数模转换器、固态摄像器件以及相机系统的制作方法

专利名称：数模转换器、固态摄像器件以及相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于以CMOS图像传感器为代表的固态摄像器件的DA转换器。 本发明也涉及一种固态摄像器件和相机系统。
背景技术：
通常说来，电流控制型数模转换器(以下简称“DA转换器(数模转换器)”)由多 个生成恒定电流的基本电流源单元和设置为电流电压转换器的输出电阻构成。图IA和图IB是说明电流控制型DA转换器的基本结构的原理图。图IA表示基于地线GND的结构。图IB表示基于电源Vdd的结构。基本上，DA转换器Ia和DA转换器Ib设计为包括基准电阻R1、计数器CNTl以及 包括多个基本电流源单元的电流源II。在如图IA所示的基于地线型DA转换器Ia中，基准电阻Rl连接在地线GND侧上， 而在如图IB所示的基于电源型DA转换器中，基准电阻Rl连接在电源Vdd侧上。在DA转换器Ia和DA转换器Ib中，对输入至计数器CNTl的时钟CLK进行计数， 基于该计数值来确定电流源中所选的基本电流源单元的数量，并使产生的电流流入基准电 阻R1，从而给电阻值的电压提供斜坡波形。图2是表示基于地线型DA转换器的具体示例配置的电路图(例如参见披露了 DA 转换器，AD转换器和半导体装置的JP-A-2007-59991)。如图2所示的基于地线型DA转换器包括模拟信号输出部2、增益控制信号生成部 3、计数器解码器4以及增益解码器5。模拟信号输出部2根据在计数器解码器4中解码的数字输入信号DIl的值来生成 模拟信号。模拟信号输出部2对根据偏置电压Vbias而生成的模拟信号的增益进行调节， 该偏置电压是作为增益控制信号从增益控制信号生成部3提供的。如图2所示的模拟信号输出部2包括多个基本电流源单元2-1 2-n，各基本电流 源单元包括差动晶体管和设置为该差动晶体管的电流源的晶体管。基本电流源单元2-1 2-n通过电流源晶体管的栅极接收公共的偏置电压。在基于地线型DA转换器Ia中，基本电流源单元2_1 2_n由ρ沟道MOS (PMOS) 晶体管构成。模拟信号输出部2包括选择输出线L01、非选择输出线NLOl以及用作电流电压转 换电路(IV转换电路)的输出电阻R2。在基本电流源单元2-1 2-n中，差动晶体管的晶体管之一的漏极共同地连接至 选择输出线L01，其他晶体管的漏极共同地连接至非选择输出线NL01。
选择输出线LOl通过输出电阻R2连接至地线GND。非选择输出线NLOl直接连接 至地线GND。根据来自计数器解码器4的解码信息来选择基本电流源单元2-1 2-n中的差动 晶体管的晶体管之一。作为响应，将选定的基本电流源单元的电流输出相加，以产生流入选 择输出线LOl的输出电流Iramp。在输出电阻R2中将电流Iramp转换为电压信号后输出。当根据来自计数器解码器4的解码信息来选择基本电流源单元2-1 2-n中的其 他晶体管时，将选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择输出线NLOl流 入地线GND的非输出电流Iramp_minus。
增益控制信号生成部3生成作为增益控制信号的偏置电压Vbias，该增益控制信 号取决于由增益解码器5解码的数字增益控制信号DGIl的值。如图2所示的增益控制信号生成部3包括多个基本电流源单元3-1 3-n，各基本 电流源单元包括差动晶体管和用于该差动晶体管的电流源晶体管。基本电流源单元3-1 3-n通过电流源晶体管的栅极接收对应于公共的参考电流的偏置电压。在基于地线型DA转换器Ia中，基本电流源单元3_1 3_n由η沟道MOS (NMOS) 晶体管构成。增益控制信号生成部3包括选择线Li、非选择线NLl以及用作IV转换电路的二极 管接法的PMOS晶体管Ρ3。基本电流源单元3-1 3-n中的差动晶体管的晶体管之一的漏极共同连接至选择 线Li，而其他晶体管的漏极共同连接至非选择线NL1。选择线Ll连接至PMOS晶体管P3的漏极和栅极，并且该连接节点连接至模拟信号 输出部2中的基本电流源单元2-1 2-n的电流源晶体管的栅极。具体地说，电流镜像电路由PMOS晶体管P3和基本电流源单元2-1 2_n的电流 源晶体管构成。非选择线NLl直接连接至电源Vdd。根据来自增益解码器5的解码信息来选择基本电流源单元3-1 3-n中的差动晶 体管的晶体管之一。作为响应，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生流入选择线Ll的 增益电流Igain。在PMOS晶体管P3中将增益电流Igain转换为电压信号，并输出至模拟信 号输出部2。当根据来自增益解码器5的解码信号来选择基本电流源单元3-1 3-n中的其他 晶体管时，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择线NLl流入电源 Vdd的非选择电流Igain_minus。这种电流控制型DA转换器也被用作模数转换器(以下简称“AD转换器(模数转 换器)”)，该模数转换器在包括以矩阵排列的单位像素的固态摄像器件(图像传感器)中 执行像素信号的模数转换。例如，JP-A-2007_59991(DA转换器、AD转换器、半导体装置)、 JP-A-2000-152082 (图像传感器)以及JP-A-2002-232291 (模数转换器和应用模数转换器 的图像传感器)披露了包括这种类型AD转换器的固态摄像器件。在这些公开文件所描述的固态摄像器件中，利用电压比较器将从每条线或者每个像素中选择的模拟像素信号与参考电压(斜坡波形RAMP)进行比较，该参考电压对于模数 转换是单调变化的。在比较处理的同时，固态摄像器件在计数器部执行计数处理，并基于比较处理结 束时的计数值来获得像素信号的数字信号。然而，上述DA转换器在模拟信号输出部2中会存在电流波动，该电流波动的发生 与增益电流Igain的波动成比例，该增益电流取决于增益控制信号生成部3的设置条件。因此，在模拟信号输出部2中，输出电流Iramp和非输出电 流Iramp jiiinus的总电 流随着增益电流Igain成比例地波动。这就引起了 DA转换器的总消耗电流的波动。DA转换器中的电流波动通过例如电源Vdd或地线GND的寄生电阻或寄生电感会引 起电源Vdd电平和地线GND电平的波动，这反过来会引起DA转换器中的输出波动。因而， DA转换器需要一个设置时间来稳定电流。增益切换时的设置时间在适用于为各列扫描切换增益的图像传感器中尤为重要。下面将参照JP-A-2007-59991的图1对此进行描述。在相同增益设置的情况下，设置时间针对屏幕中不同颜色的列扫描并不特别重 要，这是因为这种情况下，增益切换时的设置时间仅在切换屏幕时成为一个因素。然而，当增益设置针对各种颜色是不相同的，因而需要为各列扫描进行增益切换 时，增益切换时的设置时间便成为一个重要因素。参考JP-A-2007-59991的图1，在依次扫描行控制线VI、V2、V3等期间，将像素信 号R、G、R、G等一个接一个地提供给垂直信号线Hl。将像素信号G、B、G、B等依次提供给垂直信号线H2。当增益设置针对各种颜色是不相同时，两个DA转换器DACa和DA转换器DACb的 增益设置需要在各列扫描处交替切换。针对各种颜色具有不同增益设置的这种电路配置用于这样一种系统架构，即在该 系统架构中，在传感器侧针对各种不同颜色以不同的增益设置来调节白平衡。在这种电路中，DA转换器中的消耗电流在各列扫描中变化极大，需要特别注意应 用了搭载装置(on-board set)的电源系统电路的响应特征。进一步地，由于电源系统要求更宽的频带以减少设置时间，这种电路设计尤其在 基于电源型DA转换器中不利于噪声的防止。

发明内容
