CN111757027A - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器包括：单位像素；第一补偿电路，其生成第一补偿电压信号以补偿水平噪声，水平噪声对应于耦合到列线的水平线的输入信号的变化；第二补偿电路，其生成第二补偿电压信号以补偿电源噪声，电源噪声对应于电源电压的变化；以及读出电路，其包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管具有连接到第一补偿电路的输出端子的栅极，该第二晶体管与第一晶体管并联连接、具有连接到第二补偿电路的输出端子的栅极，该读出电路被配置为使用第一补偿电压信号和第二补偿电压信号来校准单位像素的输出信号和由斜坡发生器输出的斜坡电压信号中的至少一个。

Description

图像传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0034548号的优先权权益，其公开内容由此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明构思的示例实施例涉及一种图像传感器。
背景技术
图像传感器是一种接收光并生成电信号的装置。近年来，随着在诸如数码相机、智能电话、平板PC、膝上型计算机和/或车辆之类的各种应用领域中对图像传感器的需求增加，已经提议各种方法来改善图像传感器的噪声特性。
发明内容
本发明概念的一方面是提供一种图像传感器，其具有显著降低的功耗和减小尺寸增加，同时补偿被添加到单位像素的输出和斜坡(ramp)电压中的至少一个的水平噪声和电源噪声两者。
根据本发明概念的一些示例实施例，一种图像传感器包括：连接到行线和列线的单位像素；第一补偿电路，其被配置为生成第一补偿电压信号以补偿水平噪声，水平噪声对应于水平线的输入信号的变化，输入信号的变化对应于水平线与列线的耦合；第二补偿电路，其被配置为生成第二补偿电压信号以补偿电源噪声，电源噪声对应于电源电压的变化；以及读出电路。读出电路包括：第一晶体管，具有连接到第一补偿电路的输出端子的栅极；以及第二晶体管，其与第一晶体管并联连接，第二晶体管具有连接到第二补偿电路的输出端子的栅极。读出电路被配置为校准单位像素的输出信号和由斜坡发生器输出的斜坡电压信号中的至少一个，所述校准基于第一补偿电压信号和第二补偿电压信号。
根据本发明概念的一些示例实施例，一种图像传感器包括：单位像素，其连接到行线和列线；第一补偿电路，其被配置为生成第一补偿电压信号以补偿第一噪声分量，第一噪声分量对应于水平线的输入信号的变化，输入信号的变化对应于水平线与列线的电容耦合；第二补偿电路，其被配置为生成第二补偿电压信号以补偿第二噪声分量，第二噪声分量取决于电源电压的变化；以及斜坡缓冲器，其被配置为校准斜坡电压信号并输出经校准的斜坡电压信号，斜坡电压信号由斜坡发生器生成，经校准的斜坡电压信号基于第一补偿电压信号和第二补偿电压信号。
根据本发明概念的一些示例实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，其具有连接到多条行线和多条列线的多个单位像素；第一补偿电路，其被配置为生成第一补偿电压信号，以补偿被添加到所述多个单位像素中的每一个的输出信号的第一噪声分量；第二补偿电路，其被配置为生成第二补偿电压信号，以补偿被添加到所述多个单位像素中的每一个的输出信号的第二噪声分量；以及像素偏置电路。像素偏置电路包括：第一晶体管，其被配置为生成偏置电流以驱动所述多个单位像素中的每一个；第二晶体管，其与第一晶体管串联连接；以及第三晶体管，其与第二晶体管并联连接。第二晶体管的栅极被配置为接收第一补偿电压信号，并且第三晶体管的栅极被配置为接收第二补偿电压信号。
附图说明
通过结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明概念的上述和其他方面、特征和优点，在附图中：
图1是根据本发明概念的示例实施例的图像传感器的框图；
图2A和图2B是示出图1的像素阵列中包括的单位像素的示例的电路图；
图3是说明图1的读出电路的配置的框图；
图4是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图；
图5是说明图4的图像传感器的示例的局部等效电路图；
图6A和图6B是说明图4的放大器单元的示例的电路图；
图7是说明图4中的图像传感器的示例的局部等效电路图；
图8是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图；
图9是说明图8的图像传感器的示例的局部等效电路图；
图10是说明图8的图像传感器的示例的局部等效电路图；
图11是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图；
图12是说明图11的图像传感器的示例的局部等效电路图；以及
图13是根据本发明概念的示例实施例的包括图像传感器的电子装置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明概念的示例实施例。
图1是根据本发明概念的示例实施例的图像传感器的框图，图2A和图2B是说明图1的像素阵列中包括的单位像素的示例的电路图。
参考图1，根据示例实施例的图像传感器1可以包括像素阵列10、行驱动器20、读出电路30、补偿电路40、列驱动器50和控制逻辑60。
像素阵列10可以包括多个单位像素PX。在单位像素PX以矩阵形式布置的情况下，它们可以在多条行线(例如，字线)与多条列线(例如，位线)的交点处布置。
单位像素PX中的每一个可包括被配置为响应于光而生成电荷的光电元件。例如，光电元件可以包括光电二极管PD。另外，单位像素PX中的每一个可以包括像素电路，像素电路被配置为根据由光电二极管生成的电荷而生成像素信号。在一些示例实施例中，像素电路可以包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管。像素电路可以从单位像素PX中的每一个检测复位电压和像素电压，并且可以基于在复位电压与像素电压之间的差来获得(例如计算)像素信号。像素电压可以是反映由包括于单位像素PX中的每一个中的光电二极管生成的电荷量的电压。取决于像素电路中包括的晶体管的数量，单位像素PX中的每一个可以具有三晶体管(3T)结构、四晶体管(4T)结构、五晶体管(5T)结构等。单位像素PX可以具有其中两个不同单位像素PX共享至少一个晶体管的结构。在图2A和图2B中说明单位像素PX的详细示例。
图2A说明具有4T结构的单位像素，且图2B说明5T结构。
参考图2A，单位像素PX中的每一个可以包括光电二极管PD和像素电路PC。像素电路PC可以包括浮置扩散节点或浮置扩散部FD、复位晶体管RX、驱动晶体管DX、选择晶体管SX和传输晶体管TX。
光电二极管PD可以响应于入射光而生成电荷。由光电二极管PD生成的电荷可以在浮置扩散部FD处或浮置扩散部FD上累积。
当复位晶体管RX被复位控制信号RG接通或激活时，浮置扩散部FD的电压可以被复位为电源电压VDD。当浮置扩散部FD的电压被复位时，选择晶体管SX由选择控制信号SEL导通或激活，因此，复位电压信号可以通过像素节点PN输出到列线COL。
当在将复位电压信号输出到列线COL之后通过传输控制信号TG接通或激活传输晶体管TX时，由光电二极管PD生成的电荷可以迁移到浮置扩散部FD。
