[发明专利]低条带噪声的比较器

说明书

低条带噪声的比较器及包括其的CMOS图像传感器。一种比较器可以包括：比较块，该比较块适于比较斜坡信号和像素信号并输出比较信号；电压调整块，该电压调整块适于调整钳位电压；以及输出电压摆幅控制电路，该输出电压摆幅控制电路适于基于来自电压调整块的钳位电压来控制比较块的输出电压摆幅。

技术领域

本专利文档中公开的技术和实现涉及模数转换器(ADC)及包括ADC的图像传感器。

背景技术

诸如电荷耦合器件(CCD)或CMOS图像传感器(CIS)之类的图像传感器包括大量图像传感器像素，以将光子转换为电子。每个像素累积与传感器像素所捕获的光子数量成正比的电荷。

在大多数图像传感器中，采用模数转换器(ADC)以基于与传感器像素所累积的电荷相对应的模拟像素输出来产生数字输出。模拟像素输出的模数转换是影响图像传感器的性能的非常重要的过程，因此在给定的情况下可以采用不同的方法。

发明内容

本专利文档的实施方式涉及具有改善的性能特征的图像感测装置。在一些实施方式中，所公开的图像感测装置包括用于使用输出电压摆幅控制块来限制其输出电压摆幅的比较器以及包括该比较器的CIS。

在实施方式中，比较器可以包括：比较电路，该比较电路被配置为比较斜坡信号和像素信号并输出比较信号；电压调整电路，该电压调整电路被配置为调整钳位电压；以及输出电压摆幅控制电路，该输出电压摆幅控制电路联接至比较电路和电压调整电路，以基于来自电压调整电路的钳位电压来控制比较电路的输出电压摆幅。

比较器还可以包括采样电路，该采样电路联接至电压调整电路，以对来自电压调整电路的钳位电压进行采样，并且将所采样的电压传送至输出电压摆幅控制电路。

在所公开的技术的另一实施方式中，比较器可以包括：输出节点，该输出节点联接至一个或更多个上拉晶体管和一个或更多个下拉晶体管，一个或更多个上拉晶体管被配置为将正电源电压传递至其输出端子，一个或更多个下拉晶体管被配置为将负电源电压传递至其输出端子；钳位控制电路，该钳位控制电路被配置为一旦检测到输出节点的电压上升到第一阈值电平以上，生成第一控制电压，并且一旦检测到输出节点的电压下降到第二阈值电平以下，生成第二控制电压，其中，第一电压低于正电源电压，并且第二电压高于负电源电压；以及钳位电路，该钳位电路联接至输出节点，以基于第一控制电压和第二控制电压将输出节点的电压值保持在第一阈值电压和第二阈值电压之间的电压范围内。在所公开的技术的另一实施方式中，比较器可以包括：至少两个输入节点；至少一个输出节点；一个或更多个上拉晶体管，该一个或更多个上拉晶体管联接至至少一个输出节点，被配置为接收正电源电压以将该比较器的输出节点朝向正电源电压增加；一个或更多个下拉晶体管，该一个或更多个下拉晶体管联接至至少一个输出节点，被配置为接收负电源电压，以将该比较器的输出节点朝向负电源电压降低；钳位控制电路，该钳位控制电路一旦检测到输出节点的电压上升到第一阈值电平以上，生成第一控制电压，并且一旦检测到输出节点的电压下降到第二阈值电平以下，生成第二控制电压；第一钳位电路，该第一钳位电路包括接收所述第一控制电压的第一控制端子并联接至输出节点，以基于第一控制电压向输出节点提供第一电流路径，以钳位输出节点的电压值；以及第二钳位电路，该第二钳位电路包括接收第二控制电压的第二控制端子并且联接至输出节点，以基于第二控制电压向输出节点提供第二电流路径，以钳位输出节点的电压值。

在实施方式中，CIS可以包括：适于输出与入射光相对应的像素信号的像素阵列；适于针对各行线选择并控制像素阵列内的像素的行解码器；，适于生成斜坡信号的斜坡信号发生器；适于将从斜坡信号发生器施加的斜坡信号与来自像素阵列的像素信号进行比较的比较块；适于调整钳位电压的电压调整块；适于根据来自电压调整块的钳位电压控制比较块的输出电压摆幅的输出电压摆幅控制块；适于根据来自比较块的输出信号对时钟进行计数的计数电路；适于存储来自计数电路的计数信息的存储器电路；适于控制行解码器、斜坡信号发生器、比较块、计数电路和存储器电路的操作的控制电路；以及适于在控制电路的控制下输出存储器电路的数据的列读出电路。