因此，本发明期望提供一种DA转换器、固态摄像器件以及相机系统，它们能够与 增益设置无关地使消耗电流保持恒定，并能够在增益切换时减少用于装置的稳定操作的设 置时间。根据本发明的一种实施例的DA转换器包括模拟信号输出部，其响应于被提供用 于调节增益的增益控制信号以生成对应于数字输入信号的值的输出电流和非输出电流，输 出对输出电流进行电流电压转换而产生的模拟信号，并使非输出电流流向基准电位；增益 控制信号生成部，其生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电流，并通过 对增益电流进行电流电压转换来生成增益控制信号，并将增益控制信号提供给模拟信号输出部；以及校正电流生成部，其基于增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由 于增益控制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使校正电 流流向基准电位。根据本发明的另一种实施例的固态摄像器件包括像素部，多个执行光电转换的 像素呈行和列设置在该像素部中；像素信号读出电路，其以像素为单位从该像素部中读出 像素信号；以及DA转换器，其生成对应于所提供的数字信号的斜坡波的参考电压。所述像素信号读出电路包括多个比较器，其分别对应于所述像素的各列，并用于 接收斜坡波的参考电压，并将该参考电压与从所述各列像素中读出的模拟信号电位进行比 较；以及多个锁存器，其设置为分别对应于比较器和各列像素，并用于对相应比较器的比较 时间进行计数，其工作方式为一旦比较器的输出发生翻转就停止计数并保存该计数值。 所述DA转换器包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制 信号以生成对应于数字输入信号的值的输出电流和非输出电流，输出对该输出电流进行电 流电压转换而产生的模拟信号，并使该非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其 生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电流，通过对该增益电流进行电流 电压转换以生成该增益控制信号，并将该增益控制信号提供给该模拟信号输出部；以及校 正电流生成部，其基于该增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于该增益控 制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使该校正电流流向 该基准电位。根据本发明的再一实施例的相机系统包括固态摄像器件；以及光学系统，其在 该固态摄像器件上形成拍摄图像。所述固态摄像器件包括像素部，多个执行光电转换的像素呈行和列设置在该像 素部中；像素信号读出电路，其以像素为单位从该像素部中读出像素信号；以及DA转换器， 其生成对应于所提供的数字信号的斜坡波的参考电压。所述像素信号读出电路包括多个比较器，其分别对应于所述像素的各列，并用于 接收斜坡波的参考电压，并将该参考电压与从各列像素中读出的模拟信号电位进行比较； 以及多个锁存器，其设置为分别对应于该比较器和该像素列，并能对相应比较器的比较时 间进行计数，其工作方式为一旦比较器的输出发生翻转就停止计数并保存该计数值。所述DA转换器包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制 信号以生成对应于数字输入信号的值的输出电流和非输出电流，输出对该输出电流进行电 流电压转换而产生的模拟信号，并使该非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其 生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电流，并通过对该增益电流进行电 流电压转换而生成该增益控制信号，并将该增益控制信号提供给该模拟信号输出部；以及 校正电流生成部，其基于该增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于该增益 控制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使该校正电流流 向该基准电位。根据本发明的实施例，无论在何种增益设置下都有利于将消耗电流保持恒定，也 能减少用于实现增益切换时的装置的稳定操作的设置时间。


图IA和图IB是说明电流控制型DA转换器的示例配置的示意图。图2是说明基于地线型DA转换器的具体示例配置的电路图。图3是说明根据本发明的第一实施例的DA转换器的示例配置的电路图。图4A和图4B是表示模拟信号输出部和校正电流放大电路中的电流相对于增益设置的示意图，以及整个电路中的总电流量相对于增益设置的示意图。图5A和图5B是表示存在增益切换时随着时间的电流波动的示意图。图6A和图6B是表示存在增益切换时随着时间的DA转换器的输出波动的示意图。图7是说明根据本发明的第二实施例的DA转换器的示例配置的电路图。图8是说明根据本发明的一种实施例的安装有列平行ADC的固态摄像器件(CMOS 图像传感器)的示例配置的方块图。图9是具体地说明图8所示的安装有列平行ADC的固态摄像器件(CMOS图像传感 器)中ADC组的方块图。图10是说明根据本发明的一种实施例的具有四个晶体管的CMOS图像传感器像素 的示例的示意图。图11是表示图8和图9中DA转换器所生成的斜坡(RAMP)波形的示例，以及ADC 的操作时序的示意图。图12是说明应用了根据本发明的一种实施例的固态摄像器件的相机系统的示例 配置的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。按照下列顺序加以描述1.第一实施例(DA转换器的第一示例配置)；2.第二实施例(DA转换器的第二示例配置)；3.第三实施例(固态摄像器件的整体示例配置)；4.第四实施例(相机系统的示例配置)。1.第一实施例[DA转换器的第一示例配置]图3是说明根据本发明的第一实施例的DA转换器的示例配置的电路图。第一实施例的DA转换器10配置为基于地线型DA转换器。DA转换器10包括模拟信号输出部20、增益控制信号生成部30、设置为校正电流生 成部的校正电流放大电路40、计数器解码器50以及增益解码器60。模拟信号输出部20根据由计数器解码器50解码的数字输入信号DIll的值来生 成模拟信号。模拟信号输出部20对根据偏置电压Vbias而生成的模拟信号的增益进行调节，该 偏置电压Vbias是作为增益控制信号从增益控制信号生成部30中提供的。图3所示的模拟信号输出部20包括多个基本电流源单元21-1 21_n，各基本 电流源单元包括差动晶体管和设置为该差动晶体管的电流源的晶体管。基本电流源单元21-1 21-n通过第一电流源晶体管的栅极接收公共的偏置电压。在基于地线型DA转换器10中，基本电流源单元21-1 21-n由PM0S晶体管形成。模拟信号输出部20也包括选择输出线L021、非选择输出线NL021以及用作IV转 换电路的输出电阻R21。模拟信号输出部20的基本电流源单元21-1 21-n具有共同的结构。具体地说，各基本电流源单元21 (-1 -n)包括PM0S晶体管PT21 PT23。PM0S晶体管PT21形成用作电流源的第一电流源晶体管。PM0S晶体管PT22和PM0S晶体管PT23通过在源极彼此连接来形成差动晶体管。在基本电流源单元21中，PM0S晶体管PT21的源极连接至电源Vdd，其漏极连接至 PM0S晶体管PT22和PM0S晶体管PT23的源极。PM0S晶体管PT22的漏极连接至非选择输出线NL021，该非选择输出线直接连接至 地线GND。PM0S晶体管PT23的漏极连接至选择输出线L021，该选择输出线连接至输出电阻 R21的一端。