驱动晶体管DX可以用作源极跟随器放大器，其被配置为放大浮置扩散部FD的电压(例如，在浮置扩散部FD处的电压)。当选择晶体管SX由选择控制信号SEL接通或激活时，对应于由光电二极管PD生成的电荷的像素电压信号可以通过像素节点PN输出到列线COL。
参考图2B，除了图2A的4T结构之外，单位像素PX中的每一个还可以具有还包括传输控制晶体管GX的5T结构。传输控制晶体管GX可以连接于传输控制信号TG的输入端子与传输晶体管TX的栅极之间，并且可以例如由选择控制信号SEL接通(激活)或关断(例如，解激活)。当传输控制晶体管GX由选择控制信号SEL接通时，传输晶体管TX可以由传输控制信号TG接通和关断。由于在图2A和图2B中说明的单位像素PX是示例单位像素，因此根据本发明概念的示例实施例的图像传感器可以包括具有诸如3T结构之类的各种结构的单位像素。像素阵列10可以是全都具有相同或类似结构的单位像素的同质像素阵列，或者可以是具有结构不同的单位像素的异质像素阵列；本发明概念不限于此。
返回参考图1，行驱动器20可以逐行驱动像素阵列10。例如，行驱动器20可以生成用以控制像素电路PC的传输晶体管TX的传输控制信号TG、用以控制复位晶体管RX的复位控制信号RG、用以控制选择晶体管SX的选择控制信号SEL等等。
行驱动器20可以将具有逻辑高值的选择控制信号SEL提供给像素阵列10，使得选择晶体管SX被接通(或激活)以在像素阵列10的多条行线中选择一条行线。行驱动器20可以将具有逻辑高值的复位控制信号RG提供给选定行线以接通(或激活)复位晶体管RX。因此，浮置扩散部FD的电压可以被复位为电源电压VDD，并且当接通选择晶体管SX时，可以将复位电压信号输出到像素节点PN。
接着，行驱动器20可以将具有逻辑高值的传输控制信号TG提供给像素阵列10，以接通(例如激活)传输晶体管TX。因此，由光电二极管PD生成的电荷可以被传输到浮置扩散部FD。浮置扩散部FD的电压可以取决于通过传输晶体管TX传输的电荷量而变化。因此，驱动晶体管DX的栅极电势也可以变化，且当选择晶体管SX接通时，可以将像素电压信号输出到像素节点PN。
行驱动器20可以逐行输出(例如依次输出)复位电压信号和像素电压信号，同时对像素阵列10的所有行线重复执行这样的操作。
读出电路30可以包括像素偏置电路、采样器和/或计数器。单位像素PX中的每一个可以被提供有像素偏置电路和采样器。
像素偏置电路可以驱动单位像素PX中的每一个，并且可以调整从单位像素PX中的每一个输出的复位电压信号和像素电压信号的幅度。采样器可以将从单位像素PX中的每一个输出的复位电压信号和像素电压信号的振幅与斜坡电压信号Vramp的振幅进行比较。采样器可以输出比较信号CMP。计数器可以使用由采样器生成的比较信号CMP和计数时钟信号CLKC来执行计数操作，以生成数字信号DS。随后将参考图3详细描述读出电路30。
补偿电路40可以生成补偿电压信号Vcomp，以补偿包括于单位像素PX中的每一个的输出、斜坡电压信号Vramp等中的噪声分量。噪声分量可以包括由电源电压VDD的波纹电压等生成的电源噪声分量。噪声分量可以包括由诸如传输控制信号(TG)线之类的水平线与列线等之间的耦合(例如，电容耦合)生成的水平噪声分量。
补偿电路40可以包括被配置为补偿不同的噪声分量的多个补偿电路40-1至40-n。由相应补偿电路40-1至40-n补偿的噪声分量可以彼此不同。例如，第一补偿电路40-1可以生成用以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号的电源噪声分量的第一补偿电压信号Vcomp1。第二补偿电路40-2可以生成用以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号的水平噪声分量的第二补偿电压信号Vcomp2。第n补偿电路40-n可以生成用以补偿被添加到斜坡电压信号Vramp的电源噪声分量的第n补偿电压信号Vcompn。由第一补偿电路40-1至第n补偿电路40-n生成的第一补偿电压Vcomp1至第n补偿电压Vcompn可以被传输到读出电路30，用以补偿各种噪声分量。
列驱动器50可以从控制逻辑60接收各种控制信号，以控制像素阵列10的列地址和列扫描。列驱动器50可以包括被配置为临时存储从读出电路30、放大器电路等输出的数字信号DS的锁存器和/或缓冲电路。
控制逻辑60可以控制行驱动器20、读出电路30、补偿电路40和列驱动器50的操作。控制逻辑60可以包括被配置为控制行驱动器20至列驱动器50的操作定时的定时控制器、被配置为处理图像数据的图像信号处理器等。
图3是说明图1的读出电路30的配置的框图。
参考图3，读出电路30可以包括像素偏置电路31、采样器32、斜坡发生器33和计数器34。像素阵列10的单位像素PX中的每一个可以提供像素偏置电路31和采样器32。
像素偏置电路31可以连接于单位像素PX中的每一个的像素节点PN与接地端子之间。像素偏置电路31可以驱动单位像素PX中的每一个。例如，像素偏置电路31可以生成偏置电流，并且可以将生成的偏置电流提供给单位像素PX中的每一个。
在一些示例实施例中，像素偏置电路31可以使用补偿电压信号Vcomp来补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出的噪声分量。可能被添加到复位电压信号和像素电压信号的噪声分量可以包括由纹波电压生成的电源噪声分量、以及由各种水平线与列线之间的耦合(例如，电容耦合)生成的各种水平噪声分量。然而，本发明概念不限于此，并且可以存在其他噪声分量。
补偿电路40可以生成补偿电压信号Vcomp，以补偿与单位像素PX中的每一个的输出VPN和斜坡电压信号Vramp中的至少一个有关的各种噪声分量。取决于噪声分量的类型和/或数量，补偿电路40可以包括多个补偿电路40-1至40-n。
斜坡发生器33可以生成可以例如以恒定斜率线性地变化的斜坡电压信号Vramp。例如，斜坡发生器33可以生成在计数使能信号CNT_EN使能的时段期间以恒定斜率下降的斜坡电压Vramp。
采样器32可以通过列线连接到多个单位像素PX，并连接到由行驱动器20选择的行线，并且可以从单位像素PX检测复位电压信号和像素电压信号。替代性地或附加地，采样器32可以将检测到的复位电压信号和检测到的像素电压信号与由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp进行比较，以输出比较信号CMP。例如，当检测到的复位电压信号(或检测到的像素电压信号)的振幅小于斜坡电压信号Vramp的振幅时，采样器32可以输出具有逻辑高值的比较信号CMP。另一方面，当检测到的复位电压信号(或检测到的像素电压)的振幅大于或等于斜坡电压信号Vramp的振幅时，采样器32可以输出具有逻辑低值的比较信号CMP。
在一些示例实施例中，采样器32可以包括相关双采样器，其被配置为执行相关双采样操作。替代地或附加地，采样器32可以包括数字双采样器，其被配置为在将复位电压信号和像素电压信号中的每一个转换为数字信号之后执行双采样操作。
采样器32可以包括：斜坡缓冲器RB，其被配置为输出由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp；以及比较器COMP，其被配置为将复位电压信号和像素电压信号中的每一个与斜坡电压信号Vramp进行比较。将参考图4更详细地描述斜坡缓冲器RB和比较器COMP。
在一些示例实施例中，斜坡缓冲器RB可以使用由补偿电路40生成的一个或更多个补偿电压信号Vcomp来补偿包括于单位像素PX中的每一个的输出和斜坡电压信号Vramp中的至少一个中的各种噪声分量。
