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公開番号2024109530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-14
出願番号2024007829
出願日2024-01-23
発明の名称比較器及びそれを含むイメージセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H04N 25/78 20230101AFI20240806BHJP(電気通信技術)
要約【課題】オートゼロレベルを調節する比較器及びそれを含むイメージセンサを提供する。
【解決手段】比較器210は、第1入力ノードINPに連結される第1入力トランジスタMN11、第2入力ノードINNに連結される第2入力トランジスタMN12、第1入力トランジスタMN11に連結される第1ロードトランジスタMP11および第1シフトトランジスタMP13、第2入力トランジスタMN12に連結される第2ロードトランジスタMP12および第2シフトトランジスタMP14を備え、さらに、第1、第2ロードトランジスタMP11、MP12にそれぞれ並列に連結される第1、第2ボトムスイッチSWB1、SWB2、第1、第2シフトトランジスタMP13、MP14にそれぞれ並列に連結される第1、第2トップスイッチSWT1、SWT2を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
比較器であって、
第１入力ノードに連結されるゲートを含む第１入力トランジスタと、
第２入力ノードに連結されるゲートを含む第２入力トランジスタと、
前記第１入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第１ロードトランジスタと、
前記第２入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第２ロードトランジスタと、
前記第１ロードトランジスタのソースに連結されるドレインを含む第１シフトトランジスタと、
前記第２ロードトランジスタのソースに連結されるドレインを含む第２シフトトランジスタと、
前記第１ロードトランジスタに並列に連結される第１ボトムスイッチと、
前記第２ロードトランジスタに並列に連結される第２ボトムスイッチと、
前記第１シフトトランジスタに並列に連結される第１トップスイッチと、
前記第２シフトトランジスタに並列に連結される第２トップスイッチと、を備えることを特徴とする比較器。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記第１入力ノードと前記第１入力トランジスタのドレインとを連結する第１オートゼロスイッチと、
前記第２入力ノードと前記第２入力トランジスタのドレインとを連結する第２オートゼロスイッチと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の比較器。
【請求項３】
前記第１ロードトランジスタのしきい電圧よりも前記第１シフトトランジスタのしきい電圧が高いことを特徴とする請求項１に記載の比較器。
【請求項４】
前記比較器は、第１オートゼロ区間、第１比較区間、第２オートゼロ区間、及び第２比較区間で動作し、
前記第１オートゼロ区間、前記第１比較区間、及び前記第２比較区間では、前記第１トップスイッチ及び前記第２トップスイッチがターンオンされ、前記第１ボトムスイッチ及び前記第２ボトムスイッチがターンオフされることを特徴とする請求項１に記載の比較器。
【請求項５】
前記比較器は、第１オートゼロ区間、第１比較区間、第２オートゼロ区間、及び第２比較区間で動作し、
前記第２オートゼロ区間では、前記第１トップスイッチ及び前記第２トップスイッチがターンオフされ、前記第１ボトムスイッチ及び前記第２ボトムスイッチがターンオンされることを特徴とする請求項１に記載の比較器。
【請求項６】
前記比較器は、第１オートゼロ区間、第１比較区間、第２オートゼロ区間、及び第２比較区間で動作し、
前記第１オートゼロ区間、前記第１比較区間、前記第２オートゼロ区間、及び前記第２比較区間以外の区間では、前記第１トップスイッチ、前記第２トップスイッチ、前記第１ボトムスイッチ、及び前記第２ボトムスイッチがターンオンされることを特徴とする請求項１に記載の比較器。
【請求項７】
複数のピクセルを含むピクセルアレイと、
ランプ信号を生成するランプ信号生成器と、
前記ピクセルアレイから出力されるピクセル信号をデジタル信号に変換する、比較器及びカウンタを含むアナログ－デジタル変換回路と、を備え、
前記比較器は、
前記ランプ信号を受信するゲートを含む第１入力トランジスタと、
前記ピクセル信号を受信するゲートを含む第２入力トランジスタと、
前記第１入力トランジスタの一端に連結される第１ロードトランジスタと、
前記第２入力トランジスタの一端に連結される第２ロードトランジスタと、
前記第１入力トランジスタのゲートに連結されるゲートを含み、前記第１ロードトランジスタの一端に連結される第１シフトトランジスタと、
前記第２入力トランジスタのゲートに連結されるゲートを含み、前記第２ロードトランジスタの一端に連結される第２シフトトランジスタと、を含み、
第１スイッチング信号及び第２スイッチング信号によって前記第１ロードトランジスタ及び前記第１シフトトランジスタが選択的に動作し、
前記第１スイッチング信号及び前記第２スイッチング信号によって前記第２ロードトランジスタ及び前記第２シフトトランジスタが選択的に動作することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項８】
前記第１ロードトランジスタのソースと前記第１シフトトランジスタのドレインとが連結され、
前記第２ロードトランジスタのソースと前記第２シフトトランジスタのドレインとが連結されることを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記比較器は、
前記第１ロードトランジスタに並列に連結されて前記第１スイッチング信号によってスイッチングされる第１ボトムスイッチと、
前記第２ロードトランジスタに並列に連結されて前記第１スイッチング信号によってスイッチングされる第２ボトムスイッチと、
前記第１シフトトランジスタに並列に連結されて前記第２スイッチング信号によってスイッチングされる第１トップスイッチと、
前記第２シフトトランジスタに並列に連結されて前記第２スイッチング信号によってスイッチングされる第２トップスイッチと、を含むことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記第１ロードトランジスタのドレインと前記第１シフトトランジスタのドレインとが連結され、
