JP5417055B2 - A/d変換器、固体撮像装置、及び電子情報機器 - Google Patents
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Description
Vin=Vrmp+(Vsig−Vr0)−(Vrst−Vth)
となる。
Vin=Vth−(Vrst−Vsig)+(Vrmp−Vr0)
となる。つまり比較回路400の入力電圧Vinは、その閾値電圧Vthと、入力電圧を2時点でサンプリングした電圧の電位差−(Vrst−Vsig)と、基準電圧の変化幅(Vrmp−Vr0)との和となる。ここで基準電圧の変化幅(Vrmp−Vr0)と,電位差(Vrst−Vsig)との差がゼロとなったときに、Vin=Vth(閾値電圧)となり、比較回路の出力は反転することができる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるA/D変換器を具備したCMOSイメージセンサのシステム構成を説明する図であり、図2は、本発明の実施形態1のA/D変換器におけるサンプルホールド回路及び比較回路部を画素の構成とともに示す図である。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施形態2による固体撮像装置を説明する図であり、該固体撮像装置におけるA/D変換器を構成するサンプルホールド回路及び比較回路部の構成要素を具体的に示している。図8は、本発明の実施形態2による固体撮像装置におけるA/D変換器を説明する図であり、該A/D変換器におけるサンプルホールド回路及び比較回路部を画素の構成とともに示している。
(実施形態3)
図10は、本発明の実施形態3として、実施形態1あるいは2の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
100a、100b 固体撮像装置
101,201 垂直デコーダ回路
102,202 ランプ波生成回路
103,203 カウンタ回路
104,204 水平デコーダ回路
105,205 比較回路
106,206 デジタルメモリ回路
107 参照電圧生成回路
303,403,1203 定電流源
3A,4A,12A サンプルホールド部及び比較部
300,400,1200 比較回路
301a,301b,301c,
301d,301e,301f,
401a,401b,401c,
1201a,1201b,1201c,
1201d,1201e,1201f スイッチ
302a,302b,402a,402b,1202a,1202b 容量素子
3A,12A SHC回路部(サンプルホールド部及び比較回路部)
3A1,12A1 サンプルホールド部
3A2,12A2 比較部
3B,12B 画素回路
Claims (20)
- アナログ入力信号の電圧レベルを、一定の電圧幅で段階的に変化するランプ波信号の電圧レベルと比較する比較部を有し、該比較部での比較結果に基づいて該アナログ入力信号の電圧レベルをデジタルデータに変換するA/D変換器であって、
少なくとも1つの容量素子をサンプリング容量素子として含み、該アナログ入力信号が該サンプリング容量素子の一端に印加されたとき、該アナログ入力信号の電圧レベルが該サンプリング容量素子にサンプルホールドされるよう構成したサンプルホールド部を有し、
該サンプルホールド部では、該アナログ入力信号が該サンプリング容量素子の一端に印加されたときに、該サンプリング容量素子の一端の電位レベルが所定電圧に落ち着いて安定するのが促進されるよう、該アナログ入力信号が該サンプリング容量素子の一端に印加されるのと同時に、該サンプリング容量素子の一端の電位レベルを該アナログ入力信号に対応する所定電圧に近づける安定化促進電圧が該サンプリング容量素子の一端に印加される、A/D変換器。 - 請求項1に記載のA/D変換器において、
前記サンプルホールド部は、少なくとも2つの容量素子を第1及び第2のサンプリング容量素子として含み、該アナログ入力信号が該第1のサンプリング容量素子の一端に印加されたとき、該アナログ入力信号の第1の電圧レベルが該第1のサンプリング容量素子にサンプルホールドされ、該アナログ入力信号が該第2のサンプリング容量素子の一端に印加されたとき、該アナログ入力信号の第2の電圧レベルが該第2のサンプリング容量素子にサンプルホールドされるよう構成されており、
前記比較部は、該アナログ入力信号の第1の電圧レベルと第2の電圧レベルとの差電圧レベルを、前記ランプ波信号の電圧レベルと比較するよう構成されており、
前記デジタルデータは、該差電圧レベルをA/D変換したものであり、
該サンプルホールド部の第1及び第2のサンプリング容量素子のうちの第1のサンプリング容量素子は、その一端に該アナログ入力信号が印加されたときに、該サンプリング容量素子の一端の電位レベルが落ち着いて安定するのが促進されるよう、該アナログ入力信号の印加と同時に該サンプリング容量素子の一端に前記安定化促進電圧が印加される、A/D変換器。 - 請求項2に記載のA/D変換器において、
前記アナログ入力信号は、固体撮像素子を構成する、被写体からの光を光電変換して出力する画素からのアナログ画素信号であり、
該アナログ入力信号の第1の電圧レベルは、該画素の基準電位であるリセット電圧レベルであり、該アナログ入力信号の第2の電圧レベルは、該画素での光電変換により得られた信号電圧レベルである、A/D変換器。 - 請求項3に記載のA/D変換器において、
