[发明专利]用于优化双转换增益操作的模数转换电路及其操作方法

说明书

公开了一种电路，包括：第一放大器，通过比较与第一转换增益相对应的第一像素信号和第一斜坡信号来生成第一输出信号，并通过比较与第二转换增益相对应的第二像素信号和第二斜坡信号来生成第二输出信号，以及第二放大器，其基于第一输出信号生成第三输出信号并基于第二输出信号生成第四输出信号，第一转换增益高于第二转换增益，并且第一放大器在比较第一像素信号和第一斜坡信号时的第一功率电流不同于第一放大器在比较第二像素信号和第二斜坡信号时的第二功率电流。

相关申请的交叉引用

该美国非临时专利申请要求2021年11月25日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0164970号韩国专利申请和2022年5月16日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0059736号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开的实施例涉及模数转换器，并且更具体地，涉及用于优化双转换增益操作的模数转换电路及其操作方法。

背景技术

图像传感器的类型包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)等。CMOS图像传感器使用CMOS晶体管来生成像素值，以通过利用为每个像素包括的光电转换元件(或器件)将光能转换成电信号来生成电信号。CMOS图像传感器通过使用为每个像素生成的电信号来获得关于捕获/拍摄的图像的信息。

模数转换器(ADC)接收为像素生成的模拟输入电压，并将接收的模拟输入电压转换成数字信号。经转换的数字信号可以提供给其他设备。ADC可以用于各种信号处理设备中。随着信号处理设备的性能提高，现在需要提高的模拟信号的分辨率。因此，使用了能够同时或在相同时段内处理许多信号或为每个信号提供改进的分辨率的ADC。然而，ADC会导致功耗增加。

发明内容

本公开的实施例提供了一种用于优化双转换增益操作的电流消耗和执行双转换增益操作所花费的时间的模数转换电路、其操作方法以及包括其的图像传感器。

根据一些实施例，一种电路包括：第一放大器，其被配置为通过比较对应于第一转换增益的第一像素信号和第一斜坡信号来生成第一输出信号，以及通过比较对应于第二转换增益的第二像素信号和第二斜坡信号来生成第二输出信号；以及第二放大器，被配置为基于第一输出信号生成第三输出信号，并基于第二输出信号生成第四输出信号；以及计数器，被配置为对第三输出信号和第四输出信号的脉冲进行计数，并将计数结果作为数字信号输出。第一转换增益高于第二转换增益。第一放大器在比较第一像素信号和第一斜坡信号时的第一功率电流不同于第一放大器在比较第二像素信号和第二斜坡信号时的第二功率电流。

根据一些实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，被配置为从共享浮动扩散区的像素输出对应于第一转换增益的第一像素信号和对应于第二转换增益的第二像素信号；斜坡信号生成器，被配置为生成第一斜坡信号和第二斜坡信号；以及模数转换电路，被配置为基于第一像素信号和第二像素信号输出数字信号。模数转换电路包括放大器，该放大器被配置为通过比较第一像素信号和第一斜坡信号来生成第一输出信号，并且通过比较第二像素信号和第二斜坡信号来生成第二输出信号。第一转换增益高于第二转换增益。放大器在比较第一像素信号和第一斜坡信号时的第一功率电流不同于放大器在比较第二像素信号和第二斜坡信号时的第二功率电流。

根据一些实施例，模数转换电路包括放大器。模数转换电路的操作方法包括：在放大器处，通过基于第一功率电流比较对应于第一转换增益的第一像素信号和第一斜坡信号来生成第一输出信号；在放大器处，通过基于第二功率电流比较对应于第二转换增益的第二像素信号和第二斜坡信号来生成第二输出信号；以及调节放大器的功率电流，并且第一转换增益高于第二转换增益。