KR101801821B1 - 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기 - Google Patents

4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기 Download PDF

Info

Publication number
KR101801821B1
KR101801821B1 KR1020160096859A KR20160096859A KR101801821B1 KR 101801821 B1 KR101801821 B1 KR 101801821B1 KR 1020160096859 A KR1020160096859 A KR 1020160096859A KR 20160096859 A KR20160096859 A KR 20160096859A KR 101801821 B1 KR101801821 B1 KR 101801821B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transistor
pixel
voltage
photodiode
transistors
Prior art date
Application number
KR1020160096859A
Other languages
English (en)
Inventor
채영철
박찬민
조우진
박인준
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020160096859A priority Critical patent/KR101801821B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101801821B1 publication Critical patent/KR101801821B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H03F3/082—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3205—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in field-effect transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N5/335—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 4T 픽셀과 결합된 비교기 대신, 4T 픽셀과 결합된 증폭기를 사용하여 이미지센서 전체 잡음을 줄이고, 개회로 증폭기가 가지는 낮은 선형성을 보완하여 넓은 입력범위에서 높은 선형성을 가지는 픽셀 통합 개회로 증폭기를 제공하기 위한 것으로서, 하나의 포토다이오드(PD) 및 하나의 포토다이오드(PD)로부터 생성되는 영상신호를 전기신호로 변환하는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)로 구성되는 4T 픽셀과, 직렬로 연결되는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 4T 픽셀의 뒷단이 연결되어 4T 픽셀과 결합된 개회로 증폭기를 구현하고, 오토제로잉을 위한 축전기(C) 및 구현된 개회로 증폭기의 전압이득을 조절하는 전압이득 제어부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기{Gain-linearized open loop pre-amplifier combined with 4-T pixel}
본 발명은 일반적인 이미지센서에 많이 사용되는 4T 픽셀과 결합된 개회로 증폭기에 관한 것으로, 특히 같은 이득 조건에서 일반적인 개회로 증폭기보다 넓은 입력 전압 범위에서 선형적인 이득을 갖는 픽셀 통합 개회로 증폭기에 관한 것이다.
이미지센서는 복수 개의 단위픽셀을 2차원적으로 정렬시킨 구조를 가지는데, 이미지센서의 설계 단계에서 단위 픽셀을 수평방향 및 수직방향으로 연속하여 배열시키는 과정을 스텝&리피트(step and repeat)라고 한다.
하나 의 단위픽셀을 스텝 & 리피트 방식으로 수평방향으로 연속하여 배열시킴으로써 하나의 이미지센서 단위라인을 형성시키고, 상기 이미지센서 단위라인의 바로 아래에 이어서 또 다른 이미지센서 단위 라인을 연속하여 배열시킴으로서 하나의 이미지센서를 구현시킨다.
도 1 은 기존의 픽셀과 결합된 비교기 CMOS 이미지센서의 구조를 나타낸 흐름도이다.
도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 하나의 포토다이오드(PD) 및 하나의 포토다이오드(PD)로부터 생성되는 영상신호를 전기신호로 변환하는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)로 구성되는 4T 이미지 센서의 단위 픽셀(이하 "4T 픽셀"로 칭함)(10)과, 4개의 트랜지스터(M5, M6, M7, M8)와 2개의 메모리로 구성되어, 상기 4T 픽셀(10)로부터 입력되는 두 개의 입력 신호를 받아 열 단위(Column-level)로 서로 비교하는 single-slope ADC(20)와, 상기 single-slope ADC(20)를 제어하기 위해 칩 단위로 카운터하는 Chip-level counter(30)로 구성된다.
이처럼, 기존의 CMOS 이미지센서의 구조는 4T 픽셀(10)과 결합된 비교기(40)를 사용한다.
