模数转换器和包括模数转换器的cmos图像传感器的制造方法_3

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⑶S阵列340可以包括对应于相应列的多个⑶S电路341和342。
[0070]可以利用与输入电路相同的电路将⑶S电路341和342实现为具有差分输入结构。
[0071]从有源像素阵列320输出的有源像素信号APS_0_1和APS_0_n、从OB像素阵列330输出的OB像素信号0B_0_1和0Β_0_η、第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF用作⑶S电路341和342的差分输入信号。
[0072]⑶S电路341和342包括OB采样信号发生单元343、有源采样信号发生单元344和比较单元345。由于CDS电路341和342具有相同结构,所以下面将仅描述CDS电路341。
[0073]OB采样信号发生单元343基于斜坡信号发生器360的第一斜坡信号RAMP和OB像素阵列的OB像素信号0B_0_1产生OB采样信号,所述OB采样信号通过利用相关双采样从OB像素信号0B_0_1来采样。OB采样信号发生单元343包括第一开关SI 1、第一阻断电容器Cll和第一信号储存电容器C21。第一开关Sll控制OB像素信号0B_0的传输。第一阻断电容器Cll耦接在第一斜坡信号RAMP的输入节点和第一开关Sll的输出节点之间。第一信号储存电容器C21耦接至第一开关Sll的输出节点,并且提供OB采样信号。
[0074]有源采样信号发生单元344基于有源像素阵列320的有源像素信号APS_0_1和斜坡信号发生器360的第二斜坡信号RAMP_REF产生有源采样信号,所述有源采样信号通过利用相关双采样从有源像素信号APS_0_1来采样。有源采样信号发生单元344包括第二开关S12、第二阻断电容器C12和第二储存电容器C22。第二开关S12控制有源像素信号APS_0的传输。第二阻断电容器C12耦接在第二斜坡信号RAMP_REF的输入节点和第二开关S12的输出节点之间。第二信号储存电容器C22耦接至第二开关S12的输出节点,并且提供有源米样信号。
[0075]比较单元345通过比较从有源采样信号发生单元344产生的有源采样信号与从OB采样信号发生单元343产生的OB采样信号来产生用于数字码发生的比较结果信号CD_0_1。比较单元345包括第三开关S21、第四开关S22和差分比较器A。比较单元345比较从OB采样信号发生单元343产生的OB采样信号和从有源采样信号发生单元344产生的有源采样信号,并且产生用于数字码发生的比较结果信号⑶S_0_1。
[0076]第一开关Sll和第二开关S12具有带有相同特性的相同元件。第一阻断电容器Cll和第二阻断电容器C12具有带有相同特性的相同元件。第一信号储存电容器C21和第二信号储存电容器C22具有带有相同特性的相同元件。第三开关S21和第四开关S22具有带有相同特性的相同元件。
[0077]如上所述,⑶S电路341通过将相同的电路用作输入电路来具有相同特性,诸如相同的时序特性(如图5中所示)。CDS电路341的比较器的输入被描述为方程式I中所表达的 aVinp - Vinm”。
[0078][方程式I]
[0079]aVinp - Vinm” = (RAMP - RAMP_REF) - (APS_0 - 0B_0)
[0080]如在方程式I中表达的,通过具有相同噪声特性的有源像素信号APS_0和OB像素信号OB_0的差分操作来去除像素功率噪声。通过具有相同噪声特性的第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF的差分操作来去除斜坡噪声。
[0081]图5是在图4中所示的⑶S阵列340的时序图。参考图5,可以经由差分操作来去除具有相同噪声特性的有源像素信号APS_0和OB像素信号0B_0。可以经由差分操作来去除具有相同噪声特性的第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF。
[0082]在本发明的一个实施例中,有源像素信号APS_0、0B像素信号0B_0、第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF以相同定时来采样,并且被差分输入。因而,如在方程式I中所表达的,像素功率噪声和斜坡噪声最终通过OB像素信号0B_0和第二斜坡信号RAMP_REF去除。
[0083]参考图5,第一开关Sll和第二开关S12的第一高电平时段表不⑶S的复位米样时段,以及第一开关Sll和第二开关S12的第二高电平时段表示信号采样时段。有源像素信号APS_0和OB像素信号0B_0具有相同噪声特性。第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF具有相同噪声特性。因而,如在方程式I中所表达的,像素功率噪声可以通过有源像素信号APS_0和OB像素信号0B_0的差分操作去除。斜坡噪声可以通过第一斜坡信号RAMP和第二斜坡信号RAMP_REF的差分操作去除。