输出电阻R21的另一端连接至地线GND。在基本电流源单元21-1 21-n中，PM0S晶体管PT21的栅极共同连接至偏置电 压Vbias的供给线LVB11，该偏置电压是来自增益控制信号生成部30的增益控制信号。PM0S晶体管PT22的栅极连接至数字信号Qin的供给线，PM0S晶体管PT23的栅极 连接至数字信号Qin的反相信号xQin的供给线。在基本电流源单元21-1 21-n中，作为形成差动晶体管的晶体管之一的PM0S晶 体管PT23的漏极共同连接至选择输出线L021，其他PM0S晶体管PT22的漏极共同连接至非 选择输出线NL021。如上所述，选择输出线L021连接至输出电阻R21的一端，模拟信号输出部20的模 拟信号输出位于连接节点ND21处。在模拟信号输出部20中，根据来自计数器解码器50的解码信息来选择设置为基 本电流源单元21-1 21-n中的差动晶体管的晶体管之一的PM0S晶体管PT23。将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生在选择输出线L021中流动的输 出电流Iramp。然后通过输出电阻R21将电流Iramp转换为电压信号，并从节点ND21中输出。根据来自计数器解码器50的解码信息来选择基本电流源单元21-1 21-n中的 其他PM0S晶体管PT22。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择输出 线NL021流入地线GND的非输出电流Iramp_minus。如下所述，利用校正电流放大电路40的校正电流Icorct对非输出电流Iramp_ minus进行校正。如图3所示的增益控制信号生成部30生成偏置电压Vbias，该偏置电压Vbias即 是对应于由增益解码器60解码的数字增益控制信号DGI11的值的增益控制信号。增益控制信号生成部30中生成的偏置电压Vbias作为用于调节增益的信号被输 出至模拟信号输出部20。增益控制信号生成部30包括多个基本电流源单元31-1 31-n，各基本电流源单 元包括差动晶体管和设置为差动晶体管的电流源的晶体管。基本电流源单元31-1 31-n通过电流源晶体管的栅极接收对应于公共的参考电流的偏置电压。在基于地线型DA转换器10中，基本电流源单元31-1 31_n由NMOS晶体管形成。增益控制信号生成部30也包括选择线L31、非选择线NL31以及用作IV转换电路 的二极管接法的NMOS晶体管DN31和PMOS晶体管DP31。PMOS晶体管DP31对应于第一二极管接法晶体管。增益控制信号生成部30的基本电流源单元31-1 31-n具有共同的结构。具体地说，各基本电流源单元31 (-1 -η)包括NMOS晶体管ΝΤ31 ΝΤ33。NMOS晶体管ΝΤ31形成电流源晶体管。 NMOS晶体管ΝΤ32和NMOS晶体管ΝΤ33通过在源极彼此连接来形成差动晶体管。在基本电流源单元31中，NMOS晶体管ΝΤ31的源极连接至地线GND，其漏极连接至 匪OS晶体管ΝΤ32和匪OS晶体管ΝΤ33的源极。NMOS晶体管ΝΤ32的漏极连接至非选择线NL31，该非选择线NL31连接至校正电流 放大电路40。NMOS晶体管ΝΤ33的漏极连接至选择线L31。选择线L31连接至PMOS晶体管DP31的漏极和栅极，并且该连接节点连接至模拟 信号输出部20中的基本电流源单元21-1 21-η的电流源晶体管的栅极。具体地说，第一电流镜像电路CMR21由增益控制信号生成部30的PMOS晶体管 DP31以及模拟信号输出部20中的基本电流源单元21-1 21-η的电流源PMOS晶体管ΡΤ21 形成。在基本电流源单元31-1 31-n中，NMOS晶体管NT31的栅极共同连接至在用作 IV转换电路的NMOS晶体管DN31处的参考电压Vref的供给线LVB12。NMOS晶体管NT32的栅极连接至信号Gin的供给线，NMOS晶体管NT33的栅极连接 至信号Gin的反相信号xGin的供给线。NMOS晶体管DN31的源极连接至地线GND，其漏极和栅极连接至参考电流Iref的 供给线。该连接节点(栅极)连接至基本电流源单元31-1 31-n的NMOS晶体管NT31的 栅极。在基本电流源单元31-1 31-n中，作为差动晶体管的晶体管之一的NMOS晶体 管NT33的漏极共同连接至选择线L31，其他NMOS晶体管NT32的漏极共同连接至非选择线 NL31。根据来自增益解码器60的解码信息来选择设置为基本电流源单元31-1 31-n 中的差动晶体管的晶体管之一的NMOS晶体管NT33。将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生在选择线L31中流动的增益 电流Igain。在PMOS晶体管DP31中将增益电流Igain转换为电压信号，并输出至模拟信号 输出部20。根据来自增益解码器60的解码信息来选择基本电流源单元31-1 31-n中的其 他晶体管。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择线 NL31提供给校正电流放大电路40的非选择电流Igainjiiinus。校正电流放大电路40通过非选择线NL31接收非选择电流Igainjiiinus，并生成用于精确地弥补由于所述增益控制信号生成部30中的增益设置的变化而引起的电流波动的 量的校正电流Icorct。校正电流放大电路40将生成的校正电流Icorct通过校正电流线LIC11提供给位 于模拟信号输出部20的非选择输出线NL021和地线GND之间的节点。通过校正电流放大电路40，将用于精确地弥补由于增益设置的变化而引起的电流 波动的量的校正电流Icorct加入到非输出电流Irampjiiinus中。这样，无论在何种增益设 置下都使得模拟信号输出部20和校正电流放大电路40中的总消耗电流保持恒定。相应地，无论在何种增益设置下都使DA转换器10的整体电流保持恒定。校正电流放大电路40包括PM0S晶体管DP41 (IV转换电路)、电流源PM0S晶体管 PT41以及输出PM0S晶体管PT42。PM0S晶体管DP41为二极管接法，具有与增益控制信号生成部30的PM0S晶体管 DP31等效的功能。PM0S晶体管DP41对应于第二二极管接法晶体管。PM0S晶体管PT41具有与模拟信号输出部20中的基本电流源单元21_1 21_n的 电流源PM0S晶体管PT21等效的功能。PM0S晶体管PT42具有与模拟信号输出部20中的基本电流源单元21_1 21_n的 差动晶体管中的PM0S晶体管PT22或PT23等效的功能。在校正电流放大电路40中，PM0S晶体管PT41和PM0S晶体管PT42的并列的数量 设置为模拟信号输出部20中的基本电流源单元21-1 21-n的数量n。PM0S晶体管DP41对应于第二二极管接法晶体管。PM0S晶体管PT41对应于第二 电流源晶体管。PM0S晶体管PT42对应于输出晶体管。PM0S晶体管DP41的漏极和栅极连接至非选择线NL31，其源极连接至电源Vdd。PM0S晶体管DP41的栅极连接至偏置电压Vbias2的供给线LVB13。n个PM0S晶体管PT41的源极连接至电源Vdd，其漏极连接至PM0S晶体管PT42的 源极。n个PM0S晶体管PT41的栅极共同连接至与PM0S晶体管DP41的栅极相连的偏置 电压Vbias2的供给线LVB13。n个PM0S晶体管PT42的栅极共同连接至地线GND。具体地说，n个PM0S晶体管PT42的栅极被保持在地电位，因此处于导通状态。n个PM0S晶体管PT42的漏极共同连接至校正电流线LIC11的一端。校正电流线 LIC11的另一端连接至模拟信号输出部20的输出电阻R21的一端，并且连接至位于非选择 输出线NL021和地线GND之间的节点。在校正电流放大电路40中，第二电流镜像电路CMR41由二极管接法的PM0S晶体 管DP41以及n个PM0S晶体管PT41形成。第二电流镜像电路CMR41具有与第一电流镜像电路CMR21的输入输出电流镜像比 相一致的电流镜像比。注意，如上所述，电流镜像电路CMR21由增益控制信号生成部30的PM0S晶体管 DP31以及模拟信号输出部20中的基本电流源单元21-1 21-n的电流源PM0S晶体管PT21 形成。