计数器34可以基于由采样器32生成的比较信号CMP且基于计数时钟信号CLKC而生成数字信号DS。例如，当采样器32对复位电压信号执行相关双采样操作以输出比较信号CMP时，计数器34可以与计数时钟信号CLKC同步地执行计数操作，直到比较信号CMP转变为逻辑低值为止，以生成第一计数值。当采样器32对像素电压信号执行相关双采样操作以输出比较信号CMP时，计数器34可以与计数时钟信号CLKC同步地对像素电压信号执行计数操作，直到比较信号CMP转换为逻辑低值为止，以生成第二计数值。计数器34可以从第二计数值减去第一计数值以生成数字信号DS。
图4是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图。
参考图4，根据示例实施例的图像传感器2可以包括像素阵列10、行驱动器20、补偿电路40和读出电路30。
像素阵列10可以包括布置于像素阵列10中的行线ROW与列线COL的交点处的多个单位像素PX。图像传感器2可以采用拜耳图案。例如，像素阵列10内的像素可以包括具有不同颜色的滤光器。当图像传感器2采用拜耳图案时，单位像素PX可以被布置为分别接收红光、绿光和蓝光，或者可以被布置为接收品红(Mg)光、黄(Y)光、青(Cy)光和/或白(W)光。像素阵列10的行地址和行扫描可以由行驱动器20控制。
补偿电路40可以生成补偿电压信号Vcomp，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出VPN或由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp中的至少一个的一个或更多个噪声分量。
补偿电路40可以包括第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压信号Vcomp1以补偿第一噪声分量。第一噪声分量可以是例如由传输控制信号(TG)线与列线之间的耦合(例如，电容耦合)添加到单位像素PX中的每一个的输出VPN的水平噪声。第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压Vcomp2以补偿第二噪声分量。第二噪声分量可以是例如被添加到单位像素PX中的每一个的输出VPN的电源噪声。图4将补偿电路40说明为包括两个补偿电路40-1和40-2。然而，补偿电路40的配置仅仅是示例，并且不旨在限制本发明概念的示例实施例。例如，取决于噪声分量的类型和/或数量，补偿电路40可以包括多个不同的补偿电路。
由补偿电路40生成的补偿电压信号Vcomp1和Vomp2可以被传输到读出电路30的斜坡缓冲器RB，以用于补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出VPN和由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp中的至少一个的一个或更多个噪声分量。
读出电路30可以包括像素偏置电路31、采样器32、斜坡发生器33和计数器34。
像素偏置电路31可以连接于单位像素PX中的每一个的输出端子PN与接地端子之间，并且可以生成偏置电流以驱动单位像素PX中的每一个。
斜坡发生器33可以生成以诸如线性或非线性或分段线性斜坡之类的斜坡形式增大或减小的斜坡电压信号Vramp，并且可以将斜坡电压信号Vramp提供给采样器32。
采样器32可以包括斜坡缓冲器RB和比较器COMP。
斜坡缓冲器RB可以使用从补偿电路40接收到的补偿电压Vcomp1和Vcomp2来校准并输出斜坡电压信号Vramp。例如，斜坡缓冲器RB可以将从补偿电路40接收到的第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2添加到斜坡电压信号Vramp，以校准斜坡电压信号Vramp并输出经校准的斜坡电压Vramp'。经校准的斜坡电压Vramp'可以被传输到比较器COMP，并可以用于与单位像素PX中的每一个的输出信号VPN一起生成比较信号CMP。
在一些示例实施例中，经校准的斜坡电压Vramp'可以是这样的电压信号，其补偿被添加到斜坡电压信号Vramp的各种噪声分量。。
比较器COMP可以将经校准的斜坡电压Vramp'与单位像素PX中的每一个的输出信号VPN进行比较，以减少和/或补偿由输出信号VPN的各种噪声分量引起的比较信号CMP的误差。
比较器COMP可以将输出信号VPN与从斜坡缓冲器RB输出的斜坡电压信号Vramp'进行比较，以输出比较信号CMP。
计数器34可以使用从采样器32输出的比较信号CMP来生成数字信号DS。例如，计数器34可以基于比较信号CMP和从控制逻辑60提供的时钟信号而生成数字信号DS。
根据一些示例实施例的图像传感器2可以同时补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出或斜坡电压信号Vramp中的至少一个的各种噪声分量，以改善图像传感器的噪声特性和/或线性度，并改善(例如优化)图像传感器的性能。此外，图像传感器2可以在包括多个补偿电路的同时显著减小尺寸和/或降低功耗。在下文中，将参考图5至图7描述图像传感器2的示例。
图5是说明图4的图像传感器的示例的局部等效电路图，图6A和图6B是说明图4的放大器单元的示例的电路图。
参考图5，图像传感器2_1可以包括斜坡缓冲器RB、第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。
斜坡缓冲器RB可以校准从斜坡发生器输出的斜坡电压信号Vramp并进行输出。为此，斜坡缓冲器RB可以包括输入晶体管MB4以及负载晶体管MB1和MB2。斜坡缓冲器RB可以还包括级联晶体管MB3，其串联连接到负载晶体管MB1和MB2，以稳定负载晶体管MB1和MB2的漏极电流。尽管附图将晶体管MB1、MB2、MB3和MB4说明为PMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
输入晶体管MB4可以具有连接到斜坡发生器的输出端子的栅极。在一些示例实施例中，输入晶体管MB4的体区(body)和源极可以被短路以去除输入晶体管MB4的体效应。
负载晶体管MB1和MB2可以并联，并且可以包括连接到电源电压VDD和第一节点N1的第一负载晶体管MB1和第二负载晶体管MB2。第一负载晶体管MB1的栅极可以连接到第一补偿电路40-1，且第二负载晶体管MB2的栅极可以连接到第二补偿电路40-2。在图5中，说明包括两个负载晶体管(MB1和MB2)的负载晶体管MB1和MB2。然而，负载晶体管MB1和MB2的配置仅仅是示例，并且不旨在限制本发明概念的示例实施例。例如，取决于噪声分量的类型和/或数量，负载晶体管MB1和MB2可以包括彼此并联连接的第一负载晶体管MB1至第n负载晶体管MBn。
第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压Vcomp1，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出的第一噪声。例如，第一补偿电路40-1可以通过放大传输控制信号TG(参考图2A和图2B)的幅度变化来生成第一补偿电压Vcomp1，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的像素电压信号的水平噪声。当传输控制信号TG的低(例如，最小)电压Vntg取决于传输控制信号TG的变化而变化时，第一补偿电路40-1可以用特定的(或者，替代地，预定的)增益放大传输控制信号TG的最小电压Vntg的变化量，以生成第一补偿电压Vcomp1。