그러나 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 4T 픽셀(10)과 결합된 비교기(40)를 사용할 경우, 픽셀의 잡음은 4T 픽셀(10)과 비교기(40)를 순차적으로 붙인 구조보가 감소하지만, 비교기(40)의 양자화 잡음이 또 다시 이미지센서 전체 잡음을 높이는데 영향을 주게 되는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0858033호 (등록일자 2008.09.04) 공개특허공보 제10-2011-0066330호 (공개일자 2011.06.17)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 4T 픽셀과 결합된 비교기 대신, 4T 픽셀과 결합된 증폭기를 사용하여 이미지센서 전체 잡음을 줄이고, 개회로 증폭기가 가지는 낮은 선형성을 보완하여 넓은 입력범위에서 높은 선형성을 가지는 픽셀 통합 개회로 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기의 특징은 하나의 포토다이오드(PD) 및 하나의 포토다이오드(PD)로부터 생성되는 영상신호를 전기신호로 변환하는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)로 구성되는 4T 픽셀과, 직렬로 연결되는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 4T 픽셀의 뒷단이 연결되어 4T 픽셀과 결합된 개회로 증폭기를 구현하고, 오토제로잉을 위한 축전기(C) 및 구현된 개회로 증폭기의 전압이득을 조절하는 전압이득 제어부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 4T 픽셀은 인가되는 픽셀 인가전압(PVDD)의 조합을 통하여 상기 포토다이오드(PD)부터 생성된 영상전하를 스위칭하는 전달(transfer) 트랜지스터(M2)와, 포토다이오드(PD)를 리시버-바이어스(reverse-bias)로 초기화하는 로우-셀렉트(Row-Select) 트랜지스터(M1)와, 포토다이오드(PD)의 영상전하의 노출이 끝나면서 생성된 전하가 전압으로 바뀐 값을 증폭하는 SF(SourceFollower) 트랜지스터(M3)와, 스위치 온(on)되어 상기 SF 트랜지스터(M3)에서 증폭된 전압을 리드-아웃(read-out)시켜 전압이득 제어부(50)로 출력하는 RS(RowSelect) 트랜지스터(M4)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 4T 픽셀에 구성되는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)는 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 포토다이오드(PD)는 광전변환 기능을 수행하고, 포토다이오드(PD)의 전기신호는 부유확산영역(Floating Diffusion :　FD)에 축적되며, 상기 전달 트랜지스터(M2)는 부유확산영역(FD)의 전압을 전달하여 포토다이오드(PD)를 리셋하거나 포토다이오드(PD)의 전기신호를 부유확산영역(FD)으로 전달하는 스위칭기능을 하고, 상기 SF 트랜지스터(M3)는 부유확산영역(FD)의 전기신호를 증폭하며, 상기 RS 트랜지스터(M4)는 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달하고, 상기 로우-셀렉트 트랜지스터(M1)는 전압단으로부터 전압(PVDD)을 인가받아 부유확산영역(FD)을 통하여 포토다이오드(PD)에 전달하고 포토다이오드(PD)를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전압이득 제어부는 상기 4T 픽셀에 타단이 연결되고, 일단은 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 서로 직렬로 연결되는 2개의 제 1, 2 트랜지스터(M9, M10)와, 일단이 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 상기 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 제 2 트랜지스터(M10)의 게이트단과 연결되고 스위칭을 통해 드레인과 공통으로 연결되는 일단이 접지된 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1 트랜지스터(M9)는 PMOS 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 2 트랜지스터(M10)는 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전압이득 제어부는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 저항(R)의 저항값을 기반으로 발생되는 양자화 잡음이 개회로 증폭기의 전압이득으로 나누어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 저항(R)은 직렬 연결된 복수개의 저항(R1)(R2)(R3)과, 각각의 저항 사이에 연결되어 인가전압(VDD)에서 인가되는 저항의 개수를 조절하여 전압이득을 제어하는 복수개의 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전압이득이 선형화된 개회로 증폭기를 이용함으로써, 기존의 구조(도 1)가 가지는 문제점인 양자화 잡음이 이미지 센서의 잡음을 올리는 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.
둘째, 4T 픽셀과 결합된 증폭기를 사용하여 기존의 4T 픽셀과 결합된 비교기를 사용하는 폐회로 증폭기 구조에 비해 작은 면적으로 구현이 가능하여 작은 크기의 픽셀을 사용하는 CIS(CMOS Image Sensor)에 적합한 효과가 있다.