S卩，校正电流放大电路40以与由PMOS晶体管DP31和基本电流源单元21 _1 2l_n 的电流源PMOS晶体管PT21形成的电流镜像电路CMR21相同的电流镜像比执行电流放大。下面以不包括校正电流放大电路的DA转换器作为对比例，论述应用了本实施例 的校正电流放大电路40的DA转换器的功耗和其他特征。图4A和图4B是表示模拟信号输出部和校正电流放大电路中的电流相对于增益设 置的示意图，以及整个电路中的总电流量相对于增益设置的示意图。图4A表示在对比例中的相对于增益设置变化的电流变化特征。图4B表示在应用 了目前所描述的实施例的校正电流放大电路的DA转换器中的相对于增益设置变化的电流 变化特征。 在图4A和图4B中，横轴表示增益设置值，纵轴表示电流。进一步地，在图4A和图 4B中，线X表示模拟信号输出部20中的消耗电流的变化。在图4B中，线Y表示校正电流放大电路40中的消耗电路的变化，线Z表示模拟信 号输出部20和校正电流放大电路40中的总消耗电流。一般来说，如图4A所示，消耗电流随着增益设置值的增加呈线性变化。在图4A所 示的示例中，消耗电流线性减少。如图4B所示，在应用了校正电流放大电路40的DA转换器10中，校正电流放大电 路40的消耗电流Y以与模拟信号输出部20的消耗电流X具有相反符号的斜率呈线性变化。 在图4B所示的示例中，消耗电流Y线性增加。因此，如图4B中线Z所示，通过利用校正电流放大电路40精确地弥补由增益设置 变化而引起的电流波动的量，无论在何种增益设置下都可以使DA转换器10中的整体电流 保持恒定。注意，在校正电流放大电路40中不需要任何时序控制。图5A和图5B是表示在存在增益切换时的电流波动与时间之间的函数关系的图。图5A表示对比例中的电流波动(变化)特征。图5B表示应用了目前所描述的实 施例的校正电流放大电路的DA转换器的电流波动(变化)特征。在图5A和图5B中，横轴表示时间，纵轴表示电流。在图5A和图5B所示的示例中，增益切换是从“OOdb”到“06db”，并且数字输入信 号DIll被依次从高电平切换到低电平。如图5A所示，在对比例中，DA转换器中的电流波动通过例如电源Vdd或地线GND 的寄生电阻或寄生电感而引起电源Vdd电平和地线GND电平的波动，这反过来引起DA转换 器中的输出波动。因而，需要一个设置时间来稳定电源Vdd和GND电平。相反，如图5B所示，DA转换器10的整体电流保持恒定，因此，DA转换器10不需要 用于电源Vdd电平和GND电平的稳定等待时间。图6A和图6B表示存在增益切换时的DA转换器的输出波动与时间之间的函数关 系的图。图6A表示对比例的输出波动特征。图6B表示应用了目前所描述实施例的校正电 流放大电路的DA转换器的输出波动特征。在图6A和图6B中，横轴表示时间，纵轴表示电流。在图6A和图6B所示的示例中，增益切换是从“OOdb”到“06db”，数字输入信号Dill被依次从高电平切换到低电平。在对比例中，在例如电源Vdd和地线GND中不存在寄生电阻或寄生电感的理想状 态下，电源Vdd电平和地线GND电平不会出现波动。然而，如图6A所示，在实际应用中，寄生成分确实存在并且引起了 DA转换器中的 输出波动，需要一个设置时间来稳定电源Vdd电平和地线GND电平。相反，在DA转换器10中，整体电流保持恒定，因此，DA转换器10不需要用于电源 Vdd电平和GND电平的稳定等待时间。下面描述根据上述配置的操作。在增益控制信号生成部30中，根据来自增益解码器60的解码信息(增益设置值) 来选择基本电流源单元31-1 31-n的差动晶体管中的NM0S晶体管NT33。作为响应，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生流入选择线L31的 增益电流Igain。然后在PM0S晶体管DP31中将增益电流Igain转换为电压信号，并输出至 模拟信号输出部20。根据来自增益解码器60的解码信息来选择基本电流源单元31-1 31-n中的其 他NM0S晶体管NT32。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择线 NL31提供给校正电流放大电路40的非选择电流Igainjiiinus。在模拟信号输出部20中，根据用于数字输入信号Dili的计数器解码器50的解码 信息来选择基本电流源单元21-1 21-n的差动晶体管中的PM0S晶体管PT23。具体地说，对输入至计数器解码器50的时钟进行计数，基于该计数值来确定所选 定的电流源单元的数量，并选择差动晶体管的PM0S晶体管PT23。作为响应，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生流入选择输出线 L021的输出电流Iramp。然后通过输出电阻R21将电流Iramp转换为电压信号，并从节点 ND21中输出。根据来自计数器解码器50的解码信息来选择基本电流源单元21-1 21-n中的 其他PM0S晶体管PT22。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择输出 线NL021流入地线GND的非输出电流Iramp_minus。校正电流放大电路40通过非选择线NL31接收非选择电流Igainjiiinus，并生成用 于精确地弥补由于增益控制信号生成部30中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校 正电流Icorct。 校正电流放大电路40将生成的校正电流Icorct通过校正电流线LIC11提供给位 于模拟信号输出部20的非选择输出线NL021和地线GND之间的节点。因此，利用来自校正电流放大电路40的校正电流Icorct对非输出电流Iramp_ minus进行校正。通过校正电流放大电路40，用于精确地弥补由于增益设置变化而引起的电流波动 的量的校正电流Icorct被加入到非输出电流Iramp_minus中。这样，无论在何种增益设置下都使模拟信号输出部20和校正电流放大电路40中 的总消耗电流保持恒定。
相应地，无论在何种增益设置下都使DA转换器10的整体电流保持恒定。如上所述，根据第一实施例，无论在何种增益设置下都能使DA转换器10中的消耗 电流保持恒定。由于增益切换时不存在电流波动，因此可以减少用于实现增益切换时的DA转换 器的稳定操作的设置时间。这在为各次扫描执行增益切换的系统中尤为有效。 进一步地，由于电源电路系统可实行窄带操作，因此可以减少电源噪声。本发明不限于上述基于地线型DA转换器的示例，也同样适用于基于电源型DA转 换器。2.第二实施例[DA转换器的第二示例配置]图7是说明根据本发明的第二实施例的DA转换器的示例配置的电路图。根据第二实施例的DA转换器IOA配置为基于电源型DA转换器。DA转换器IOA包括模拟信号输出部20A、增益控制信号生成部30A、设置为校正电 流生成部的校正电流放大电路40A、计数器解码器50A以及增益解码器60A。模拟信号输出部20A根据由计数器解码器50A解码的数字输入信号DIll的值来 生成模拟信号。模拟信号输出部20A对根据偏置电压Vbias而生成的模拟信号的增益进行调节， 该偏置电压Vbias是作为增益控制信号从增益控制信号生成部30A中提供的。