計數(shù)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及圖像感測器件的制作方法
【專利說明】計數(shù)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及圖像感測器件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年5月7日提交的申請?zhí)枮?0-2014-0054338的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]各種示例性實施例涉及半導體設(shè)計技術(shù)，且更具體而言，涉及一種計數(shù)器、一種包括該計數(shù)器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及一種包括該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的圖像感測器件。
【背景技術(shù)】
[0004]圖像傳感器利用半導體對入射光的反應的特性來捕獲圖像。圖像傳感器被分類為電荷耦合器件(CXD)類型和CMOS圖像傳感器(CIS)類型。近來，CIS類型的圖像傳感器由于直接將模數(shù)控制電路集成在單個集成電路(IC)中的優(yōu)點而流行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]各種示例性實施例針對一種能夠在累積計數(shù)操作期間交替地對斜坡部分的前部和后部進行計數(shù)的計數(shù)器、包括所述計數(shù)器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的圖像感測器件。
[0006]另外，各種示例性實施例針對一種能夠進行時鐘門控的計數(shù)器、包括所述計數(shù)器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的圖像感測器件。
[0007]在一個示例性實施例中，一種計數(shù)器可以包括:采樣單元，其適于在計數(shù)保持部分期間對最低有效位(LSB)的邏輯狀態(tài)進行采樣，計數(shù)保持部分存在于第一斜坡部分與第二斜坡部分之間；以及觸發(fā)控制單元，其適于響應于時鐘和從采樣單元輸出的采樣信號，在第一斜坡部分的第二部分期間根據(jù)計數(shù)目標信號的第一電壓電平來產(chǎn)生LSB，而在第二斜坡部分的第一部分期間根據(jù)計數(shù)目標信號的第二電壓電平來產(chǎn)生LSB。
[0008]第二部分可以是參照計數(shù)目標信號的第一電壓電平的第一斜坡部分的前部和后部中的一個，而第一部分可以是參照計數(shù)目標信號的第二電壓電平的第二斜坡部分的前部和后部中的一個。
[0009]采樣單元可以包括:第一鎖存裝置，其適于在計數(shù)保持部分期間鎖存LSB ;以及第二鎖存裝置，其適于把通過第一鎖存裝置鎖存的LSB鎖存為采樣信號。
[0010]觸發(fā)控制單元可以包括:第三鎖存裝置，其適于響應于鎖存使能信號，在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間將時鐘反相并且輸出反相的時鐘，以及適于在第一斜坡部分的第一部分和第二斜坡部分的第二部分期間對時鐘的邏輯狀態(tài)進行采樣；以及LSB輸出裝置，其適于響應于包括第一輸出控制信號和第二輸出控制信號、時鐘、采樣信號和從第三鎖存裝置輸出的鎖存信號的信號來輸出LSB。
[0011]LSB輸出裝置可以包括:第一觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于第一控制信號、采樣信號和時鐘來在產(chǎn)生第一斜坡部分的第二部分期間觸發(fā)的第一觸發(fā)信號；第二觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于第二控制信號和鎖存信號來產(chǎn)生在第二斜坡部分的第一部分期間觸發(fā)的第二觸發(fā)信號；以及輸出單元，其適于響應于第一觸發(fā)信號和第二觸發(fā)信號來輸出LSB0
[0012]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以包括:第一切換器，其適于響應于第一控制信號來操作，并且在計數(shù)保持部分和第二斜坡部分期間將采樣信號作為第一觸發(fā)信號輸出；以及第一邏輯運算器，其響應于反相的第一輸出控制信號來激活，并且適于在第一斜坡部分期間將通過對采樣信號和時鐘執(zhí)行異或運算獲得的信號作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0013]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以當采樣信號具有邏輯低電平時將時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出，而當采樣信號具有高電平時將反相的時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0014]第二觸發(fā)信號發(fā)生單元可以包括:第二切換器，其適于響應于第二控制信號來操作，并且在計數(shù)保持部分期間將接地電壓作為第二觸發(fā)信號輸出；以及第二邏輯運算器，其適于響應于反相的第二輸出控制信號來激活，以及適于在第一斜坡部分和第二斜坡部分期間將通過使鎖存信號反相獲得的信號作為第二觸發(fā)信號輸出。