도 1 은 기존의 픽셀과 결합된 비교기 CMOS 이미지센서의 구조를 나타낸 회로도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 4-T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기를 나타낸 회로도
도 3 은 도 2의 저항을 컨트롤하여 다양한 이득(Variable gain)을 가지게 만드는 회로도
도 4 는 본 발명의 실시예에서 PMOS만 사용 했을 경우의 전압이득, PMOS와 저항을 사용했을 때의 전압이득, 그리고 저항만 사용했을 때의 전압이득을 나타낸 그래프
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기를 나타낸 회로도이다.
도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 통합 개회로 증폭기는 하나의 포토다이오드(PD) 및 하나의 포토다이오드(PD)로부터 생성되는 영상신호를 전기신호로 변환하는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)로 구성되는 4T 이미지 센서의 단위 픽셀(이하 "4T 픽셀"로 칭함)(10)과, 직렬로 연결되는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 4T 픽셀(10)의 뒷단이 연결되어 4T 픽셀(40)과 결합된 개회로 증폭기(60)를 구현하고, 오토제로잉을 위한 축전기(C) 및 구현된 개회로 증폭기(60)의 전압이득을 조절하는 전압이득 제어부(50)로 구성된다.
이때, 상기 4T 픽셀(10)은 인가되는 픽셀 인가전압(PVDD)의 조합을 통하여 상기 포토다이오드(PD)부터 생성된 영상전하를 스위칭하는 전달(transfer) 트랜지스터(M2)와, 포토다이오드(PD)를 리시버-바이어스(reverse-bias)로 초기화하는 로우-셀렉트(Row-Select) 트랜지스터(M1)와, 포토다이오드(PD)의 영상전하의 노출이 끝나면서 생성된 전하가 전압으로 바뀐 값을 증폭하는 SF(SourceFollower) 트랜지스터(M3)와, 스위치 온(on)되어 상기 SF 트랜지스터(M3)에서 증폭된 전압을 리드-아웃(read-out)시켜 전압이득 제어부(50)로 출력하는 RS(RowSelect) 트랜지스터(M4)로 구성된다. 이때, 상기 4T 픽셀(10)에 구성되는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)는 NMOS 트랜지스터로 구성된다.
한편, 상기 포토다이오드(PD)는 광전변환 기능을 수행하고, 포토다이오드(PD)의 전기신호는 부유확산영역(Floating Diffusion :　FD)에 축적되며, 상기 전달 트랜지스터(M2)는 부유확산영역(FD)의 전압을 전달하여 포토다이오드(PD)를 리셋하거나 포토다이오드(PD)의 전기신호를 부유확산영역(FD)으로 전달하는 스위칭기능을 한다. 또한 상기 SF 트랜지스터(M3)는 부유확산영역(FD)의 전기신호를 증폭하며, 상기 RS 트랜지스터(M4)는 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달한다. 그리고 상기 로우-셀렉트 트랜지스터(M1)는 전압단으로부터 전압(PVDD)을 인가받아 부유확산영역(FD)을 통하여 포토다이오드(PD)에 전달하고 포토다이오드(PD)를 초기화한다.
그리고 상기 전압이득 제어부(50)는 상기 4T 픽셀(10)의 RS 트랜지스터(M4)에 타단이 연결되고, 일단은 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 서로 직렬로 연결되는 2개의 제 1, 2 트랜지스터(M9, M10)와, 일단이 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 상기 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 제 2 트랜지스터(M10)의 게이트단과 연결되고 스위칭을 통해 드레인과 공통으로 연결되는 일단이 접지된 커패시터로 구성된다. 이때, 상기 제 1 트랜지스터(M9)는 PMOS 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 2 트랜지스터(M10)는 NMOS 트랜지스터로 구성된다.
이러한 구성을 통해, 상기 4T 픽셀(10)과 결합된 개회로 증폭기(60)가 구현되고, 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 저항(R)의 저항값을 기반으로 전압이득 제어부(50)에서 발생되는 양자화 잡음이 개회로 증폭기의 전압이득으로 나누어지게 된다.
도 3 은 도 2의 저항을 컨트롤하여 다양한 이득(Variable gain)을 가지게 만드는 회로도로서, 직렬 연결된 복수개의 저항(R1)(R2)(R3)과, 각각의 저항 사이에 연결되어 인가전압(VDD)에서 인가되는 저항의 개수를 조절하여 전압이득을 제어하는 복수개의 스위치로 구성된다.
