[发明专利]模数转换器和包括模数转换器的CMOS图像传感器

说明书

一种CMOS图像传感器包括：有源像素阵列，其适于产生有源像素信号；虚设像素阵列，其适于产生虚设像素信号；行驱动器，其适于控制所述有源像素阵列和所述虚设像素阵列以在相同列同时进行操作；以及相关双采样(CDS)阵列，其适于基于第一斜坡信号和第二斜坡信号来产生有源采样信号和虚设采样信号并且适于对所述有源采样信号与所述虚设采样信号进行比较，所述有源采样信号和所述虚设采样信号通过利用相关双采样分别从所述有源像素信号和所述虚设像素信号来采样。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年3月28日提交的申请号为10-2014-0036759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互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，且更具体地涉及模数转换器和包括所述模数转换器的CMOS图像传感器。

背景技术

图1是图示包括列并行方案的模数转换器的传统CMOS图像传感器的框图。

参见图1，传统CMOS图像传感器包括行驱动器110、有源像素阵列120、光学黑(OB，optical black)像素阵列122(即，虚设像素阵列)、参考电压发生器130、相关双采样(CDS,correlated double sampling)阵列140和数字码输出单元150。

行驱动器110产生用于控制有源像素阵列120和OB像素阵列122的像素的各种控制信号RX、TX和SEL。有源像素阵列120输出对应于每个列的有源像素信号APS_O，以及OB像素阵列122将OB像素信号OB_O作为列信号输出。

由于与提供至有源像素阵列的电源电压相同的电源电压被提供至OB像素阵列122，所以或许经由OB像素信号OB_O可能传送与在有源像素阵列120中产生的电源电压噪声(在下文中，被称为“功率噪声”)相同的噪声。OB像素阵列122的上部掺杂有阻断光穿过OB像素阵列122的材料，所以OB像素阵列122可以使用阻断电平信号有效地传送功率噪声。

参考电压发生器130基于OB像素信号OB_O和第一斜坡信号RAMP_R从OB像素信号OB_O产生相关双采样的OB采样信号，并且基于第一参考电压REF_OB和产生的OB采样信号产生第二参考电压REF_C。

CDS阵列140接收有源像素信号APS_O、第二斜坡信号RAMP_C和第二参考电压REF_C，并且基于有源像素信号APS_O和第二斜坡信号RAMP_C从有源像素信号APS_O产生相关双采样的有源采样信号。CDS阵列140比较产生的有源采样信号与第二参考电压REF_C以产生用于产生数字码的比较结果信号CDS_O。

第一斜坡信号RAMP_R和第二斜坡信号RAMP_C可以从通用斜坡信号发生器(未示出)产生。由于在斜坡信号发生器中可能出现噪声元素，所以第一斜坡信号RAMP_R和第二斜坡信号RAMP_C可以由单个斜坡信号发生器产生。用于产生参考电压的第一斜坡信号RAMP_R与第二斜坡信号RAMP_C不同，并且保持均匀的电压电平，而在执行斜坡操作之前或之后不改变电压电平。

数字码输出单元150从CDS阵列140接收比较结果信号CDS_O，并且基于比较结果信号CDS_O产生用于图像信号处理器(ISP)的数字信号处理的数字码值。

图2是在图1中所示的参考电压发生器130和CDS阵列140的详细示图。

参见图2，参考电压发生器130可以包括：OB CDS电路132，用于在差分比较器A1的输入节点IN_OB上产生OB采样信号；以及输出放大器A3，用于缓冲OB采样信号以产生第二参考电压REF_C。

OB CDS电路132可以包括比较单元133、耦接至比较单元133的信号传输电容器C3、并联耦接至信号传输电容器C3的第四开关S4以及放大器A2。