[发明专利]差分放大器和使用差分放大器的双模式比较器

说明书

一种差分放大器包括：输入共模电压发生单元，其适于产生输入共模电压；输入共模电压采样单元，其适于对输入共模电压执行独立的采样操作；以及差分放大单元，其适于对输入电压和采样输入共模电压执行差分放大操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月30日提交的申请号为10-2013-0130008的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种图像传感器，更具体而言，涉及一种基于输入共模电压采样的差分放大器和使用该差分放大器的双模式比较器。

背景技术

A类类型的差分放大器用作包括在用于执行模数转换操作的模数转换器中的比较器，以消除发生在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的带噪声。

在CMOS图像传感器中，用于对从像素接收的像素输出电压与斜坡电压(即，参考电压)进行比较的差分放大器用在比较器的第一放大级中。然而，在第一放大级的输出输入至比较器的第二放大级的两个输入端子中的一个(即，单端型)的情况下，当差分放大器用作第二放大级时，第二放大级的另一个端子接收具有预定电压电平的输入共模电压。

在这种情况下，当输入共模电压提供给多个比较器时，例如具有5百万像素的CMOS图像传感器中的2500个比较器，根据每个比较器的操作条件，输入共模电压与每个比较器内的相邻节点之间会发生各种耦合。因而，如果这些比较器在不同时间点进行操作，则在执行模数转换时输入信号处理会发生失真。

为了解决这个问题，采用了对输入共模电压执行自采样操作的常规电路。在该常规电路中，由于要采样具有预定电平的固定电压，所以对于第一放大级和第二放大级这二者而言可以施加相同的电源电压。此外，由于操作裕度，所以在低压下不可以使用该电路。

因而，会需要新的技术来处理这个问题。

发明内容

本发明的各种实施例针对一种基于输入共模电压采样的差分放大器以及一种使用该差分放大器的双模式比较器，所述差分放大器可以通过选择性地产生和采样输入共模电压以及改变输入共模电压来灵活地获得操作裕度。

根据本发明的一个实施例，一种差分放大器可以包括：输入共模电压发生单元，其适于产生输入共模电压；输入共模电压采样单元，其适于对输入共模电压执行独立的采样操作；以及差分放大单元，其适于对输入电压和采样输入共模电压执行差分放大操作。

输入共模电压发生单元可以选择性地产生预定电压电平或者通过输入设置预设的电压电平的输入共模电压。

共模电压采样单元可以包括：切换单元，其适于响应于控制信号来选择性地切换输入共模电压；以及电容器，其适于对输入共模电压执行采样操作。

差分放大单元可以通过其第一输入端子接收输入电压，通过其第二输入端子接收采样输入共模电压，以及输出与输入电压和采样输入共模电压之间的放大的电压差相对应的电压。

输入电压可以是从前一个差分放大单元提供的第一比较电压。

根据本发明的一个实施例，一种双模式比较器可以包括：第一差分放大单元，其适于对从像素阵列提供的像素输出电压和从斜坡信号发生器提供的斜坡电压执行差分放大操作，以及输出第一比较电压；输入共模电压发生单元，其适于产生输入共模电压；输入共模电压采样单元，其适于对输入共模电压执行独立的采样操作；以及第二差分放大单元，其适于对第一比较电压和所提供的采样输入共模电压执行差分放大操作。

输入共模电压发生单元可以选择性地产生预定电压电平或者通过输入设置预设的电压电平的输入共模电压。

共模电压采样单元可以包括：切换单元，其适于响应于控制信号来选择性地切换输入共模电压；以及电容器，其适于对输入共模电压执行采样操作。