도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 복수개의 스위치의 스위칭 제어를 통해, 첫 번째(1)와 같이 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)이 모두 직렬 연결되도록 스위칭하여 인가전압(VDD)이 인가되도록 하거나, 두 번째(2)와 같이 제 1 저항(R1)은 오픈시키고, 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)이 서로 직렬 연결되도록 스위칭하여 인가전압(VDD)이 인가되도록 하거나, 또는 세 번째(3)와 같이 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)은 오픈시키고, 제 3 저항(R3)만 인가전압(VDD)이 인가되도록 스위칭한다.
이와 같은 스위칭 제어를 통한 저항(R)의 저항값을 변화시켜 제 1, 2 트랜지스터(M9, M10) 사이로 인가되는 전압이득을 변화시킴으로써, CMOS 이미지 센서의 잡음을 낮추고 평균적인 조도에 따라 증폭기의 전압이득을 조절하여, 빛에 대한 민감도를 변환할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 실시예에서 PMOS만 사용 했을 경우의 전압이득, PMOS와 저항을 사용했을 때의 전압이득, 그리고 저항만 사용했을 때의 전압이득을 나타낸 그래프로서, 저항의 추가로 바이어스 영역의 변화에 따라 비선형적으로 변하는 출력 임피단스의 값을 보정해 줄 수 있으며, 따라서 개회로 증폭기 전압이득이 선형화되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 양자화 잡음이 이미지 센서의 잡음을 올리는 문제점을 해결할 수 있음을 알 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 하나의 포토다이오드(PD) 및 하나의 포토다이오드(PD)로부터 생성되는 영상신호를 전기신호로 변환하는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)로 구성되는 4T 픽셀과,
    직렬로 연결되는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 4T 픽셀의 뒷단이 연결되어 4T 픽셀과 결합된 개회로 증폭기를 구현하고, 오토제로잉을 위한 축전기(C) 및 구현된 개회로 증폭기의 전압이득을 조절하는 전압이득 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 전압이득 제어부는
    상기 4T 픽셀에 타단이 연결되고, 일단은 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 서로 직렬로 연결되는 2개의 제 1, 2 트랜지스터(M9, M10)와,
    일단이 전압단으로부터 인가전압(VDD)을 인가받는 상기 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 제 2 트랜지스터(M10)의 게이트단과 연결되고 스위칭을 통해 드레인과 공통으로 연결되는 일단이 접지된 커패시터를 포함하여 구성되며,
    이러한 구성을 통해, 상기 4T 픽셀과 결합된 개회로 증폭기가 구현되고, 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 저항(R)의 저항값을 기반으로 전압이득 제어부에서 발생되는 양자화 잡음이 개회로 증폭기의 전압이득으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 4T 픽셀은
    인가되는 픽셀 인가전압(PVDD)의 조합을 통하여 상기 포토다이오드(PD)부터 생성된 영상전하를 스위칭하는 전달(transfer) 트랜지스터(M2)와,
    포토다이오드(PD)를 리시버-바이어스(reverse-bias)로 초기화하는 로우-셀렉트(Row-Select) 트랜지스터(M1)와,
    포토다이오드(PD)의 영상전하의 노출이 끝나면서 생성된 전하가 전압으로 바뀐 값을 증폭하는 SF(SourceFollower) 트랜지스터(M3)와,
    스위치 온(on)되어 상기 SF 트랜지스터(M3)에서 증폭된 전압을 리드-아웃(read-out)시켜 전압이득 제어부(50)로 출력하는 RS(RowSelect) 트랜지스터(M4)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 4T 픽셀에 구성되는 4개의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)는 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 포토다이오드(PD)는 광전변환 기능을 수행하고, 포토다이오드(PD)의 전기신호는 부유확산영역(Floating Diffusion :　FD)에 축적되며,
    상기 전달 트랜지스터(M2)는 부유확산영역(FD)의 전압을 전달하여 포토다이오드(PD)를 리셋하거나 포토다이오드(PD)의 전기신호를 부유확산영역(FD)으로 전달하는 스위칭기능을 하고,
    상기 SF 트랜지스터(M3)는 부유확산영역(FD)의 전기신호를 증폭하며,
    상기 RS 트랜지스터(M4)는 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달하고,
    상기 로우-셀렉트 트랜지스터(M1)는 전압단으로부터 전압(PVDD)을 인가받아 부유확산영역(FD)을 통하여 포토다이오드(PD)에 전달하고 포토다이오드(PD)를 초기화하는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터(M9)는 PMOS 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 2 트랜지스터(M10)는 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압이득 제어부는 제 1 트랜지스터(M9)와, 제 2 트랜지스터(M10)와, 저항(R)이 병렬로 연결된 출력 로드로 구성되어, 상기 저항(R)의 저항값을 기반으로 발생되는 양자화 잡음이 개회로 증폭기의 전압이득으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 저항(R)은
    직렬 연결된 복수개의 저항(R1)(R2)(R3)과,
    각각의 저항 사이에 연결되어 인가전압(VDD)에서 인가되는 저항의 개수를 조절하여 전압이득을 제어하는 복수개의 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 4T 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기.