第一补偿电路40-1可以包括第一晶体管MA1至第四晶体管MA4、第一电流源Ia1和第二电流源Ia2以及放大器单元41-1。尽管将第一晶体管MA1和第四晶体管MA4说明为PMOS晶体管并且将第二晶体管MA2和第三晶体管MA3说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
放大器单元41-1可以连接于第二晶体管MA2的栅极与第三晶体管MA3的栅极之间，并且可以放大水平线的输入的振幅改变。例如，放大器单元41-1可以用特定的(或替代地，预定的)增益放大传输控制信号TG的振幅改变。放大器单元41-1可以包括单个放大器，如图6A中说明，或者可以包括串联连接的第一可变电容器C1与第二可变电容器C2，如图6B中说明。在图6B的情况下，可以取决于第一可变电容器C1和第二可变电容器C2的电容比率而计算放大器单元41-1的增益。例如，放大器单元41-1的增益可以被计算为第一可变电容器C1的电容与第一可变电容器C1和第二可变电容器C2的总电容的比率。除了图6A和图6B的示例之外，放大器单元41-1还可以包括能够调整增益A的各种结构。
第三晶体管MA3和第四晶体管MA4可以串联连接于电源电压VDD与接地端子之间。第三晶体管MA3可以与第二晶体管MA2和第二电流源Ia2一起构成电流镜电路。第四晶体管MA4可以与斜坡缓冲器RB的第一负载晶体管MB1一起构成电流镜电路。
可以通过第三晶体管MA3和第四晶体管MA4的电流-电压特性来缩放斜坡缓冲器RB的第一负载晶体管MB1的栅极电压。例如，第一负载晶体管MB1的栅极电压可以具有通过使用第三晶体管MA3与第四晶体管MA4的跨导比来缩放第三晶体管MA3的电压来获得的值。
流到第一负载晶体管MB1的漏极的电流也可以随着第一负载晶体管MB1的栅极电压的变化而变化。第一负载晶体管MB1的漏极电流可以流到第二节点N2，以使斜坡电压信号Vramp的振幅降低第一补偿电压信号Vcomp1的振幅。
在一些示例实施例中，第一补偿电路40-1可以放大最小电压Vntg或与其对应的变化量，以生成由等式1给出的第一补偿电压Vcomp1。
等式1：
Figure BDA0002408645220000111
其中，gm，MA3表示第一补偿电路40-1的第三晶体管MA3的跨导，gm，MA4表示第一补偿电路40-1的第四晶体管MA4的跨导，gm，MB1表示斜坡缓冲器RB的第一负载晶体管MB1的跨导，gm，MB4表示斜坡缓冲器RB的输入晶体管MB4的跨导，并且ΔVntg表示传输控制信号TG的最小值的改变量。
参考等式1，第一补偿电路40-1可以改变第三晶体管MA3和第四晶体管MA4中的每一个的跨导，以调整第一补偿电压信号Vcomp1的振幅。
第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压Vcomp2，以补偿被添加到单位像素PX的每一个的输出或斜坡电压信号Vramp中的至少一个的第二噪声。例如，第二补偿电路40-2可以通过放大电源电压VDD的振幅改变来生成第二补偿电压Vcomp2，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的复位电压信号的电源噪声。
第二补偿电路40-2可以包括第一晶体管MC1至第三晶体管MC3、第一电流源Ic1和放大器单元41-2。尽管第一晶体管MC1被说明为PMOS晶体管，且第二晶体管MC2和第三晶体管MC3被说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
放大器单元41-2可以连接于第二晶体管MC2的栅极与第三晶体管MC3的栅极之间，以将电源电压VDD的振幅改变放大特定的(或替代地，预定的)增益A。放大器单元41-2的结构可以对应于图6A和图6B中的一个。除了上文参考图6A和图6B描述的结构之外，放大器单元41-2还可以具有能够调整增益A的各种结构。此外，放大器单元41-2的结构可以与放大器单元41-1的结构相同或不同。
第一晶体管MC1和第二晶体管MC2可以串联连接于电源电压VDD与接地端子之间。第二晶体管MC2可以与第三晶体管MC3和第一电流源Ic1一起构成电流镜电路。第一晶体管MC1可以与斜坡缓冲器RB的第二负载晶体管MB2一起构成电流镜电路。
可以通过第一晶体管MC1和第二晶体管MC2的电流-电压特性来缩放斜坡缓冲器RB的第二负载晶体管MB2的栅极电压。例如，第二负载晶体管MB2的栅极电压可以具有通过使用第一晶体管MC1和第二晶体管MC2的跨导比来缩放第二晶体管MC2的栅极电压而获得的值。
流到第二负载晶体管MB2的漏极的电流也可以随着第二负载晶体管MB2的栅极电压的变化而变化。第二负载晶体管MB2的漏极电流可以流到第二节点，以使斜坡电压信号Vramp的振幅降低第二补偿电压信号Vcomp2的振幅。
在一些示例实施例中，第二补偿电路40-2可以放大电源电压VDD的振幅改变，以生成由等式2给出的第二补偿电压信号Vcomp2。
等式2：
Figure BDA0002408645220000131
其中，gm，MC1表示第二补偿电路40-2的第一晶体管MC1的跨导，gm，MC2表示第二补偿电路40-2的第二晶体管MC2的跨导，gm，MB2表示斜坡缓冲器RB的第二负载晶体管MB2的跨导，gm，MB4表示斜坡缓冲器RB的输入晶体管MB4的跨导，
Figure BDA0002408645220000132
表示放大单元41-2如图6B所示配置时的放大率A，ΔVDD表示电源电压VDD的变化量。
参考等式2，第二补偿电路40-2可以改变第一晶体管MC1和第二晶体管MC2中的每一个的跨导，以调整第二补偿电压信号Vcomp2的振幅。
斜坡缓冲器RB可以将斜坡电压Vramp'输出到比较器COMP。斜坡电压Vramp'可以是使用第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2校准的信号。在一些示例实施例中，可以通过将第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2添加到斜坡电压信号Vramp来生成经校准的斜坡电压Vramp'。经校准的斜坡电压信号Vramp'可以被传输到比较器COMP，以用于与单位像素PX中的每一个的输出信号VPN生成比较信号。
图7是说明图4中的图像传感器的示例实施例的局部等效电路图。
参考图7，图像传感器2_2可以包括斜坡缓冲器RB、第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。
第一补偿电路40-1可以包括第一晶体管MA1至第四晶体管MA4、第一电流源Ia1和第二电流源Ia2以及放大器单元41-1。第一补偿电路40-1可以还包括电流镜(包括第二晶体管MA2和第三晶体管MA3)中的采样开关Sa。采样开关Sa可以连接于第二节点Na2与第三节点Na3之间，以对第三晶体管MA3的栅极电压进行采样。
第二补偿电路40-2可以包括第一晶体管MC1至第三晶体管MC3、第一电流源Ia1和放大器单元41-2。第二补偿电路40-2可以还包括电流镜(包括第二晶体管MC2和第三晶体管MC3)中的采样开关Sc。采样开关Sc可以连接于第二节点Nc2与第三节点Nc3之间，以对第二晶体管MC2的栅极电压进行采样。