图7所示的模拟信号输出部20A包括多个基本电流源单元21A-1 21Α-Π，各基 本电流源单元包括差动晶体管和设置为该差动晶体管的电流源的晶体管。基本电流源单元 21A-1 21Α-Π通过第一电流源晶体管的栅极接收公共的偏置电压。在基于电源型DA转换器IOA中，基本电流源单元21A-1 21A_n由NMOS晶体管 形成。模拟信号输出部20A也包括选择输出线L021A、非选择输出线NL021A以及用作IV 转换电路的输出电阻R21A。模拟信号输出部20A的基本电流源单元21A-1 21A_n具有共同的结构。具体地说，各基本电流源单元21A(-1 -η)包括NMOS晶体管ΝΤ21 ΝΤ23。NMOS晶体管ΝΤ21形成用作电流源的第一电流源晶体管。NMOS晶体管ΝΤ22和NMOS晶体管ΝΤ23通过在源极彼此连接来形成差动晶体管。在基本电流源单元21Α中，NMOS晶体管ΝΤ21的源极连接至地线GND，其漏极连接 至匪OS晶体管ΝΤ22和匪OS晶体管ΝΤ23的源极。NMOS晶体管ΝΤ22的漏极连接至非选择输出线NL021A，该非选择输出线直接连接 至电源Vdd。NMOS晶体管NT23的漏极连接至选择输出线L021A，该选择输出线连接至输出电阻 R21A的一端。输出电阻R21A的另一端连接至电源Vdd。在基本电流源单元21A-1 21Α-Π中，NMOS晶体管NT21的栅极共同连接至偏置 电压Vbias的供给线LVBl 1A，该偏置电压Vbias是来自增益控制信号生成部30A的增益控 制信号。
NM0S晶体管NT22的栅极连接至数字信号Qin的供给线，NM0S晶体管NT23的栅极 连接至数字信号Qin的反相信号xQin的供给线。在基本电流源单元21A-1 21A-n中，作为形成差动晶体管的晶体管之一的NM0S 晶体管NT23的漏极共同连接至选择输出线L021A，其他NM0S晶体管NT22的漏极共同连接 至非选择输出线NL021A。如上所述，选择输出线L021A连接至输出电阻R21A的一端，模拟信号输出部20A 的模拟信号输出位于连接节点ND21A处。在模拟信号输出部20A中，根据来自计数器解码器50A的解码信息来选择设置为 基本电流源单元21A-1 21A-n中的差动晶体管的晶体管之一的NM0S晶体管NT23。将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生在选择输出线L021A中流动 的输出电流Iramp。然后通过输出电阻R21A将电流Iramp转换为电压信号，并从节点ND21A 中输出。根据来自计数器解码器50A的解码信息来选择基本电流源单元21A-1 21A_n中 的其他NM0S晶体管NT22。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择输出 线NL021A流入电源Vdd的非输出电流Iramp_minus。利用校正电流放大电路40A的校正电流Icorct对非输出电流Iramp_minus进行 校正。图7所示的增益控制信号生成部30A生成偏置电压Vbias，所述偏置电压Vbias即 是根据由增益解码器60A解码的数字增益控制信号DGI11的值而生成的增益控制信号。在增益控制信号生成部30A中生成的偏置电压Vbias作为增益调节信号被输出至 模拟信号输出部20A。增益控制信号生成部30A包括多个基本电流源单元31A-1 31A_n，各基本电流 源单元包括差动晶体管和设置为差动晶体管的电流源的晶体管。基本电流源单元31A-1 31A-n通过第一电流源晶体管的栅极接收对应于公共的参考电流的偏置电压。在基于电源型DA转换器10A中，基本电流源单元31A-1 31A_n由PM0S晶体管 形成。增益控制信号生成部30A也包括选择线L31A、非选择线NL31A以及用作IV转换电 路的二极管接法的PM0S晶体管DP31和NM0S晶体管DN31。NM0S晶体管DN31对应于第一二极管接法晶体管。增益控制信号生成部30A的基本电流源单元31A-1 31A_n具有共同的结构。具体地说，各基本电流源单元31A(_1 -n)包括PM0S晶体管PT31 PT33。PM0S晶体管PT31形成电流源晶体管。PM0S晶体管PT32和PM0S晶体管PT33通过在源极彼此连接来形成差动晶体管。在基本电流源单元31A中，PM0S晶体管PT31的源极连接至电源Vdd，其漏极连接 至PM0S晶体管PT32和PM0S晶体管PT33的源极。PM0S晶体管PT32的漏极连接至非选择线NL31A，该非选择线连接至校正电流放大 电路40A。PM0S晶体管PT33的漏极连接至选择线L31A。
选择线L31A连接至NMOS晶体管DN31的漏极和栅极，该连接节点连接至模拟信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21Α-Π的电流源晶体管的栅极。具体地说，第一电流镜像电路CMR21A由增益控制信号生成部30A的NMOS晶体管 DN31以及模拟信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21A_n的电流源NMOS晶体管 NT21形成。在基本电流源单元31A-1 31Α-Π中，PMOS晶体管PT31的栅极共同连接至在用 作IV转换电路的PMOS晶体管DP31处的参考电压Vref的供给线LVB12A。PMOS晶体管PT32的栅极连接至信号Gin的供给线，PMOS晶体管PT33的栅极连接 至信号Gin的反相信号xGin的供给线。PMOS晶体管DP31的源极连接至电源Vdd，其漏极和栅极连接至参考电流Iref的 供给线。该连接节点(栅极)连接至基本电流源单元31A-1 31Α-Π的PMOS晶体管PT31 的栅极。在基本电流源单元31A-1 31A-n中，作为差动晶体管的晶体管之一的PMOS晶体 管PT33的漏极共同连接至选择线L31A，其他PMOS晶体管PT32的漏极共同连接至非选择线 NL31A。根据来自增益解码器60A的解码信息来选择设置为基本电流源单元31A-1 31A-n中的差动晶体管的晶体管之一的PMOS晶体管PT33。将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生在选择线L31A中流动的增益 电流Igain。在NMOS晶体管DN31中将增益电流Igain转换为电压信号，并输出至模拟信号 输出部20A。根据来自增益解码器60A的解码信息来选择基本电流源单元31A-1 31A_n中的 其他PMOS晶体管PT32。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择线 NL31A提供给校正电流放大电路40A的非选择电流Igainjiiinus。校正电流放大电路40A通过非选择线NL31A接收非选择电流Igainjiiinus，并生成 用于精确地弥补由于增益控制信号生成部30A中的增益设置变化而引起的电流波动的量 的校正电流Icorct。 校正电流放大电路40A将生成的校正电流Icorct通过校正电流线LICl IA提供给 位于模拟信号输出部20A的非选择输出线NL021A和电源Vdd之间的节点。通过校正电流放大电路40A，用于精确地弥补由于增益设置变化而引起的电流波 动的量的校正电流Icorct被加入到非输出电流Irampjiiinus中。这样，无论在何种增益设 置下都使模拟信号输出部20A和校正电流放大电路40A中的总消耗电流保持恒定。相应地，无论在何种增益设置下都使DA转换器IOA的整体电流保持恒定。校正电流放大电路40A包括NMOS晶体管DN41 (IV转换电路)、电流源NMOS晶体管 NT41以及输出NMOS晶体管NT42。NMOS晶体管DN41为二极管接法，并具有与增益控制信号生成部30A的NMOS晶体 管DN31等效的功能。NMOS晶体管NT41具有与模拟信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21A_n 的电流源NMOS晶体管NT21等效的功能。