前記サンプルホールド部の第1のサンプリング容量素子は、
その一端に前記アナログ入力信号が印加されたときに、該第1のサンプリング容量素子の一端の電位レベルが前記リセット電圧レベルに落ち着いて安定するのが促進されるよう、該アナログ入力信号の印加と同時に該サンプリング容量素子の一端に前記安定化促進電圧として第1の初期電圧が印加される、A/D変換器。 - 請求項3に記載のA/D変換器において、
前記サンプルホールド部の第2のサンプリング容量素子は、
その一端に前記アナログ入力信号が印加されたときに、該第2のサンプリング容量素子の一端の電位レベルが前記信号電圧レベルに落ち着いて安定するのが促進されるよう、該サンプリング容量素子の一端に前記安定化促進電圧として第2の初期電圧が印加される、A/D変換器。 - 請求項3に記載のA/D変換器において、
前記サンプルホールド部の第1のサンプリング容量素子は、
その一端に前記アナログ入力信号が印加されたときに、該第1のサンプリング容量素子の一端の電位レベルが前記リセット電圧レベルに落ち着いて安定するのが促進されるよう、該アナログ入力信号の印加と同時に該サンプリング容量素子の一端に前記安定化促進電圧として第1の初期電圧が印加され、
前記サンプルホールド部の第2のサンプリング容量素子は、
その一端に前記アナログ入力信号が印加されたときに、該第2のサンプリング容量素子の一端の電位レベルが前記信号電圧レベルに落ち着いて安定するのが促進されるよう、該サンプリング容量素子の一端に前記安定化促進電圧として第2の初期電圧が印加される、A/D変換器。 - 請求項2に記載のA/D変換器において、
前記サンプルホールド部は、前記デジタルデータに変換すべきアナログ入力信号の電圧レベルと、該デジタルデータにおけるビット数に対応したステップで段階的にレベル変化するランプ波信号電圧とを保持するサンプルホールド回路である、A/D変換器。 - 請求項7に記載のA/D変換器において、
前記比較部は、
前記サンプルホールド回路からの出力のみを入力として自身の反転レベルとを比較する単一入力比較回路である、A/D変換器。 - 請求項7に記載のA/D変換器において、
前記比較部は、
前記サンプルホールド回路からの出力と前記ランプ波形信号とを入力とする2入力比較回路である、A/D変換器。 - 請求項9に記載のA/D変換器において、
前記第1のサンプリング容量素子の第1の端子が前記比較部の入力ノードであり、
前記サンプルホールド部は、
前記安定化促進電位として第1の初期電圧が印加される第1の初期電圧端子と、該第1のサンプリング容量素子の第2の端子との間に接続された第1のスイッチを有している、A/D変換器。 - 請求項10に記載のA/D変換器において、
前記第1のサンプリング容量素子の第2の端子に印加する安定化促進電圧が、前記アナログ入力信号の電圧レベルが過渡的に安定する第1の電圧レベルに非常に近い電圧値である、A/D変換器。 - 請求項10に記載のA/D変換器において、
前記第1のスイッチは、オン期間を、該第1のサンプリング容量素子の第2の端子の電圧レベルが過渡的に安定する第1の電圧レベルに非常に近い電圧値になった時にオフするように制御されるA/D変換器。 - 請求項7に記載のA/D変換器において、
前記第2のサンプリング容量素子の第1の端子が前記ランプ波信号の入力端子であり、
前記サンプルホールド部は、
前記アナログ入力信号が印加される入力端子と、該第2のサンプリング容量素子の第2の端子との間に接続された第2のスイッチを有している、A/D変換器。 - 請求項13に記載のA/D変換器において、
前記安定化促進電圧として第2の初期電圧が印加される第2の初期電圧端子と、該第2のサンプリング容量素子の第2の端子との間に接続された第3のスイッチを有している、A/D変換器。 - 請求項14に記載のA/D変換器において、
前記第2の初期電圧は、前記第2のスイッチがオンした際に、電荷分配後に安定する前記第2のサンプリング容量素子の第2の端子の電圧レベルが、前記アナログ入力信号の過渡的に安定する第1の電圧レベルに非常に近い電圧レベルである、A/D変換器。 - 請求項14に記載のA/D変換器において、
前記第3のスイッチは、オン期間を、前記第2のサンプリング容量素子の第2の端子の電圧が、前記の第2のスイッチがオンした際に、電荷分配後に安定する前記第2のサンプリング容量素子の第2の端子の電圧レベルが過渡的に安定する第1の電圧レベルに非常に近い電圧値になる時にオフするように制御される、A/D変換器。 - 請求項2から16のいずれかに記載のA/D変換器において、
前記第1のサンプリング容量素子の第2の端子に対して前記第1の初期電圧を印加するための第1の初期電圧端子をグランドレベルに固定する、A/D変換器。 - 請求項2から16のいずれかに記載のA/D変換器において、
前記第1のサンプリング容量素子の第2の端子に対して前記第2の初期電圧を印加するための前記第2の初期電圧端子をグランドレベルに固定する、A/D変換器。 - 請求項1から18のいずれかに記載のA/D変換器を具備する固体撮像装置。
- 被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項19に記載の固体撮像装置を備えたものである電子情報機器。
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