[发明专利]半导体器件和系统

说明书

本文描述了半导体器件和系统。本发明提供一种具有能够加速的积分型A/D转换器的半导体器件。该半导体器件包括：用于发送低位计数器信号JC3:0的约翰逊计数器18；用于通过低位计数器信号JC3:0和低位锁存信号14来输出低位锁存结果信号的低位锁存电路11；用于通过低位锁存信号14来输出高位锁存信号15的确定电路12；用于发送高位计数器信号GRn:3的二进制格雷转换器电路20；以及用于通过高位计数器信号GRn:3和高位锁存信号15来输出高位锁存结果信号的高位锁存电路13。

相关申请的交叉引用

于2018年12月13日提交的包括说明书、附图和摘要的日本专利申请号2018-233834的公开的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体器件和系统，例如包括具有集成模数(A/D)转换器电路和图像传感器的半导体器件的系统。

背景技术

图像传感器包括其中多个光敏元件以矩阵布置的像素部分和用于将来自光敏元件的模拟信号转换为数字信号的A/D转换电路。近年来，图像传感器越来越需要更高的帧速率、更高的图像质量和更多的像素。为了满足该需求，还要求A/D转换电路具有高速度。

例如，专利文件1和2公开了使用积分型A/D转换电路作为图像传感器中使用的A/D转换电路的技术，该积分型A/D转换电路使用计数器电路以用于对时间进行计数，直到模拟信号的值达到参考值。

现有技术文件

专利文件

[专利文件1]

JP-A-2008-92091

[专利文件2]

JP-A-2013-229708

发明内容

作为本发明人的研究的结果，已发现在专利文件1和2中描述的积分型A/D转换器电路中，当速度增加时，可能发生DNL(差分非线性)的劣化和故障。下面将描述本发明人的研究。这里，将描述基于专利文件2中描述的积分型A/D转换电路的研究。

图17是示出由本发明人基于专利文件2中描述的积分型A/D转换电路而配置的比较示例的积分型A/D转换电路的配置的框图。图像传感器170包括像素部分(未示出)、控制电路171、多个积分型A/D转换电路177和参考电压生成电路181。

在像素部分中，多个光敏元件以矩阵布置，并且积分型A/D转换电路177被布置以便对应于像素部分的每一列。来自设置在像素部分中的光敏元件的模拟信号作为输入信号被提供给对应的积分型A/D转换电路177，由积分型A/D转换电路177被转换为数字信号，并且数字信号被输出作为结果输出。由于积分型A/D转换电路177对应于像素部分的每一列，其也可以被称为列积分型A/D转换电路。

积分型A/D转换电路177包括比较电路178和锁存电路179。比较电路178将输入信号与由参考电压生成电路181生成的参考电压进行比较。参考电压例如是斜波，并且电压值随时间线性变化。当输入信号的电压例如超过参考电压时，作为比较电路178的输出的锁存信号184被反相。通过将锁存信号184反相，锁存电路179将输出到计数器信号线1822:0、183n:2的低位计数器信号JC2:0和高位计数器信号GRn:2锁存。

这里，将描述本说明书中使用的标记方法。夹在上述符号之间的并且由符号:分隔的数字指示位号，并且符号:指示所有经分隔的位号。例如，低位计数器信号JC2:0指示由低位计数器信号JC0至JC2配置。类似地，高位计数器信号GRn:2指示由高位计数器信号GR2至GRn配置。附加地，计数器信号线1822:0指示由发送低位计数器信号JC0至JC2的计数器信号线1820至1822配置。类似地，计数器信号线183n:2指示由发送高位计数器信号GR2至GRn的计数器信号线1832至183n配置。