[0015]第二觸發(fā)信號發(fā)生單元可以在第一斜坡部分期間根據(jù)時鐘的邏輯狀態(tài)來產(chǎn)生固定的邏輯電平以作為第二觸發(fā)信號，并且在計數(shù)保持部分期間產(chǎn)生接地電壓以作為第二觸發(fā)信號。
[0016]輸出單元可以通過對第一觸發(fā)信號和第二觸發(fā)信號執(zhí)行XOR運算來輸出LSB。
[0017]計數(shù)器還可以包括:阻斷部分，其適于在計數(shù)保持部分期間阻斷LSB ;以及上有效位發(fā)生部分，其適于響應于從阻斷部分輸出的LSB來產(chǎn)生包括最高有效位(MSB)的上有效位。
[0018]在一個示例性實施例中，一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以包括:檢測器，其適于分別在第一斜坡部分和第二斜坡部分期間，基于斜坡電壓來檢測計數(shù)目標信號的第一電壓電平和第二電壓電平；以及計數(shù)器，其適于響應于從檢測器輸出的檢測信號來執(zhí)行累積計數(shù)操作，其中，計數(shù)器參照計數(shù)目標信號的第一電壓電平來對第一斜坡部分的第二部分進行計數(shù)，并且參照計數(shù)目標信號的第二電壓電平來對第二斜坡部分的第一部分進行計數(shù)。
[0019]第二部分可以是參照計數(shù)目標信號的第一電壓電平的第一斜坡部分的前部和后部中的一個，而第一部分可以是參照計數(shù)目標信號的第二電壓電平的第二斜坡部分的前部和后部中的一個。
[0020]計數(shù)器可以包括:采樣單元，其適于在存在于第一斜坡部分和第二斜坡部分之間的計數(shù)保持部分期間對最低有效位(LSB)的邏輯狀態(tài)進行采樣；觸發(fā)控制單元，其適于響應于包括時鐘和從采樣單元輸出的采樣信號的信號，來產(chǎn)生在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間觸發(fā)的LSB ;以及控制邏輯單元，其適于控制觸發(fā)控制單元以選擇第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第二部分。
[0021]采樣單元可以包括:第一鎖存裝置，其適于在計數(shù)保持部分期間鎖存LSB ;以及第二鎖存裝置，其適于將通過第一鎖存裝置鎖存的LSB鎖存為采樣信號。
[0022]觸發(fā)控制單元可以包括:第三鎖存裝置，其適于響應于鎖存使能信號，在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間將時鐘反相并且輸出反相的時鐘，以及適于在第一斜坡部分的第一部分和第二斜坡部分的第二部分期間對時鐘的邏輯狀態(tài)進行采樣；以及LSB輸出裝置，其適于響應于包括第一輸出控制信號和第二輸出控制信號、時鐘、采樣信號和從第三鎖存裝置輸出的鎖存信號的信號來輸出LSB。
[0023]LSB輸出裝置可以包括:第一觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于包括第一控制信號、采樣信號和時鐘的信號來產(chǎn)生在第一斜坡部分的第二部分期間觸發(fā)的第一觸發(fā)信號；第二觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于第二控制信號和鎖存信號來產(chǎn)生在第二斜坡部分的第一部分期間觸發(fā)的第二觸發(fā)信號；以及輸出單元，其適于響應于第一觸發(fā)信號和第二觸發(fā)信號來輸出LSB。
[0024]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以包括:第一切換器，其適于響應于第一控制信號來操作，并且在計數(shù)保持部分和第二斜坡部分期間將采樣信號作為第一觸發(fā)信號輸出；以及第一邏輯運算器，其響應于反相的第一輸出控制信號來激活，并且適于在第一斜坡部分期間將通過對采樣信號和時鐘執(zhí)行異或運算獲得的信號作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0025]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以當采樣信號具有邏輯低電平時將時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出，而當采樣信號具有邏輯高電平時將反相的時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0026]第二觸發(fā)信號發(fā)生單元可以包括:第二切換器，其適于響應于第二控制信號來操作，并且在計數(shù)保持部分期間將接地電壓作為第二觸發(fā)信號輸出；以及第二邏輯運算器，其響應于反相的第二輸出控制信號來激活，并且適于在第一斜坡部分和第二斜坡部分期間將通過將鎖存信號反相獲得的信號作為第二觸發(fā)信號輸出。
