[发明专利]用于图像传感器的模数转换器

说明书

一种用于图像传感器的模数转换器，包括响应于计数器电路(110)的计数器状态生成相应计数器位(CNT0、CNT1、……、CNTN‑1)的计数器电路(110)，和用于响应于所述相应计数器位(CNT0、CNT1、……、CNTN‑1)存储相应存储状态的存储电路(130)。所述转换器还包括用于生成比较信号(COMP)的电平的比较器电路(150)和生成用于控制相应存储单元(140a、140b、……、140n)中的相应存储状态的存储的写控制信号(WRITE)的同步电路(160)。计数器电路(110)配置为当时钟信号(CLK)的周期(CY)的第一边沿(E1)被施加到计数器电路(110)时，改变计数器状态，并且当时钟信号(CLK)的周期(CY)的第一边沿(E1)之后的所述时钟信号(CLK)的周期(CY)的第二边沿(E2)被施加到同步电路(160)时，生成写控制信号(WRITE)。

技术领域

本公开涉及一种用于图像传感器的模数转换器，该模数转换器可以用于读出图像传感器的像素阵列的电压。本公开还涉及一种图像传感器，该图像传感器包括模数转换器以读出该图像传感器的像素阵列的电压。

背景技术

图像传感器通常使用模数转换器(ADC)来读出图像传感器的像素阵列的电压。用于图像传感器应用的ADC可实现为组并行单斜率ADC。在该特定类型的ADC中，比较器电路将像素组的像素(例如像素列的像素)的组电压电平(例如列电压电平)与周期性斜坡电压比较。使用n位计数器电路跟踪斜坡起始与比较器电路的输出切换之间的时间。计数器电路的输出信号(例如输出位)用作列电压的数字表征。该值通常在转换之后被存储。

期望提供一种用于图像传感器的模数转换器，该模数转换器能够高速地将模拟信号转换成数字信号，并同时最小化所需的功率和面积消耗。此外，需要提供一种使用模数转换器以高速地将像素阵列的读出电压转换成数字值，并同时提供最小化功率和面积消耗的图像传感器。

发明内容

在权利要求1中说明了一种用于图像传感器的模数转换器的实施例，该模数转换器允许以增加的速度将模拟信号转换成数字信号，并具有低功耗和小的面积消耗。

根据该用于图像传感器的模数转换器的实施例，该模数转换器包括计数器电路，该计数器电路具有用于施加时钟信号的计数器控制连接和用于响应于计数器电路的计数器状态生成相应计数器位的多个计数器输出连接。该模数转换器还包括存储电路，该存储电路包括多个存储单元。存储单元中相应之一连接到计数器输出连接中的相应之一，用于响应于相应计数器位存储相应存储状态。该模数转换器还包括用于响应于输入信号与参考信号的比较来生成比较信号的电平的比较器电路，以及用于施加比较信号和时钟信号并生成用于控制在相应存储单元中相应存储状态的存储的写控制信号的同步电路。

计数器电路配置为当时钟信号的周期的第一边沿被施加到计数器电路的计数器控制连接时，改变计数器状态。同步电路配置为当在时钟信号的周期的第一边沿之后的时钟信号的周期的第二边沿被施加到同步电路时，响应于比较信号的电平来生成写控制信号。

所述模数转换器仅需要小的硅面积并具有低功耗。这转而提高电路的速度，因为电源下降能够做的小。更小的面积和功耗以及对于模数信号转换的高速尤其对于具有低像素间距和大量像素并由此大量平行性的图像传感器是一个优点。此外，该模数转换器允许很好地扩展到较小的技术节点，在所述技术节点中，供电电压电平降低而晶体管失配增大。

计数器电路可以实现为响应于施加到计数器控制连接的时钟信号，在计数器输出连接处生成相应计数器位。计数器电路可以实现为在时钟信号的每个上升沿或下降沿，在计数器输出连接中的每个处生成新的计数器位。同步电路也受时钟信号控制。然而，与计数器电路相比，在同步输出连接处的写控制信号的输出由同步电路同步化到时钟信号的相对的(上升或下降)沿。然后，写控制信号用于将计数器电路产生的计数器位锁存到存储电路的存储单元中。添加同步电路允许为计数器电路提供时间以在时钟信号的时钟周期的一半时钟周期内稳定，允许使用非同步计数器单元。这还允许通过在时钟信号的不同时钟阶段添加更多的计数器来扩展架构。