[发明专利]斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器

说明书

公开了斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器，其涉及用于允许斜坡信号发生器减小受制造变化影响的电流偏差和电压降的技术。斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，其包括多个斜坡电路，多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且被斜坡控制信号选择性地激活，并且被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及电流至电压转换器，其被配置为将输出电流转换为电压值，以将电压值输出为斜坡信号。每个斜坡电路响应于初始化电压而将充电节点的电压初始化，并且基于在接收驱动电压时通过充电节点充入的充电晶体管中的电荷来生成输出电流。

技术领域

本公开的实施方式总体可涉及斜坡信号发生器和包括该斜坡信号发生器的图像传感器。

背景技术

图像传感器是将光信号转换成电信号的光敏装置。电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)是两种最常见的成像技术。CIS由于其较低的功耗、较低的成本和较小的尺寸而在数码相机市场中占据主导地位。不仅如此，CIS技术最近已扩展到包括需要更高分辨率和更高帧速率的视频应用在内的更宽的应用范围。

除了将光信号转换为电信号之外，CIS还将从像素阵列生成的模拟电信号(像素信号)转换为数字电信号，并且高分辨率模数转换器(ADC)执行模数转换。

在CIS技术中，相关双采样可以通过在已知条件下测量一次传感器输出并且在未知条件下测量一次传感器输出，并且从在未知条件下获得的值中减去在已知条件下获得的值来去除不期望的偏移。例如，ADC可以对指示像素阵列的输出信号的模拟输出电压执行相关双采样，并且可以存储所得到的电压。此外，响应于由斜坡信号发生器生成的斜坡信号，ADC可以将所存储的通过相关双采样操作获得的电压与预定基准电压(斜坡信号)进行比较以获得数字代码。

然而，斜坡信号发生器中的晶体管的特性可由于半导体工艺变化而变化。此外，电流量可以根据斜坡信号发生器中的斜坡电路的位置而变化。因此，提高斜坡信号发生器的均匀性以减少信号失真是重要的。

发明内容

本专利文档除了其它内容之外，提供了包括可提高电流均匀性的斜坡信号发生器的图像感测装置的设计。

基于所公开的技术的各种实施方式实现的斜坡信号发生器可以通过补偿晶体管的阈值电压特性和IR降(电流和电阻器的电压降)来提高电流均匀性。

根据本公开的一实施方式，一种斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路沿行方向和列方向布置并且联接以接收斜坡控制信号，所述斜坡控制信号操作以选择性地激活斜坡电路，所述斜坡阵列被配置为通过对来自选择性地激活的斜坡电路的电流进行求和来生成输出电流；以及电流至电压转换器，所述电流至电压转换器联接到斜坡阵列以接收所述输出电流，并且被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号。每个斜坡电路包括充电晶体管和与所述充电晶体管联接的充电节点，以基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的所述充电晶体管中的电荷来生成所述输出电流，并且其中，所述充电节点响应于施加到所述充电节点的初始化电压而被初始化。

根据本公开的另一实施方式，一种图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列被配置为输出与入射光对应的多个像素信号；斜坡信号发生器，所述斜坡信号发生器被配置为生成斜坡信号；以及模数转换器ADC，所述ADC被配置为响应于所述斜坡信号而将所述多个像素信号转换为数字信号。所述斜坡信号发生器包括：斜坡阵列，所述斜坡阵列包括多个斜坡电路，所述多个斜坡电路配置为当所述斜坡电路被斜坡控制信号选择性地激活时生成输出电流；以及电流至电压转换器，所述电流至电压转换器被配置为将所述输出电流转换为电压值，以将所述电压值输出为斜坡信号。所述多个斜坡电路中的每一个可响应于初始化电压而将充电节点的电压初始化，并且可基于在接收驱动电压时通过所述充电节点充入的、充电晶体管中的电荷来生成输出电流。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：