在放大器单元41-1和41-2包括如图6B中说明的可变电容器C1和C2的情况下，放大器单元41-1和41-2的可变电容器C1和C2在采样开关Sa和Sc接通时可以被充电，并且即使当采样开关Sa和Sc关断时也可以维持对可变电容器C1和C2中的每一个充电的电压。采样开关Sa和Sc可以是或可以包括晶体管；然而，本发明概念不限于此。
图8是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图。
参考图8，图像传感器3可以包括像素阵列10、行驱动器20、读出电路30和补偿电路40。
像素阵列10可以包括安置于行线ROW与列线COL的交点处的多个单位像素PX。
读出电路30可以包括像素偏置电路31、采样器32、斜坡发生器33和计数器34。
像素偏置电路31可以连接于单位像素PX中的每一个的输出端子PN与接地端子之间，并且可以生成偏置电流以驱动单位像素PX中的每一个。另外，像素偏置电路31可以使用从补偿电路40接收到的补偿电压信号Vcomp1和Vcomp2来补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的噪声。
补偿电路40可以包括第一补偿电路40-1，其生成第一补偿电压信号Vcomp1以补偿第一噪声分量。补偿电路40可以包括第二补偿电路40-2，其生成第二补偿电压信号Vcomp2以补偿第二噪声分量。
在一些示例实施例中，第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压信号Vcomp1，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的水平噪声。第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压信号Vcomp2，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的电源噪声。
使用由第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2生成的第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压Vcomp2，像素偏置电路31可以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN中的第一噪声分量和第二噪声分量。例如，像素偏置电路31可以通过将第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN来校准单位像素PX中的每一个的输出信号VPN，并且可以输出单位像素PX中的每一个的经校准的输出信号VPN。单位像素PX中的每一个的经校准的输出信号VPN可以被传输到比较器COMP以用于与斜坡电压信号Vramp一起生成比较信号CMP。
在图8中，说明包括两个补偿电路40-1和40-2的补偿电路40。然而，补偿电路40的配置仅仅是示例，并且不旨在限制本发明概念的示例实施例。例如，取决于噪声分量的类型和/或数量，补偿电路40可以包括多个不同的补偿电路。
采样器32可以包括比较器COMP，其被配置为输出在由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp与单位像素PX中的每一个的输出信号VPN之间的比较信号。在一些示例实施例中，采样器32可以还包括斜坡缓冲器RB，其被配置为在比较器COMP的前端上缓冲斜坡电压信号Vramp并输出所缓冲的斜坡电压信号Vramp。
计数器34可以使用从采样器32输出的比较信号CMP来生成数字信号DS。例如，计数器34可以基于比较信号CMP和从控制逻辑60生成的时钟信号而生成数字信号DS。
根据一些示例实施例的图像传感器3可以同时补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的各种噪声分量，以改善图像传感器的噪声特性和线性度并优化图像传感器的性能。根据一些示例，实施例的图像传感器3可以在包括多个补偿电路的同时减小(例如显著减小)尺寸和/或功耗的增加。在下文中，将参考图9和图10描述图像传感器3的示例实施例。
图9是说明图8的图像传感器的示例的局部等效电路图。
参考图9，图像传感器3_1可以包括像素偏置电路31-1、第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。
像素偏置电路31-1可以向单位像素PX中的每一个提供偏置电流以驱动它们。
像素偏置电路31-1可以通过使用从第一补偿电路40-1接收到的第一补偿电压信号Vcomp1来补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的第一噪声分量。例如，像素偏置电路31-1可以通过将从第一补偿电路40-1接收到的第一补偿电压信号Vcomp1添加到输出信号VPN来补偿添加到输出信号VPN的水平噪声。
像素偏置电路31-1可以通过使用从第二补偿电路40-2接收到的第二补偿电压信号Vcomp2来补偿被添加到输出信号VPN的第二噪声分量。例如，像素偏置电路31-1可以通过将从第二补偿电路40-2接收到的第二补偿电压Vcomp2添加到输出信号VPN来补偿添加到输出信号VPN的电源噪声。
像素偏置电路31-1可以包括连接于像素节点PN与第一节点N1之间的第一晶体管MB1以及并联连接于第一节点N1与接地端子之间的第二晶体管MB2和第三晶体管MB3。尽管在图9中说明在第一节点N1与接地端子之间并联连接的两个晶体管MB2和MB3，但是它们仅仅是示例，而无意于限制本发明概念的示例实施例。例如，取决于噪声分量的类型或数量，可以调整在第一节点N1与接地端子之间并联连接的晶体管的数量。此外，尽管将晶体管MB1至MB3说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。例如，晶体管MB1至MB3中的至少一个可以是PMOS晶体管。
第二晶体管MB2的栅极可以连接到第一补偿电路40-1，且第三晶体管MB3的栅极可以连接到第二补偿电路40-2。
第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压Vcomp1，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的第一噪声分量。例如，第一补偿电路40-1可以通过放大传输控制信号TG的振幅改变变来生成第一补偿电压信号Vcomp1，以补偿被添加到单位像素PX的像素电压信号的水平噪声。当传输控制信号TG的小(例如，最小)电压Vntg取决于传输控制信号TG的变化而变化时，第一补偿电路40-1可以通过使传输控制信号TG的电压Vntg的变化放大特定的(或替代地，预定的)增益来生成第一补偿电压Vcomp1。
第一补偿电路40-1可以包括第一晶体管MA1至第四晶体管MA4、第一电流源Ia1和第二电流源Ia2以及放大器单元41-1。尽管将晶体管MA1至MA3说明为PMOS晶体管，并且将晶体管MA4说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
