[发明专利]模数转换器、图像传感器系统及其操作方法

说明书

本申请要求于2010年11月9日提交到韩国知识产权局(KIPO)的第10-2010-0110860号韩国专利申请的优先权，该申请的内容全部公开于此以资参考。

技术领域

本发明构思涉及电子学领域，更具体地讲，涉及模数转换器。

背景技术

典型地，图像传感器可包括模数转换器，该模数转换器将从单位像素(unit pixel)输出的模拟信号(即，像素输出电压)转换为数字信号。详细地，模数转换器可通过将像素输出电压与斜坡电压进行比较并且对时钟信号进行计数直到斜坡电压等于像素输出电压为止，来将模拟信号转换为数字信号。然而，由于传统模数转换器可使用多个斜坡电压或者包括采样电容器，因此可发生各种问题，诸如功耗过大、偏移失配和斜坡电压斜率失配。因此，具有传统模数转换器的图像传感器可能不会产生高质量图像。

发明内容

根据本发明构思的实施例可提供模数转换器、图像传感器系统及其操作方法。根据这些实施例，模数转换器(ADC)可包括：多输入比较单元，被配置以将来自图像传感器的像素电压、包括在ADC操作的粗略模式期间修改的阶梯电压的比较电压以及包括在ADC操作的精细模式期间修改的斜坡电压的斜坡电压进行比较，以提供指示与斜坡电压组合的比较电压大于像素电压还是小于像素电压的比较结果信号；选择控制信号产生单元，可接收比较结果信号和指示ADC操作在粗略模式或者精细模式下的模式控制信号，以提供允许在粗略模式下修改比较电压以及在精细模式下保持比较电压不变的选择控制信号；参考电压选择单元，可接收控制比较电压的修改的选择控制信号。

在根据本发明构思的一些实施例中，多输入比较单元还被配置以将像素电压、比较电压、斜坡电压以及包括在粗略模式期间彼此提供的初始比较电压的斜坡初始电压进行比较。在根据本发明构思的一些实施例中，ADC可还包括数字信号产生单元，数字信号产生单元包括：可接收比较结果信号的计数器电路，被配置以在粗略模式期间和在精细模式期间确定表示像素值的比特数；最高有效位(MSB)存储器电路被配置以存储表示在粗略模式期间确定的像素值的第一部分的多个MSB；最低有效位(LSB)存储器电路可被配置以存储表示在精细模式期间确定的像素值的第二部分的多个LSB；组合器电路可被配置以组合MSB和LSB以提供表示像素值的数字信号。

在根据本发明构思的一些实施例中，ADC可还包括：相关双采样单元，与多输入比较单元耦接并且可被配置以通过从与复位电压对应的第一数字信号中减去与转换电压对应的第二数字信号来产生数字信号。在根据本发明构思的一些实施例中，ADC可还包括数字信号产生单元，数字信号产生单元可包括：计数器电路，接收比较结果信号以确定表示像素值的比特数；最高有效位(MSB)存储器电路，被配置以存储表示在粗略模式期间确定的像素值的第一部分的多个MSB；最低有效位(LSB)存储器电路，被配置以存储表示在精细模式期间确定的像素值的第二部分的多个LSB；组合器，可被配置以组合MSB和LSB以提供表示像素值的数字信号。

在根据本发明构思的一些实施例中，ADC可还包括数字信号产生单元，数字信号产生单元包括：计数器电路，仅操作在精细模式下并且接收比较结果信号以确定表示像素值的比特数；最高有效位(MSB)存储器电路，被配置以存储表示像素值的第一部分的多个MSB；最低有效位(LSB)存储器电路，被配置以存储表示由计数器电路确定的像素值的第二部分的多个LSB；组合器，被配置以组合MSB和LSB以提供表示像素值的数字信号；并且ADC还可包括：MSB产生单元，被配置以接收比较结果信号以使用逐次逼近来产生MSB，其中，MSB被提供给数字信号产生单元以存储在最高有效位MSB存储器电路中。

在根据本发明构思的一些实施例中，ADC还可包括数字信号产生单元，数字信号产生单元包括：计数器电路，可接收比较结果信号以在精细模式期间确定表示像素值的比特数；最高有效位(MSB)存储器电路，可被配置以存储表示在粗略模式期间确定的像素值的第一部分的多个MSB；最低有效位(LSB)存储器电路，可被配置以存储表示在精细模式期间确定的像素值的第二部分的多个LSB；组合器，可被配置以组合MSB和LSB以提供表示像素值的数字信号。