[0084]如上所述,在本发明的实施例中,可以通过利用相同电路使具有相同噪声特性的信号正确地匹配来有效去除像素功率噪声和斜坡噪声。
[0085]在本发明的另一个实施例中,可以通过将行方向的OB像素与有源像素一对一匹配来去除像素功率噪声,其中,未考虑斜坡噪声。
[0086]虽然已经相对于特定实施例描述了本发明,但是对于本领域的技术人员将显然的是,在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下,可以作出各种改变和修改。
[0087]通过本发明的实施例可以看出,本发明提供了下面技术方案:
[0088]1.一种模数转换器,包括:
[0089]虚设采样信号发生单元,其适于基于第一斜坡信号产生虚设采样信号,所述虚设采样信号通过利用相关双采样从虚设像素阵列输出的虚设像素信号来采样;
[0090]有源采样信号发生单元,其适于基于第二斜坡信号产生有源采样信号,所述有源采样信号通过利用相关双采样从有源像素阵列输出的有源像素信号来采样;以及
[0091]比较单元,其适于对所述虚设采样信号和所述有源采样信号进行比较。
[0092]2.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述虚设像素阵列包括光学黑(OB)像素阵列。
[0093]3.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述虚设采样信号发生单元和所述有源采样信号发生单元利用相同电路来具有差分输入结构。
[0094]4.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述虚设采样信号发生单元包括:
[0095]第一开关,其适于控制所述虚设像素信号的传输;
[0096]第一阻断电容器,其耦接在所述第一斜坡信号的输入节点和所述第一开关的输出节点之间;以及
[0097]第一信号储存电容器,其耦接至所述第一开关的输出节点,并且适于提供所述虚设像素信号。
[0098]5.如技术方案4所述的模数转换器,其中,所述有源采样信号发生单元包括:
[0099]第二开关,其适于控制所述有源像素信号的传输;
[0100]第二阻断电容器,其耦接在所述第二斜坡信号的输入节点和所述第二开关的输出节点之间;以及
[0101]第二信号储存电容器,其耦接至所述第二开关的输出节点,并且适于提供所述有源采样信号。
[0102]6.如技术方案5所述的模数转换器,其中,所述第一开关和所述第二开关具有相同元件,所述第一阻断电容器和所述第二电容器具有相同元件,以及所述第一信号储存电容器和所述第二信号储存电容器具有相同元件。
[0103]7.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述有源像素信号和所述虚设像素信号具有相同噪声特性,以及所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号具有相同噪声特性。
[0104]8.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述比较单元的输入被表达为,
[0105]Vinp - Vinm = (RAMP - RAMP_REF) - (APS_0 - 0B_0),
[0106]其中,Vinp - Vinm意指所述比较单元的输入,RAMP意指所述第一斜坡信号,RAMP_REF意指所述第二斜坡信号,APS_0意指所述有源像素信号,以及0B_0意指所述虚设像素信号。
[0107]9.如技术方案I所述的模数转换器,其中,所述虚设像素阵列具有与所述有源像素阵列相同的水平特性。
[0108]10.如技术方案I所述的模数转换器,其中,在每个列,包括在所述虚设像素阵列中的虚设像素与包括在所述有源像素阵列中的有源像素一对一匹配。
[0109]11.一种模数转换器,包括:
[0110]虚设采样信号发生单元,其适于产生虚设采样信号,所述虚设采样信号通过利用相关双采样从虚设像素阵列输出的虚设像素信号来采样;
[0111]有源采样信号发生单元,其适于产生有源采样信号,所述有源采样信号通过利用相关双采样从有源像素阵列输出的有源像素信号来采样;以及
[0112]比较单元,其适于对所述虚设采样信号与所述有源采样信号进行比较。
[0113]12.如技术方案11所述的模数转换器,其中,所述虚设像素阵列包括光学黑(OB)像素阵列。
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