NM0S晶体管NT42具有与模拟信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21A_n 的差动晶体管中的NM0S晶体管NT22或NM0S晶体管NT23等效的功能。在校正电流放大电路40A中，NM0S晶体管NT41和NT42的并列的数量设置为模拟 信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21A-n的数量n。NM0S晶体管DN41对应于第二二极管接法晶体管。NM0S晶体管NT41对应于第二 电流源晶体管。NM0S晶体管NT42对应于输出晶体管。NM0S晶体管DN41的漏极和栅极连接至非选择线NL31A，其源极连接至地线GND。NM0S晶体管DN41的栅极连接至偏置电压Vbias2的供给线LVB13A。n个NM0S晶体管NT41的源极连接至地线GND，其漏极连接至NM0S晶体管NT42的 源极。n个NM0S晶体管NT41的栅极共同连接至与NM0S晶体管DN41的栅极相连的偏置 电压Vbias2的供给线LVB13A。n个NM0S晶体管NT42的栅极共同连接至电源Vdd。具体地说，n个NM0S晶体管NT42的栅极被保持在电源电位，因此处于导通状态。n个NM0S晶体管NT42的漏极共同连接至校正电流线LIC11A的一端。校正电流 线LIC11A的另一端连接至模拟信号输出部20A的输出电阻R21A的一端，并且连接至位于 非选择输出线NL021A和电源Vdd之间的节点。在校正电流放大电路40A中，第二电流镜像电路CMR41A由二极管接法的NM0S晶 体管DN41以及n个NM0S晶体管NT41形成。第二电流镜像电路CMR41A具有与第一电流镜像电路CMR21A的输入输出电流镜像 比相一致的电流镜像比。注意，如上所述，电流镜像电路CMR21A由增益控制信号生成部30A的NM0S晶体管 DN31以及模拟信号输出部20A中的基本电流源单元21A-1 21A_n的电流源NM0S晶体管 NT21形成。S卩，校正电流放大电路40A以与由NM0S晶体管DN31和基本电流源单元21A-1 2 lA-n的电流源NM0S晶体管NT21形成的电流镜像电路CMR21A相同的电流镜像比执行电流 放大。关于应用了本实施例的校正电流放大电路40A的DA转换器10A的功耗和其他特 征的论述基本上与参照图4A和图4B 图6A和图6B的第一实施例中所描述的DA转换器 10中的论述相同。因此，具体细节将不作进一步的描述。下面描述根据上述配置的操作。在增益控制信号生成部30A中，根据来自增益解码器60A的解码信息(增益设置 值)来选择基本电流源单元31A-1 31A-n的差动晶体管中的PM0S晶体管PT33。作为响应，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生流入选择线L31A 的增益电流Igain。然后在NM0S晶体管DN31中将增益电流Igain转换为电压信号，并输出 至模拟信号输出部20A。根据来自增益解码器60A的解码信息来选择基本电流源单元31A-1 31A_n中的 其他PM0S晶体管PT32。
这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择线 NL31A提供给校正电流放大电路40A的非选择电流Igainjiiinus。在模拟信号输出部20A中，根据用于数字输入信号DIll的计数器解码器50A的解 码信息来选择基本电流源单元21A-1 21Α-Π的差动晶体管中的NMOS晶体管NT23。
具体地说，对输入至计数器解码器50A的时钟进行计数，基于该计数值来确定所 选电流源单元的数量，并选择差动晶体管的NMOS晶体管NT23。作为响应，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生流入选择输出线 L021A的输出电流Iramp。然后通过输出电阻R21A将电流Iramp转换为电压信号，并从节 点ND21A中输出。根据来自计数器解码器50A的解码信息来选择基本电流源单元21A-1 21A_n中 的其他NMOS晶体管NT22。这种情况下，将所选定的基本电流源单元的电流输出相加以产生通过非选择输出 线NL021A流入电源Vdd的非输出电流Iramp_minus。校正电流放大电路40A通过非选择线NL31A接收非选择电流Igainjiiinus，并生成 用于精确地弥补由于增益控制信号生成部30A中的增益设置变化而引起的电流波动的量 的校正电流Icorct。校正电流放大电路40A将生成的校正电流Icorct通过校正电流线LICl IA提供给 位于模拟信号输出部20A的非选择输出线NL021A和电源Vdd之间的节点。因此，利用来自校正电流放大电路40A的校正电流Icorct对非输出电流Iramp_ minus进行校正。通过校正电流放大电路40A，将用于精确地弥补由于增益设置变化而引起的电流 波动的量的校正电流Icorct加入到非输出电流Iramp_minus中。这样，无论在何种增益设置下都使模拟信号输出部20A和校正电流放大电路40A 中的总消耗电流保持恒定。因此，无论在何种增益设置下都使DA转换器IOA的整体电流保持恒定。第一实施例中描述的效果同样可以在第二实施例中获得。具有这种效果的DA转换器10和DA转换器IOA可以用作固态摄像器件的DA转换
ο对本实施例的DA转换器并未做出具体限定，例如可以适用于设置有列平行AD转 换器的CMOS图像传感器。3.第三实施例[固态摄像器件的整体示例配置]图8是说明根据本发明的第三实施例的安装有列平行ADC的固态摄像器件(CMOS 图像传感器)的示例配置的方块图。图9是具体说明图8所示的安装有列平行ADC的固态摄像器件(CMOS图像传感 器)中ADC组的方块图。如图8和图9所示，固态摄像器件100包括像素部110(摄像部)、垂直扫描电路 120、水平传输扫描电路130、时序控制电路140以及ADC组150 (像素信号读出部)。固态摄像器件100还包括DAC/偏置电路160 (包括DA转换器161)、放大电路(S/A) 170、信号处理电路180以及线存储器190。这些构成元件中，像素部110、垂直扫描电路120、水平传输扫描电路130、ADC组 150、DAC/偏置电路160以及放大电路(S/A)170以模拟电路形成。时序控制电路140、信号处理电路180以及线存储器190以数字电路形成。在像素部110中，包括光电二极管和像素放大器的像素以矩阵排列(以行和列排 列)。图10是说明根据本实施例的具有四个晶体管的CMOS图像传感器像素的示意图。像素电路101A包括例如作为光电转换元件的光电二极管111。像素电路101A仅包括作为光电转换元件的单个光电二极管111。像素电路101A包括用于单个光电二极管111的四个晶体管传输晶体管112(传 输元件)、复位晶体管113 (复位元件)、放大晶体管114以及选择晶体管115。光电二极管111根据光量将入射光光电转换为电荷(此处为电子)。传输晶体管112连接在光电二极管111和作为输出节点的浮动扩散部 FD(Floating Diffusion)之间。传输晶体管112通过传输控制线LTx在栅极(传输栅极)接收驱动信号TG，作为 响应，将光电二极管111中经过光电转换的电子传输至浮动扩散部FD。复位晶体管113连接在电源线LVDD和浮动扩散部FD之间。复位晶体管113通过复位控制线LRST在栅极接收复位信号RST，作为响应，将浮动 扩散部FD的电位复位为电源线LVDD的电位。浮动扩散部FD连接至放大晶体管114的栅极。