CN114915742B 图像传感器及其操作方法以及模数转换器 （爱思开海力士有限公司）

US2016309099A1,2016.本申请涉及图像传感器及其操作方法以及比较操作中将第一标签的像素信号和第二标签零操作中接收斜坡电压以及基于第一标签的像素信号与第二标签的像素信号之间的比较结果收斜坡电压以及第一标签的像素信号和第二标2运算放大器，该运算放大器在比较操作中将所述第一标签的像素信模数转换操作中接收所述斜坡电压以及所述第一标签的像素信号和所述第二标签的像素在所述第一标签的像素信号被施加到所述运算放大器的正输入端子和负输入端子时，在所述运算放大器被自动归零之后，随着所述第一标签的像号的电压电平和所述第二标签的像素信号的电压电3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述运算放大器的所述自动归零操作在a)所述所选像素信号被施加到所述运算放大器的负输入端子并且b)所述斜坡电压4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述运算放大器的所述模数转换操作所述斜坡电压被施加到所述运算放大器的正输5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，在所述运算放大器的所述模数转换操作第一转移晶体管，该第一转移晶体管响应于转移信号而将所述第一选择晶体管，该第一选择晶体管响应于第一选择信号而将3第二转移晶体管，该第二转移晶体管响应于转移信号而将所述第二选择晶体管，该第二选择晶体管响应于第二选择信号而将多个开关，所述多个开关将所述第一标签的像素信号述斜坡电压选择性地施加到所述运算放大器的正输入端子和负输将第一标签的像素信号的电平和第二标签的像素信号的基于斜坡电压以及作为所述第一标签的像素信号的电平和所述第二标签的像素信号执行比较操作，该比较操作包括将所述第一标签的像素信号其中，在将所述第一标签的像素信号的电平和所述第二标在所述第一标签的像素信号被施加到所述运算放大器的正输入端子和负输入端子时，在所述运算放大器被自动归零之后，随着所述第一标签的像号的电压电平和所述第二标签的像素信号的电压电在a)所述所选像素信号被施加到所述运算放大器的负输入端子并且b)所述斜坡电压所述斜坡电压被施加到所述运算放大器的正输运算放大器，该运算放大器在比较操作中将第一电压和第二电压4在所述第一电压被施加到所述运算放大器的正输入端子和负在所述运算放大器被自动归零之后，随着所述第一电压被施加到在a)所述所选电压被施加到所述运算放大器的负输入端子并且b)所述斜坡电压被施所述斜坡电压被施加到所述运算放大器的正输5的光源照射光并测量光被对象反射并返回所花(tab)A的像素和标签B的像素检测反射光并且获得通过对标签A的像素信号进行模数转换而获得的值与通过对标签B的像素信号进行模数转换而获得的值之间的差来测量到对象的[0005]由于TOF的间接方法需要用于对标签A的像素信号进行模数转换的模数转换器和一标签的像素信号的电平和第二标签的像素信号的电平彼此比较的结果选择的像素信号6[0012]图3是示出图1所示的图像传感器100的自动归零操作区段AZ的操作和模数转换区同的标号贯穿本发明的各种附图和实施方式表示相一重置晶体管112可响应于重置信号RX将电源电压传送至节点A。第一转移晶体管113可响应于转移信号TX将节点A和第一浮置扩散节点FDA彼此电连接。第一浮置扩散节点FDA可以是累积与第一光电检测器111所检测的光对应的电荷或与初始化电压对应的电荷的节点。第一电容器114可联接到第一浮置扩散节点FDA。第一驱动晶体管115可包括联接到第一浮于选择信号SX将从第一驱动晶体管115传送的电流传送至输出与像素110关联的第一标签[0019]第二标签的像素120可在信号MIXB被启用的区段中检测光。信号MIXA和信号MIXB7体管126。第二光电检测器121可执行光电转换功能。第二光电检测器121可使用光电二极重置信号RX将电源电压传送至节点B。