KR1020160096859A 2016-07-29 2016-07-29 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기 KR101801821B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160096859A KR101801821B1 (ko) 2016-07-29 2016-07-29 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160096859A KR101801821B1 (ko) 2016-07-29 2016-07-29 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101801821B1 true KR101801821B1 (ko) 2017-11-27

Family

ID=60810821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160096859A KR101801821B1 (ko) 2016-07-29 2016-07-29 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101801821B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111918003A (zh) * 2019-05-08 2020-11-10 上海耕岩智能科技有限公司 图像传感器及其信号采集方法和电路、存储介质、终端

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111918003A (zh) * 2019-05-08 2020-11-10 上海耕岩智能科技有限公司 图像传感器及其信号采集方法和电路、存储介质、终端
CN111918003B (zh) * 2019-05-08 2022-11-25 上海耕岩智能科技有限公司 图像传感器及其信号采集方法和电路、存储介质、终端

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6707662B2 (ja) 拡張ダイナミックレンジを有する画像センサ
US6344877B1 (en) Image sensor with dummy pixel or dummy pixel array
KR101965632B1 (ko) 아날로그-디지털 변환 회로, 이를 포함하는 이미지 센서, 및 그 동작 방법
US7903150B2 (en) Differential amplifier circuit used in solid-state image pickup apparatus, and arrangement that avoids influence of variations of integrated circuits in manufacture and the like
US6518910B2 (en) Signal processing apparatus having an analog/digital conversion function
US6963371B2 (en) Image pickup apparatus including a plurality of pixels, each having a photoelectric conversion element and an amplifier whose output is prevented from falling below a predetermined level
US7265329B2 (en) Image sensors with distributed amplifiers and related methods
US20050218299A1 (en) Amplification with feedback capacitance for photodetector signals
US6818933B2 (en) CMOS image sensors
EP2360912B1 (en) Solid-state image pickup apparatus and driving method therefor
US11503238B2 (en) Image sensor
JP2008263546A (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及びこれを用いた撮像システム
US10257451B2 (en) Comparison device and CMOS image sensor using the same
JP2005269471A (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP6539157B2 (ja) 固体撮像装置および撮像システム
US10142559B2 (en) Pixel signal transfer device and method thereof and CMOS image sensor including the same
US8547446B2 (en) Fully-differential amplifier, photoelectric conversion apparatus including fully-differential amplifier, and image-pickup system
KR20090023612A (ko) Ｃｍｏｓ 선형 전압/전류 듀얼-모드 촬상 장치
US11528441B2 (en) Solid-state imaging device, AD-converter circuit and current compensation circuit
KR101585978B1 (ko) 이미지 센서
KR101580178B1 (ko) 이미지 센서
US9609249B2 (en) Solid-state imaging device, imaging apparatus, and electronic apparatus with negative feedback circuit
KR20010061385A (ko) 이미지 센서의 저전력화 및 화질 개선을 위한 단위 화소회로 및 판독 회로
KR101801821B1 (ko) 4t 픽셀에 결합된 높은 선형성을 가지는 통합 개회로 증폭기
KR20160121996A (ko) 전류 제어 기능을 가지는 픽셀 바이어싱 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant