[发明专利]AD转换电路和固体摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及AD转换电路和具有该AD转换电路的固体摄像装置。

背景技术

作为现有技术的AD转换电路的一例，公知有图14所示的结构（例如参照Takayuki Toyama et al.,“A 17.7Mpixel 120fps CMOS Image Sensor with 34.8Gb/sReadout,”Sony,Kanagawa,Japan ISSCC2011/SESSION23/IMAGE SENSORS/23.11）。首先，对图14的AD转换电路的结构和动作进行说明。

图14示出现有技术的单斜率型AD转换电路的结构。图14所示的AD转换电路由第1计数部1018、第2计数部1101、锁存部1108、比较部1109、缓存电路BUF构成。

第1计数部1018将具有规定频率的时钟信号CLK作为计数时钟进行计数，输出二进制的计数值D0～D4。比较部1109具有被输入作为AD转换对象的模拟信号Signal和随着时间经过而减少的斜波Ramp的电压比较器COMP，输出基于对模拟信号Signal和斜波Ramp进行比较后的结果的比较输出CO。在比较部1109中，生成与模拟信号Signal对应的时间间隔（时间轴方向的大小）。

锁存部1108对从第1计数部1018输出的计数值D0～D4的逻辑状态进行锁存。在本例中，锁存部1108由5比特的锁存电路D_0～D_4构成。对锁存电路D_0～D_4输入来自第1计数部1018的计数值D0～D4。第2计数部1101将被输入从第1计数部1018输出的计数值D0～D4中的与MSB比特对应的计数值D4的锁存电路D_4的输出Q4作为计数时钟，进行计数。在本例中，第2计数部1101由未图示的7比特的计数器电路构成。缓存电路BUF是对输入信号进行反转并输出的反转缓存电路。这里，为了易于理解后述本发明的实施方式的说明，使用反转缓存电路的结构。

图15示出图14所示的AD转换电路的动作。下面，对现有技术的AD转换电路的动作进行说明。

首先，在作为AD转换对象的模拟信号Signal的输入稳定后，随着时间经过而减少的斜波Ramp被提供给比较部1109的一个输入端子。比较部1109对斜波Ramp和模拟信号Signal进行比较。其间，第1计数部1018例如在递增计数模式下进行时钟信号CLK的计数，输出计数值D0～D4。并且，第2计数部1101进行锁存部1108的锁存电路D_4的输出Q4的计数。

比较部1109对斜波Ramp和模拟信号Signal进行比较，在双方的电压大致一致的定时（第1定时），使比较输出CO反转。在缓存电路BUF中对比较输出CO进行缓存后，从缓存电路BUF输出锁存信号Hold（第2定时）。根据该锁存信号Hold，锁存部1108的锁存电路D_0～D_4成为禁止状态，由此，与计数值D0～D4对应的逻辑状态被锁存在锁存部1108的各锁存电路D_0～D_4中。第2计数部1101通过使锁存部1108的锁存电路D_4停止，对该时刻的计数值D5～D11进行锁存。由此，得到与模拟信号Signal对应的数字数据DOUT[11:0]。

但是，上述现有的AD转换电路具有以下所示的课题。即，构成锁存部1108的锁存电路D_0～D_3在时间间隔的期间内持续进行动作，由此，由锁存部1108消耗的电流值增大，具有难以实现AD转换电路的低消耗电流化的课题。

在现有技术的AD转换电路中，在从比较部1109的比较开始时刻到第2定时的期间内，构成锁存部1108的锁存电路D_0～D_3始终进行动作。一般地，由于来自第1计数部1018的输出（特别是LSB比特的计数值D0）的频率高，所以由构成锁存部1108的锁存电路D_0～D_3消耗的电流增大，难以实现AD转换电路的低消耗电流化。

这里，作为使用了现有例的AD转换电路的具体器件的例子，尝试考虑在数字静止照相机（DSC）等中使用的成像器。具体而言，假设像素数为2000万像素、帧速率为120frame/sec这样的规格。这里，设按照像素排列的每列配置AD转换电路，为了易于说明，设2000万像素的像素排列为纵横4000行×5000列，为了更加简化，当设为没有消隐期间时，每1秒读出像素信号的行数如下所述。

120frame/sec×4000行/frame＝480Kline/sec