第二转移晶体管123可响应于转移信号TX将节点B和第二浮置扩散节点FDB彼此电连接。第二浮置扩散节点FDB可以是累积与第二光电检测器二浮置扩散节点FDB。第二驱动晶体管125可包括联接到第二浮置扩散节点FDB的栅极以及管125传送的电流传送至输出与像素120关联的第二标签的像素信号VB[0020]第一像素信号输出单元130可从输出第一标签的像素信号VA_PXL的节点吸收(sink)恒定电流。第一标签的像素信号VA_PXL的电压电平可由从第一选择晶体管116提供(source)的电流量和第一像素信号输出单元130所吸收的电流量确定。第一像素信号输出[0021]第二像素信号输出单元140可从输出第二标签的像素信号VB_PXL的节点吸收恒定电流。第二标签的像素信号VB_PXL的电压电平由从第二选择晶体管126提供的电流量和第[0022]运算放大器150可通过电容器151和152在输入端子INN和INP处接收通过开关153平的像素信号被施加到运算放大器150的同时执行运算放大器150的自动归零操作，此后，可在像素信号VA_PXL和VB_PXL之一的具有较低电压电平的像素信号被施加到运算放大器[0023]计数器电路160可通过响应于来自运算放大器150的输出端子OUTP的信号对计数时钟CNT_CLK进行计数来生成数字代码DOUT。计数器电路160和运算放大器150可被称为模8[0024]开关控制电路170可生成用于控制开关153至159的控制信号PS1至PS5和RS。开关控制电路170可使用控制信号PS1至PS5和RS来控制开关153至159的开/关。开关控制电路170可使用输出端子OUTP的信号来生成控制信号PS1至P[0025]图像传感器100的操作区段可在功能上分成比较操作区段、自动归零操作区段和[0026]图2是示出图1所示的图像传感器100的比较操作区段中的操作的时序图。在比较素信号VA_PXL可通过电容器151和152施加到输入端子INN和INP。另外，由于开关158和159以使得运算放大器150可被自动归零。自动归零操作可能够使运算放大器150的两个输入端“201”可在将两个像素信号VA_PXL和VB_PXL的电压电平彼此比较之前使运算放大器150自动归零以进行准确操作。的像素信号VA_PXL的电压电平高于第二标签的像素信号VB_PXL的电压电平。与图2的示例开关控制电路170可执行与像素110关联的第一标签的像素信号VA_PXL和与像素120关联的[0030]第一标签的像素信号VA_PXL的电压电平和第二标签的像素信号VB_PXL的电压电9[0032]图3是示出图1所示的图像传感器100的自动归零操作区段AZ的操作和模数转换区的比较操作区段的操作之后使用运算放大器1号VA_PXL成为所选像素信号并且第二标签的像素信号VB_PXL成为未选像素信号。换言之，可假设第一标签的像素信号VA_PXL的电压电平高于第二标签的像素信号VB_PXL的电压电[0034]在自动归零操作区段AZ中，在所选像素信号VA_PXL和斜坡电压VRAMP被施加到运签的像素信号VB_PXL之间的电压差对应的模拟电压可被转换为数字代码D以电容器151的另一端的输入端子INN的电压电平可下降(VA_PXL_VB_PXL)那么多。在一个子INP的电压电平可按照与斜坡电压VRAMP相同的形式上升然后下降。从输入端子INP的电压电平开始下降的时刻305到输入端子INP的电压变得等于输入端子INN的电压的时刻307(即，运算放大器150的输出信号OUTP从高转变为低)，计数器电路160可通过对计数时钟CNT_CLK被启用的次数进行计数来生成数字代码DOUT。数字代码DOUT可以是通过对(VA_PXL和第二标签的像素信号VB_PXL当中具有较高电压电平的像素信号)来执行运算放大器150的自动归零操作。通过在第一标签的像素信号VA_PXL和第二标签的像素信号VB_PXL当中具有较低电压电平的像素信号被施加到运算放大器150的同时执行模数转换操作，可通过单个模数转换操作对与两个像素信号VA_PXL和VB_PXL之间的电压差对应的值进行模数号是第二标签的像素信号VB_PX