前記第２ロードトランジスタのドレインと前記第２シフトトランジスタのドレインとが連結されることを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに関し、より詳細には、比較器及びそれを含むイメージセンサに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサ（ｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒ）は、対象物の２次元的又は３次元的イメージをキャプチャ（ｃａｐｔｕｒｅ）する装置である。イメージセンサは、対象物から反射する光の強度によって反応する光電変換素子を用いて対象物のイメージを生成する。最近、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）技術が発展するにつれて、ＣＭＯＳを用いたＣＭＯＳイメージセンサが広く使用されている。ＣＭＯＳイメージセンサでは、ピクセルのリセットノイズを除去するために、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ）技術を使用する。イメージの品質向上のために、ＣＤＳ技術を用いたアナログ－デジタル変換回路の高い性能が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１３７１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、オートゼロレベルを調節する比較器及びそれを含むイメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による比較器は、第１入力ノードに連結されるゲートを含む第１入力トランジスタと、第２入力ノードに連結されるゲートを含む第２入力トランジスタと、前記第１入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第１ロードトランジスタと、前記第２入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第２ロードトランジスタと、前記第１ロードトランジスタのソースに連結されるドレインを含む第１シフトトランジスタと、前記第２ロードトランジスタのソースに連結されるドレインを含む第２シフトトランジスタと、前記第１ロードトランジスタに並列に連結される第１ボトムスイッチと、前記第２ロードトランジスタに並列に連結される第２ボトムスイッチと、前記第１シフトトランジスタに並列に連結される第１トップスイッチと、前記第２シフトトランジスタに並列に連結される第２トップスイッチと、を備える。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるイメージセンサは、複数のピクセルを含むピクセルアレイと、ランプ信号を生成するランプ信号生成器と、前記ピクセルアレイから出力されるピクセル信号をデジタル信号に変換する、比較器及びカウンタを含むアナログ－デジタル変換回路と、を備え、前記比較器は、前記ランプ信号を受信するゲートを含む第１入力トランジスタと、前記ピクセル信号を受信するゲートを含む第２入力トランジスタと、前記第１入力トランジスタの一端に連結される第１ロードトランジスタと、前記第２入力トランジスタの一端に連結される第２ロードトランジスタと、前記第１入力トランジスタのゲートに連結されるゲートを含み、前記第１ロードトランジスタの一端に連結される第１シフトトランジスタと、前記第２入力トランジスタのゲートに連結されるゲートを含み、前記第２ロードトランジスタの一端に連結される第２シフトトランジスタと、を含み、第１スイッチング信号及び第２スイッチング信号によって前記第１ロードトランジスタ及び前記第１シフトトランジスタが選択的に動作し、前記第１スイッチング信号及び前記第２スイッチング信号によって前記第２ロードトランジスタ及び前記第２シフトトランジスタが選択的に動作する。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による比較器は、第１入力ノードに連結されるゲートを含む第１入力トランジスタと、第２入力ノードに連結されるゲートを含む第２入力トランジスタと、前記第１入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第１ロードトランジスタと、前記第２入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第２ロードトランジスタと、前記第１入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第１シフトトランジスタと、前記第２入力トランジスタのドレインに連結されるドレインを含む第２シフトトランジスタと、前記第１ロードトランジスタに直列に連結される第１トップスイッチと、前記第２ロードトランジスタに直列に連結される第２トップスイッチと、前記第１シフトトランジスタに直列に連結される第１ボトムスイッチと、前記第２シフトトランジスタに直列に連結される第２ボトムスイッチと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、別途のトランジスタ構成が追加駆動されることによる寄生キャパシタンスの大きさが増加することを防止し、比較器の帯域幅を増加させることができる。また、比較器に含まれるシフトトランジスタ及びロードトランジスタの特性を調節することで、オートゼロレベルを多様に調節することができる。更に比較器の帯域幅を意図的に低めるように調節することで、比較器動作に及ぼすノイズによる影響を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態によるイメージセンサを示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルに連結されるＡＤＣを示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるピクセルの一例を示す回路図である。
本発明の一実施形態によるピクセルの動作を説明するための図である。
本発明の一実施形態による比較器の一例を示す回路図である。
本発明の一実施形態による比較器に入力される信号のタイミング図である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態による比較器のオートゼロレベルを説明するための表である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の動作を説明するための回路図である。
本発明の一実施形態によるＡＤＣに含まれる第２比較器の一例を示す回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の他の例を示す回路図である。
本発明の一実施形態による比較器の他の例を示す回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサを示す概路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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