[0027]第二觸發(fā)信號發(fā)生單元可以在第一斜坡部分期間根據(jù)時鐘的邏輯狀態(tài)來產(chǎn)生具有固定的邏輯電平的第二觸發(fā)信號，以及在計數(shù)保持部分期間產(chǎn)生接地電壓以作為第二觸發(fā)信號。
[0028]輸出單元可以將對第一觸發(fā)信號和第二觸發(fā)信號執(zhí)行異或運算獲得的信號作為LSB輸出。
[0029]模數(shù)轉(zhuǎn)換器還可以包括:阻斷部分，其適于在計數(shù)保持部分期間阻斷LSB ;以及上有效位發(fā)生部分，其適于響應于從阻斷部分輸出的LSB來產(chǎn)生包括最高有效位(MSB)的上有效位。
[0030]在一個示例性實施例中，一種圖像感測器件可以包括:像素陣列，其包括布置在行方向和列方向上的多個像素；以及讀出電路部，其適于將從像素陣列輸出的像素信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其中，讀出電路部通過利用像素信號的第一信息和第二信息來產(chǎn)生數(shù)字信號，并且其中，第一信息參照像素信號的第一電壓電平與第一斜坡部分的第二部分相對應，以及第二信息參照像素信號的第二電壓電平與第二斜坡部分的第一部分相對應。
[0031]第二部分可以是參照計數(shù)目標信號的第一電壓電平的第一斜坡部分的前部和后部中的一個，而第一部分可以是參照計數(shù)目標信號的第二電壓電平的第二斜坡部分的前部和后部中的一個。
[0032]讀出電路部可以包括:檢測器，其適于分別基于在第一斜坡部分和第二斜坡部分成斜坡的斜坡電壓來檢測像素信號的第一電壓電平和第二電壓電平；以及計數(shù)器，其適于根據(jù)通過檢測器檢測出的第一電壓電平和第二電壓電平來執(zhí)行累積計數(shù)操作，其中，計數(shù)器對第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分順序地計數(shù)。
[0033]計數(shù)器可以包括:采樣單元，其適于在存在于第一斜坡部分和第二斜坡部分之間的計數(shù)保持部分期間對最低有效位(LSB)的邏輯狀態(tài)進行采樣；觸發(fā)控制單元，其適于響應于時鐘和從采樣單元輸出的采樣信號，來產(chǎn)生在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間觸發(fā)的LSB ;以及控制邏輯單元，其適于控制觸發(fā)控制單元，以選擇第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分。
[0034]采樣單元可以包括:第一鎖存裝置，其適于在計數(shù)保持部分期間鎖存LSB ;以及第二鎖存裝置，其適于將通過第一鎖存裝置鎖存的LSB鎖存為采樣信號。
[0035]觸發(fā)控制單元可以包括:第三鎖存裝置，其適于響應于鎖存使能信號，分別在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間將時鐘反相并且輸出反相的時鐘，以及適于在第一斜坡部分的第一部分和第二斜坡部分的第二部分期間對時鐘的邏輯狀態(tài)進行采樣；以及LSB輸出裝置，其適于響應于包括第一輸出控制信號和第二輸出控制信號、時鐘、采樣信號和從第三鎖存裝置輸出的鎖存信號的信號，輸出在第一斜坡部分的第二部分和第二斜坡部分的第一部分期間交替觸發(fā)的LSB。
[0036]LSB輸出裝置可以包括:第一觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于包括第一控制信號、采樣信號和時鐘的信號來產(chǎn)生在第一斜坡部分的第二部分期間觸發(fā)的第一觸發(fā)信號；第二觸發(fā)信號發(fā)生單元，其適于響應于包括第二控制信號和鎖存信號的信號來產(chǎn)生在第二斜坡部分的第一部分期間觸發(fā)的第二觸發(fā)信號；以及輸出單元，其適于響應于第一觸發(fā)信號和第二觸發(fā)信號來輸出LSB。
[0037]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以包括:第一切換器，其適于響應于第一控制信號來操作，并且在計數(shù)保持部分和第二斜坡部分期間將采樣信號作為第一觸發(fā)信號輸出；以及第一邏輯運算器，其適于響應于反相的第一輸出控制信號來激活，并且適于在第一斜坡部分期間將通過對采樣信號和時鐘執(zhí)行異或運算獲得的信號作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0038]第一觸發(fā)信號發(fā)生單元可以當采樣信號具有邏輯低電平時將時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出，而當采樣信號具有邏輯高電平時將反相的時鐘作為第一觸發(fā)信號輸出。
[0039]第二觸發(fā)信號發(fā)