放大晶体管114通过选择晶体管 115连接至垂直信号线116，从而与像素部之外的恒流源一起构成源极跟随器。响应于通过选择控制线LSEL提供给选择晶体管115的栅极的控制信号(地址信 号或选择信号)，选择晶体管115被导通。当选择晶体管115被导通时，放大晶体管114将浮动扩散部FD的电位放大，并将 根据该放大电位的电压输出至垂直信号线116。通过垂直信号线116将来自各像素的输出 电压发送至ADC组150 (像素信号读出电路)。对于单行像素，这些操作可以同时操作，这是因为，例如传输晶体管112、复位晶体 管113以及选择晶体管115的栅极以行为单位连接在一起。像素部110的复位控制线LRST、传输控制线LTx以及选择控制线LSEL以像素阵列 的行为单位布设为一组。复位控制线LRST、传输控制线LTx以及选择控制线LSEL由设置为像素驱动部的垂 直扫描电路120驱动。在固态摄像器件100中设置有时序控制电路140、垂直扫描电路120以及水平传 输扫描电路130，所述时序控制电路140被设置为控制电路以生成用于依次读出像素部110 的信号的内部时钟，所述垂直扫描电路120用于控制行地址和行扫描，所述水平传输扫描 电路130用于控制列地址和列扫描。时序控制电路140生成像素部110、垂直扫描电路120、水平传输扫描电路130、ADC 组(列ADC电路)150、DAC/偏置电路160、信号处理电路180以及线存储器190中进行的
信号处理所必需的时序信号。
像素部110例如利用线快门(line shutter)通过光子累积和释放以像素行为单位执行视频和屏幕图像的光电转换，并将模拟信号VSL输出至ADC组。在ADC组150中，像素部110的模拟输出被提供给与APGA兼容的集成ADC，也被提 供给各ADC块(各列部)中的数字CDS，所述集成ADC应用了来自DA转换器(DAC) 161的斜 坡信号，ADC组150输出多位数字信号。图11是表示由图8和图9中的DA转换器生成的斜坡波形(RAMP)以及ADC的操 作时序的示意图。ADC组150包括以多个列设置的多个ADC。DA转换器161生成如图11所示的阶梯状斜坡波形(RAMP)的参考电压Vslop。各ADC包括比较器151，该比较器151用于将参考电压Vslop与通过垂直信号线 116从各行像素中获得的模拟信号(电位VSL)进行比较。进一步地，各ADC包括对比较时间进行计数的计数器152和保存计数结果的锁存 器(存储器)153。ADC组150具有k位数字信号转换功能，并形成设置为分别对应于垂直信号线(列 线)的列平行ADC块。各锁存器153的输出连接至例如k位宽度的水平传输线LTRF。同样设置有对应于水平传输线LTRF的k个放大电路170以及信号处理电路180。下面将详细介绍比较器151的具体结构和功能。在ADC组150中，各列中设置的比较器151将读入到垂直信号线116中的模拟信 号(电位VSL)与参考电压Vslop (具有以特定斜率线性变化的倾斜波形的斜坡信号RAMP) 进行比较。此时，设置在每列中的计数器152与比较器151 —样也开始工作，由于斜坡波形的 斜坡信号RAMP(电位Vslop)与计数器值之间的一对一的变化，将垂直信号线116的电位 VSL转换为数字信号。在ADC中，将参考电压Vslop (斜坡信号RAMP)的变化转换为时间的变化，在某一 周期(时钟)内对该时间进行计数，以将该时间转换为数字值。一旦模拟信号VSL和斜坡信号RAMP (参考电压Vslop)相交，比较器151的输出就 翻转，此时，停止向计数器152输入时钟，或者向计数器152输入被暂停的时钟，以完成AD转换。在AD转换时段终止之后，水平传输扫描电路130将保存在锁存器153中的数据传 输至水平传输线LTRF，并通过放大电路170将该数据输入至信号处理电路180。在预定的 信号处理后，产生二维图像。为了保证传输速率，水平传输扫描电路130对几个通道执行同时的并行传输。时序控制电路140生成各个块中进行的信号处理所必需的时序，所述各个块包括 像素部110和ADC组150。后级的信号处理电路180对来自存储于线存储器190中的信号中的垂直线缺陷或 者点缺陷进行校正，并且进行信号箝位或者进行包括并串转换、压缩、编码、相加、平均和间 歇操作在内的各种数字信号处理。线存储器190用于存储以像素行为单位进行发送的数字信号。
在本实施例的固态摄像器件100中，信号处理电路180的数字输出被发送为ISP 或者基带LSI的输入。下面根据上述配置操作进行描述。在P相，DA转换器161生成参考电压Vslop。在列处理电路(ADC) 150中，各列中设置的比较器151将读入垂直信号线116的模 拟信号电位VSL与阶梯式参考电压Vslop进行比较。此时，计数器152继续计数，一直到模拟电位VSL与参考电压Vslop的电平相交并 且比较器151的输出翻转为止，从而将垂直信号线116的电位(模拟信号)VSL转换为数字 信号(AD转换)。在AD转换中，将具有以特定斜率线性变化的斜坡波形的参考电压Vslop的变化转 换为时间的变化，在某一周期(时钟)内对该时间进行计数以将该时间转换为数字值。一旦模拟信号VSL和参考电压Vslop相交，比较器151的输出就翻转，此时，停止 向计数器152输入时钟CLK，以完成AD转换。针对一次读出进行两次AD转换。当将像素电路101A的复位电平读入垂直信号线116(P相读出)时，进行第一次AD转换。P相复位电平包含像素差异。当将经过像素电路101A中的光电转换的信号读入垂直信号线116(D相读出)时， 进行第二次AD转换。D相也包含像素差异。因此，通过在P相和D相转换的结果中执行(D相-P相)可 以实现相关双采样(⑶S)。转换为数字信号的信号通过水平传输线LTRF从水平(列)输出扫描电路130被 依次读入放大电路170，并最终被输出。 这就完成了列并行输出处理。根据第三实施例的作为固态摄像器件的CMOS图像传感器100将第一实施例或者 第二实施例的DA转换器用作向AD转换器(ADC)提供参考电压的DA转换器(DAC) 161。因此，无论在何种增益设置下固态摄像器件都可以使DA转换器161的消耗电流保
持恒定。由于在增益切换时不存在电流波动，可以减少用于实现增益切换时DA转换器的 稳定操作的设置时间。这种效果在为各次扫描进行增益切换的系统中尤为突出，比如目前所描述的系统。进一步地，由于电源电路系统可实现窄带操作，因此可以减少电源噪声。随着AD 转换中噪音的减少，可以提高拍摄到的图像的质量。具有这些效果的固态摄像器件可以用作数码相机和摄像机的摄像器件。4.第四实施例[相机系统的示例配置]图12是说明应用了根据本发明的一种实施例的固态摄像器件的相机系统的示例 配置的示意图。
如图12所示，相机系统200包括采用了根据本发明的一种实施例的固态摄像器件 100的摄像器件210。相机系统200包括将入射光引入摄像器件210 (形成拍摄图像)的像素区域的光 学系统。例如，提供了在摄像区形成入射光(图像光)的图像的透镜220。
相机系统200也包括驱动摄像器件210的驱动电路(DRV) 230和处理摄像器件210 的输出信号的信号处理电路(PRC)240。驱动电路230包括产生多种时序信号并以预定的时序信号驱动摄像器件210的时 序发生器(未标示)，该多种时序信号包括启动脉冲和时钟脉冲，该启动脉冲和时钟脉冲用 于驱动包括在摄像器件210中的电路。信号处理电路240对摄像器件210的输出信号执行预定的信号处理。将在信号处理电路240中处理过的图像信号存储在例如存储器等存储介质中。将 存储在存储介质中的图像信息利用打印机等设备硬拷贝出来。将在信号处理电路240中处 理过的图像信号作为动态图像显示在例如液晶显示器等显示器上。如上所述，通过将固态摄像器件100作为摄像器件210安装在例如数字静物相机 等摄像装置中可以实现高分辨率相机。本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求及其等同物的范围内，根据 设计需要和其它因素可出现各种变化、组合、子组合和替代。