放大器单元41-1可以连接于第二晶体管MA2的栅极与第三晶体管MA3的栅极之间，以使水平线的输入(例如，传输控制信号TG的振幅改变)放大特定的(或替代地，预定的)增益A。放大器单元41-1可以包括如上参考6A或图6B描述的放大器；例如，放大器单元41-1可以包括第一可变电容器C1和第二可变电容器C2。除了图6A和图6B的示例之外，放大器单元41-1还可以具有能够调整增益A的各种结构。
第三晶体管MA3和第四晶体管MA4可以串联连接于电源电压VDD与接地端子之间。第三晶体管MA3可以与第二晶体管MA2和第二电流源Ia2一起构成电流镜电路。第四晶体管MA4可以与第二晶体管MB2一起构成电流镜电路。
可以通过第三晶体管MA3和第四晶体管MA4的电流-电压特性来缩放像素偏置电路31-1的第二晶体管MB2的栅极电压。例如，像素偏置电路31-1的第一晶体管MB1的栅极电压可以具有通过使用第三晶体管MA3与第四晶体管MA4的跨导比来缩放第三晶体管MA3的栅极电压来获得的值。在一些示例实施例中，第一补偿电路40-1可以通过改变第三晶体管MA3和第四晶体管MA4中的至少一个的跨导来调整第一补偿电压信号Vcomp1的振幅。
流到像素偏置电路31-1的第二晶体管MB2的漏极的电流也可以随像素偏置电路31-1的第二晶体管MB2的栅极电压的变化而变化。像素偏置电路31-1的第二晶体管MB2的漏极电流可以流到像素节点PN，以将单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的振幅降低第一补偿电压信号Vcomp1的振幅。
第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压信号Vcomp2，以补偿被添加到单位像素PX中的每一个的输出信号VPN的第二噪声。例如，第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压信号Vcomp2，以去除由电源电压VDD的纹波电压添加到输出信号VPN的电源噪声。在此情况下，第二补偿电路40-2可以通过放大电源电压VDD的振幅改变来生成第二补偿电压信号Vcomp2。
第二补偿电路40-2可以包括第一晶体管MC1至第三晶体管MC3、第一电流源Ic1和放大器单元41-2。
放大器单元41-2可以连接于第一晶体管MC1的栅极与第二晶体管MC2的栅极之间，以将电源电压VDD的振幅改变放大预定增益A。除了上文参考图6A和图6B描述的结构之外，放大器单元41-2还可以具有能够调整增益A的各种结构。此外，放大器单元41-2可以与放大器单元41-1具有相同或不同结构。
第一晶体管MC1和第二晶体管MC2可以串联连接于电源电压VDD与接地端子之间。第一晶体管MC1可以与第三晶体管MC3和第一电流源Ic1一起构成电流镜电路。第一晶体管MC1可以与像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3一起构成电流镜电路。
可以通过第一晶体管MC1和第二晶体管MC2的电流-电压特性来缩放像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3的栅极电压。例如，像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3的栅极电压可以具有通过使用第一晶体管MC1和第二晶体管MC2的跨导比来缩放第二晶体管MC2的栅极电压而获得的值。在一些示例实施例中，第二补偿电路40-2可以通过改变第一晶体管MC1和第二晶体管MC2中的至少一个的跨导来调整第二补偿电压信号Vcomp2的振幅。
流到像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3的漏极的电流也可以随像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3的栅极电压的变化而变化。像素偏置电路31-1的第三晶体管MB3的漏极电流可以流到像素节点PN，以将输出信号VPN的振幅降低第二补偿电压信号Vcomp2的振幅。
通过像素节点PN，像素偏置电路31-1可以输出使用第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2经校准的信号Vramp'。在一些示例实施例中，可以通过将第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2添加到单位像素PX中的每一个的预校准的输出Vramp来生成单位像素PX中的每一个的经校准的输出Vramp'。经校准的输出Vramp'可以被传输到比较器COMP以与输出信号VPN生成比较信号。
图10是说明图8的图像传感器的示例的局部等效电路图。
参考图10，图像传感器3_2可以包括像素偏置电路31-1、第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。
第一补偿电路40-1可以包括第一晶体管MA1至第四晶体管MA4、第一电流源Ia1和第二电流源Ia2以及放大器单元41-1。第一补偿电路40-1可以还包括电流镜(包括第二晶体管MA2和第三晶体管MA3)中的采样开关Sa。采样开关Sa可以连接于第二节点Na2与第三节点Na3之间，以对第三晶体管MA3的栅极电压进行采样。
第二补偿电路40-2可以包括第一晶体管MC1至第三晶体管MC3、第一电流源Ia1和放大器单元41-2。第二补偿电路40-2可以还包括电流镜(包括第二晶体管MC2和第三晶体管MC3)中的采样开关Sc。采样开关Sc可以连接于第二节点Nc2与第三节点Nc3之间，以对第二晶体管MC2的栅极电压进行采样。采样开关Sa和Sc可以是或对应于晶体管；然而，本发明概念不限于此。
在放大器单元41-1和41-2包括如图6中说明的可变电容器C1和C2的情况下，放大器单元41-1和41-2的可变电容器C1和C2在采样开关Sa和Sc接通时可以被充电，并且即使当采样开关Sa和Sc关断时也可以维持对可变电容器C1和C2充电的电压。
图11是根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器的框图。
参考图11，图像传感器4可以包括像素阵列10、行驱动器20、补偿电路40和读出电路30。
像素阵列10可以包括布置于行线ROW与列线COL的交点处的多个单位像素PX。像素阵列10的行地址和行扫描可以由行驱动器20控制。
补偿电路40可以生成补偿电压信号Vramp，以补偿被添加到由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp中的一个或更多个噪声分量。
补偿电路40可以包括第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压信号Vcomp1以补偿第一噪声分量。第一噪声分量可以是例如由传输控制信号线与列线之间的耦合(例如，电容耦合)添加到斜坡电压Vramp的水平噪声。第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压信号Vcomp2以补偿第二噪声分量。第二噪声分量可以是例如被添加到斜坡电压信号Vramp的电源噪声。在图11中，说明包括两个补偿电路40-1和40-2的补偿电路40。然而，补偿电路40的配置仅仅是示例，并且不旨在限制本发明概念的示例实施例。例如，取决于噪声分量的类型和/或数量，补偿电路40可以包括多个不同的补偿电路。
读出电路30可以包括像素偏置电路31、采样器32、斜坡发生器33和计数器34。
