管。