权利要求
一种数模转换器，其包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制信号以生成对应于数字输入信号的值的输出电流和非输出电流，并输出通过对所述输出电流进行电流电压转换而产生的模拟信号，并使所述非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电流，并通过对所述增益电流进行电流电压转换来生成所述增益控制信号，并将所述增益控制信号提供给所述模拟信号输出部；以及校正电流生成部，其基于所述增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于所述增益控制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使所述校正电流流向所述基准电位。
2.根据权利要求1所述的数模转换器，其中，所述增益控制信号生成部的增益控制信号输出部和所述模拟信号输出部的增益 控制信号输入部构成对所述增益电流具有预定的输入输出电流镜像比的第一电流镜像电 路，并且所述校正电流生成部包括第二电流镜像电路，所述第二电流镜像电路用于根据所述非 选择电流来输出所述校正电流，并且具有与所述第一电流镜像电路的所述输入输出电流镜 像比相一致的电流镜像比。
3.根据权利要求1或2所述的数模转换器，其中，所述模拟信号输出部包括多个基本电流源单元，所述各基本电流源单元包括差 动晶体管和设置为所述差动晶体管的电流源的第一电流源晶体管，通过所述第一电流源晶 体管的控制端将所述增益控制信号以公共的偏置电压提供给所述各基本电流源单元，对应 于所述数字输入信号的值的信号被提供给所述差动晶体管的控制端，并且所述差动晶体管 通过将所选定的晶体管的输出相加来生成所述输出电流，通过将其他晶体管的输出相加来 生成所述非输出电流，所述增益控制信号生成部包括二极管接法的第一二极管接法晶体管，所述第一二极管 接法晶体管构成用于所述增益电流的电流电压转换元件并且具有共同连接至所述模拟信 号输出部中的所述基本电流源单元的所述第一电流源晶体管的所述控制端的控制端，并且所述校正电流生成部包括第二二极管接法晶体管，其对应于所述增益控制信号生成部的所述第一二极管接法晶 体管；第二电流源晶体管，其对应于所述模拟信号输出部的所述电流源晶体管；以及输出晶体管，其对应于所述差动晶体管的晶体管之一，并串联连接至所述第二电流源 晶体管，并且输出所述校正电流，所述第二二极管接法晶体管具有连接至所述第二电流源晶体管的控制端的控制端。
4.根据权利要求3所述的数模转换器，其中，所述校正电流生成部中的串联连接的所 述第二电流源晶体管和所述输出晶体管从数量上对应于所述模拟信号输出部中的基本电 流源单元并列设置，并且所述校正电流生成部将所述输出晶体管的输出相加以产生所述输 出校正电流。
5.根据权利要求1 4任一项所述的数模转换器，其中，所述增益控制信号生成部包括多个基本电流源单元，所述各基本电流源单元包括差动晶体管和设置为所述差动晶体管的 电流源的晶体管，通过所述电流源晶体管的控制端将公共的偏置电压提供给所述各基本电 流源单元，并且对应于所述数字增益控制信号的值的信号被提供给所述差动晶体管的控制 端，所述差动晶体管通过将所选定的晶体管的输出相加来生成所述增益电流，通过将其他 晶体管的输出相加来生成所述非选择电流。
6.一种固态摄像器件，其包括像素部，在所述像素部中，多个执行光电转换的像素呈行和列设置； 像素信号读出电路，其以像素为单位从所述像素部中读取像素信号；以及 数模转换器，其生成对应于所提供的数字信号的斜坡波的参考电压， 所述像素信号读出电路包括多个比较器，其分别对应于所述像素的各列，并用于接收所述斜坡波的参考电压，并对 所述参考电压与从所述各列像素中读出的模拟信号电位进行比较；以及多个锁存器，其设置为分别对应于所述比较器和所述像素的各列，并用于对所述对应 的比较器的比较时间进行计数，其工作方式为一旦所述比较器的输出发生翻转就停止计数 并保存该计数值，所述数模转换器包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制信号以生成对应于数字输 入信号的值的输出电流和非输出电流，并输出对所述输出电流进行电流电压转换而产生的 模拟信号，并使所述非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电 流，并通过对所述增益电流进行电流电压转换来生成所述增益控制信号，并将所述增益控 制信号提供给所述模拟信号输出部；以及校正电流生成部，其基于所述增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于 所述增益控制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使所述 校正电流流向所述基准电位。
7.一种相机系统，其包括 固态摄像器件；以及光学系统，其在所述固态摄像器件上形成拍摄图像， 所述固态摄像器件包括像素部，在所述像素部中，多个执行光电转换的像素呈行和列设置； 像素信号读出电路，其以像素为单位从所述像素部中读取像素信号；以及 数模转换器，其生成对应于所提供的数字信号的斜坡波的参考电压， 所述像素信号读出电路包括多个比较器，其分别对应于所述像素的各列，并用于接收所述斜坡波的参考电压，并对 所述参考电压与从所述各列像素中读出的模拟信号电位进行比较；以及多个锁存器，其设置为分别对应于所述比较器和所述像素的各列，并用于对所述对应 的比较器的比较时间进行计数，其工作方式为一旦所述比较器的输出发生翻转就停止计数 并保存该计数值，所述数模转换器包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制信号并根据数字输入信号 的值来生成输出电流和非输出电流，并输出对所述输出电流进行电流电压转换而产生的模 拟信号，并使所述非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其根据数字增益控制信号的值来生成增益电流和非选择电流， 并通过对所述增益电流进行电流电压转换来生成所述增益控制信号，并将所述增益控制信 号提供给所述模拟信号输出部；以及校正电流生成部，其基于所述增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于 所述增益控制信号生成部中的增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使所述 校正电流流向所述基准电位。
全文摘要
本发明提供了一种DA转换器，其包括模拟信号输出部，其响应于被提供用于调节增益的增益控制信号以生成对应于数字输入信号的值的输出电流和非输出电流，输出对输出电流进行电流电压转换而产生的模拟信号，并使非输出电流流向基准电位；增益控制信号生成部，其生成对应于数字增益控制信号的值的增益电流和非选择电流，并通过对增益电流进行电流电压转换来生成增益控制信号，并将增益控制信号提供给模拟信号输出部；以及校正电流生成部，其基于增益控制信号生成部的非选择电流来生成用于弥补由于增益设置变化而引起的电流波动的量的校正电流，并使校正电流流向基准电位。本发明无论在何种增益设置下都有利于将消耗电流保持恒定。
文档编号H04N5/378GK101873140SQ201010147338
公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年4月24日
发明者中山秀男 申请人:索尼公司