[发明专利]比较装置和包括该比较装置的CMOS图像传感器

说明书

比较装置和包括该比较装置的CMOS图像传感器。一种比较装置，该比较装置包括：比较电路，所述比较电路包括分别接收像素信号和斜坡信号的输入端口，并且所述比较电路被构造为将所述像素信号和所述斜坡信号进行比较以输出比较信号；感测电路，所述感测电路联接到所述比较电路并且被构造为感测来自所述比较电路的公共电压变化量，其中，所述公共电压变化量取决于所述像素信号，使得所述公共电压变化量随着所述像素信号的增加而增加；以及尾电流控制电路，所述尾电流控制电路联接到所述感测电路并且被构造为基于所述公共电压变化量来控制所述比较电路的尾电流量。

技术领域

本专利文档中所公开的技术和实现方式涉及比较装置和包括该比较装置的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

背景技术

通常，存储在像素的光电二极管(PD)中的数据通过传输晶体管被传输到浮置扩散节点，该浮置扩散节点为转换晶体管(例如，源极跟随器晶体管)的输入节点。转换晶体管的输出电压(其是像素的输出并且被称为像素信号)取决于传输到浮置扩散节点的数据。

期望在像素处接收的入射光的量与来自像素的输出信号之间具有线性关系。随着像素的PD上的入射光的量增加，执行用于检查模数转换的线性的测试，并且该测试有时被称为“曝光线性测试”。

曝光线性测试表明在图像传感器的操作期间发生非线性。例如，已经观察到当PD的数据被传输到浮置扩散节点时，发生非线性。也由像素结构引起非线性。

此外，由于斜坡信号的斜率具有线性，因此在使用斜坡信号的像素信号中发生代码误差。

最近，代码误差被要求在1％以内。然而，由于像素信号的非线性随着像素信号的大小增加而变得更加严重，因此如果像素信号具有较大的大小，则难以满足所要求的代码误差范围并且代码误差可能会超出所要求的1％的代码误差范围。

发明内容

本专利文档提供了一种比较装置和包括该比较装置的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其用于通过在像素信号的大小增加时减小比较电路的尾电流的量来在执行采样操作时产生代码延迟并补偿代码误差。

在一个实施方式中，一种比较装置可包括：比较电路，所述比较电路包括分别接收像素信号和斜坡信号的输入端口，并且被构造为将所述像素信号和所述斜坡信号进行比较以输出比较信号；感测电路，所述感测电路联接到所述比较电路并且被构造为感测来自所述比较电路的公共电压变化量，其中，所述公共电压变化量取决于所述像素信号，使得所述公共电压变化量随着所述像素信号的增加而增加；以及尾电流控制电路，所述尾电流控制电路联接到所述感测电路并且被构造为基于所述公共电压变化量来控制所述比较电路的尾电流量。

在一个实施方式中，一种CMOS图像传感器可包括：像素阵列，所述像素阵列包括按行和列布置的像素，其中，每个像素能操作为响应入射光以产生与在每个像素处接收的入射光对应的像素信号；行解码器，所述行解码器联接到所述像素阵列并能操作为逐行选择和控制所述像素阵列的像素；斜坡信号发生电路，所述斜坡信号发生电路被构造为产生斜坡信号；比较电路，所述比较电路联接到所述斜坡信号发生电路以接收所述斜坡信号并且还从所述像素阵列中的像素接收像素信号，其中，所述比较电路被构造为能操作以将所述斜坡信号与所述像素信号进行比较；感测电路，所述感测电路联接到所述比较电路并且被构造为感测来自所述比较电路的公共电压变化量；尾电流控制电路，所述尾电流控制电路联接到所述感测电路，并且被构造为基于所述公共电压变化量控制所述比较电路的尾电流量；计数器，所述计数器联接到所述比较电路以接收比较信号并且能操作为基于所述比较信号执行计数操作；存储器，所述存储器联接到所述计数器并且能操作为存储从所述计数器输出的信息；列读出电路，所述列读出电路联接到所述存储器并且能操作为输出存储在所述存储器中的信息；以及控制电路，所述控制电路联接到所述行解码器、所述斜坡信号发生电路、所述比较电路、所述计数器、所述存储器和所述列读出电路，并且能操作为控制所述行解码器、所述斜坡信号发生电路、所述比较电路、所述计数器、所述存储器和所述列读出电路。