像素偏置电路31可以连接于单位像素PX中的每一个的输出端子PN与接地端子之间，并且可以生成偏置电流以驱动单位像素PX中的每一个。
斜坡发生器33可以生成以斜坡形式增大或减小的斜坡电压信号Vramp'，并且可以将斜坡电压信号Vramp'提供给采样器32。由斜坡发生器33生成的斜坡电压信号Vramp'可以是电压信号，其中使用由补偿电路40提供的补偿电压信号Vcomp1和Vcomp2来补偿噪声。例如，斜坡发生器33可以基于电源电压VDD和时钟信号而生成斜坡电压信号Vramp，并且可以在使用从第一补偿电路40-1传输的第一补偿电压信号Vcomp1和从第二补偿电路40-2传输的第二补偿电压信号Vcomp2来校准斜坡电压信号Vramp之后输出经校准的斜坡电压信号Vramp'。在一些示例实施例中，斜坡发生器33可以通过将第一补偿电压信号Vcomp1和第二补偿电压信号Vcomp2添加到初始斜坡电压信号Vramp来生成经校准的斜坡电压信号Vramp'。
经校准的斜坡电压信号Vramp'可以通过斜坡缓冲器RB传输到比较器COMP，来用以与单位像素PX中的每一个的输出信号VPN一起生成比较信号CMP。
比较器COMP可以将输出信号VPN与从斜坡缓冲器RB输出的斜坡电压信号Vramp'进行比较，以输出比较信号CMP。
计数器34可以使用从采样器32输出的比较信号CMP来生成数字信号DS。例如，计数器34可以基于比较信号CMP和从控制逻辑60提供的时钟信号而生成数字信号DS。
根据一些示例实施例的图像传感器可以同时补偿被添加到斜坡电压信号Vramp中的各种噪声分量，以改善图像传感器的噪声特性、线性度等，并优化图像传感器的性能。此外，根据一些示例实施例的图像传感器4可以在包括多个补偿电路的同时显著减小尺寸和功耗的增加。在下文中，将参考图12描述图像传感器4的示例。
图12是说明图11的图像传感器4的示例的局部等效电路图。
参考图12，图像传感器4_1可以包括斜坡发生器33、第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2。
斜坡发生器33可以生成以恒定斜率线性地变化的斜坡电压信号Vramp。
斜坡发生器33可以包括连接于电源电压VDD与接地端子之间的斜坡电流源Iramp和斜坡电阻器Rramp。斜坡发生器33可以通过调整流到斜坡电阻器Rramp的电流来生成斜坡电压Vramp。
第一补偿电路40-1和第二补偿电路40-2可以并联连接到电流源Iramp的两端。
第一补偿电路40-1可以生成第一补偿电压信号Vcomp1以补偿斜坡电压信号Vramp的第一噪声分量。第一噪声分量可以包括例如由水平线与列线之间的耦合生成的水平噪声。
第一补偿电路40-1可以包括第一晶体管MA1至第六晶体管MA6、第一电流源Ia1和第二电流源Ia2以及放大器单元41-1。第一补偿电路40-1可以还包括电流镜电路(包括第二晶体管MA2和第三晶体管MA3)中的采样开关Sa。采样开关Sa可以连接于第二晶体管MA2的栅极与第二节点Na2之间，以对第三晶体管MA3的栅极电压进行采样。尽管将晶体管MA1、MA4、MA5和MA6说明为PMOS晶体管并且将晶体管MA2和MA3说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
放大器单元41-1可以连接于第二晶体管MA2的栅极与第三晶体管MA3的栅极之间，并使水平线的输入的振幅改变放大预定增益A。包括单个放大器的放大器单元41-1在图12中说明，但仅仅是示例，并且无意于限制本发明概念的示例实施例。
第二补偿电路40-2可以生成第二补偿电压信号Vcomp2以补偿斜坡电压信号Vramp的第二噪声。第二噪声分量可以包括例如电源噪声。
第二补偿电路40-2可以包括第一晶体管MC1至第五晶体管MC5和放大器单元41-2。第二补偿电路40-2可以还包括在镜电路(包括第三晶体管MC3和第四晶体管MC4)中的采样开关Sc。采样开关Sc可以连接于第二节点Nc2与第三节点Nc3之间，以对第三晶体管MC3的栅极电压进行采样。尽管将晶体管MC1、MC2和MC3说明为PMOS晶体管并且将晶体管MC4和MC5说明为NMOS晶体管，但是本发明概念不限于此。
放大器单元41-2可以连接于第三晶体管MC3的栅极与第四晶体管MC4的栅极之间，以将电源电压VDD的振幅改变放大预定增益A。包括串联连接于第一节点Nc1与接地端子之间的两个可变电容器C1和C2的放大器单元41-2在图12中说明，但仅仅是示例，并且无意于限制本发明概念的示例实施例。此外，放大器单元41-2可以与放大器单元41-1具有相同或不同结构，但是本发明概念不限于此。
基于斜坡电流源Iramp、从第一补偿电路40-1传输的第一补偿电压信号Vcomp1和从第二补偿电路40-2传输的第二补偿电压信号Vcomp2，斜坡发生器33可以生成斜坡电压Vramp'。
图13是根据本发明概念的示例实施例的包括图像传感器的电子装置的框图。
参考图13，电子装置1300可以包括图像传感器1310、显示器1320、存储器1330、处理器1340、端口1350等。电子装置1300可以还包括有线/无线通信装置、电源等。在图13中说明的部件当中，可以提供端口1350以允许电子装置1300与视频卡、声卡、存储卡、USB装置等通信。除了通用桌面计算机或膝上型计算机之外，电子装置1300还可以包括智能电话、台式PC、智能可穿戴装置等。
处理器1340可以执行具体计算、命令、任务等。处理器1340可以是和/或可以包括中央处理单元(CPU)、微处理器单元(MCU)、片上系统(SoC)等，并且可以通过总线1360与图像传感器1310、显示器1320、存储装置1330以及与连接到端口1350的其他装置通信。
存储器1330可以是被配置为存储电子装置1300的操作所需的数据、多媒体数据等的存储介质。存储器1330可以包括诸如随机存取存储器(RAM)之类的易失性存储器和/或诸如闪存之类的非易失性存储器等。作为存储装置，存储器1330还可包括固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)和光盘驱动器(ODD)中的至少一个。显示装置1320可以包括诸如键盘、鼠标、触摸屏之类的输入装置，以及诸如显示器、音频输出部分之类的输出装置。
图像传感器1310可以安装于封装基板上，以通过总线1360和/或另一通信结构连接到处理器1340。图像传感器1310可以以在参考图1至图12描述的上述示例实施例中建议的各种形式用于电子装置1300中。
如上所述，根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器可以同时补偿被添加到单位像素的输出值或斜坡电压中的至少一个的水平噪声和电源噪声，以改善图像传感器的噪声特性和线性度。
此外，根据本发明概念的一些示例实施例的图像传感器可以在包括多个补偿电路的同时实现尺寸的显著减小或减少尺寸的任何增加，和/或可以降低功耗。
虽然上文已经示出并描述一些示例实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说将是明显的，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明概念的范围的情况下进行修改和变型。

Claims (20)

1.一种图像传感器，其包括：
连接到行线和列线的单位像素；
第一补偿电路，其被配置为生成第一补偿电压信号以补偿水平噪声，所述水平噪声对应于水平线的输入信号的变化，所述输入信号的所述变化对应于所述水平线与所述列线的耦合；
第二补偿电路，其被配置为生成第二补偿电压信号以补偿电源噪声，所述电源噪声对应于电源电压的变化；以及
读出电路，包括：
第一晶体管，具有连接到所述第一补偿电路的输出端子的栅极，以及
第二晶体管，其与所述第一晶体管并联连接，所述第二晶体管具有连接到所述第二补偿电路的输出端子的栅极，
所述读出电路被配置为校准所述单位像素的输出信号和从斜坡发生器接收到的斜坡电压信号中的至少一个，所述校准基于所述第一补偿电压信号和所述第二补偿电压信号。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述读出电路被配置为通过将所述第一补偿电压信号和所述第二补偿电压信号添加到所述单位像素的所述输出信号或所述斜坡电压信号中的至少一个来补偿所述水平噪声和所述电源噪声。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述第一补偿电路被配置为通过将所述水平线的所述输入信号的变化放大第一增益来生成所述第一补偿电压信号，并且
所述第二补偿电路被配置为通过将所述电源电压的变化放大第二增益来生成所述第二补偿电压信号。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一补偿电路被配置为：在所述水平线对应于传输控制信号线时，通过放大与传输控制信号的最小电压相关联的值的变化来生成所述第一补偿电压信号。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一补偿电路包括：
第一晶体管，串联连接到第一电流源，
第二晶体管，
第三晶体管，所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管与第二电流源一起构成电流镜电路，
第四晶体管，串联连接到所述第三晶体管，以及
放大器，连接于所述第二晶体管的栅极与所述第三晶体管的栅极之间，所述放大器被配置为放大所述水平线的所述输入信号的变化。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第一补偿电路被配置为通过改变所述第三晶体管或所述第四晶体管中的至少一个的跨导来调整所述读出电路的所述第一晶体管的栅极电压。
7.如权利要求5所述的图像传感器，其中，所述放大器包括：
第一可变电容器和第二可变电容器，所述第一可变电容器和所述第二可变电容器串联连接于所述电源电压与接地端子之间，并且
所述放大器被配置为基于所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容而确定增益。
8.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二补偿电路包括：
第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管串联连接于电源电压与接地端子之间，
第三晶体管，与所述第二晶体管和第一电流源一起构成电流镜电路，以及
放大器，连接于所述第二晶体管的栅极与所述第三晶体管的栅极之间，所述放大器被配置为放大所述电源电压的变化。
9.如权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二补偿电路被配置为通过改变所述第一晶体管或所述第二晶体管中的至少一个的跨导来调整所述读出电路的所述第二晶体管的栅极电压。
10.如权利要求8所述的图像传感器，其中，所述放大器包括第一可变电容器和第二可变电容器，所述第一可变电容器和所述第二可变电容器串联连接于所述电源电压与接地端子之间，并且
所述放大器被配置为基于所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容而确定增益。
11.一种图像传感器，包括：
单位像素，连接到行线和列线；
第一补偿电路，被配置为生成第一补偿电压信号以补偿第一噪声分量，所述第一噪声分量对应于水平线的输入信号的变化，所述输入信号的所述变化对应于所述水平线与所述列线的电容耦合；
第二补偿电路，被配置为生成第二补偿电压信号以补偿第二噪声分量，所述第二噪声分量取决于电源电压的变化；以及
斜坡缓冲器，被配置为校准斜坡电压信号并输出经校准的斜坡电压信号，所述斜坡电压信号从斜坡发生器接收，所述经校准的斜坡电压信号基于所述第一补偿电压信号和所述第二补偿电压信号。
12.如权利要求11所述的图像传感器，其中，所述斜坡缓冲器被配置为通过将所述第一补偿电压信号和所述第二补偿电压信号添加到所述斜坡电压信号来校准所述斜坡电压信号并输出所述经校准的斜坡电压信号。
13.如权利要求11所述的图像传感器，其中，
所述第一噪声分量包括被添加到所述单位像素的输出信号的水平噪声，并且
所述第二噪声分量包括被添加到所述斜坡电压信号或所述单位像素的所述输出信号中的至少一个的电源噪声。
14.如权利要求11所述的图像传感器，其中，所述斜坡缓冲器包括：
第一负载晶体管，连接到所述第一补偿电路的输出端子；
第二负载晶体管，与所述第一负载晶体管并联连接并且连接到所述第二补偿电路的输出端子；以及
输入晶体管，串联连接到所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每一个，所述输入晶体管具有栅极，其中
所述斜坡电压信号被输入到所述输入晶体管的所述栅极。
15.如权利要求14所述的图像传感器，其中，所述斜坡缓冲器还包括：
级联晶体管，串联连接于所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管与所述输入晶体管之间。
16.如权利要求15所述的图像传感器，其中，所述第一补偿电路通过将所述水平线的所述输入信号的所述变化按第一比率缩放来生成所述第一补偿电压信号，所述第一比率基于所述第一负载晶体管的跨导，并且
所述第二补偿电路通过按第二比率缩放所述电源电压的所述变化来生成所述第二补偿电压信号，所述第二比率基于所述第二负载晶体管的跨导。
17.一种图像传感器，包括：
像素阵列，具有连接到多条行线和多条列线的多个单位像素；
第一补偿电路，被配置为生成第一补偿电压信号，以补偿被添加到所述多个单位像素中的每一个的输出信号的第一噪声分量；
第二补偿电路，被配置为生成第二补偿电压信号，以补偿被添加到所述多个单位像素中的每一个的所述输出信号的第二噪声分量；以及
像素偏置电路，包括：
第一晶体管，被配置为生成偏置电流以驱动所述多个单位像素中的每一个，
第二晶体管，串联连接到所述第一晶体管，以及
第三晶体管，与所述第二晶体管并联连接，其中，
所述第二晶体管的栅极被配置为接收所述第一补偿电压信号，并且
所述第三晶体管的栅极被配置为接收所述第二补偿电压信号。
18.如权利要求17所述的图像传感器，其中，所述像素偏置电路被配置为基于所述第一补偿电压信号和所述第二补偿电压信号而校准所述多个单位像素中的每一个。
19.如权利要求17所述的图像传感器，其中，所述第一补偿电路被配置为通过缩放水平线的输入信号的变化来生成所述第一补偿电压信号，所述变化对应于所述水平线与所述列线之间的电容耦合，所述第一补偿电路被配置为通过使用所述第二晶体管的跨导值来生成所述第一补偿电压信号。
20.如权利要求17所述的图像传感器，其中，所述第二补偿电路被配置为通过使用所述第三晶体管的跨导值来缩放电源电压的变化来生成所述第二补偿电压信号。
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