KR20180004530A - Cmos image sensor having generating ramp signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 램프신호 생성기를 구비한 씨모스(CMOS) 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 램프신호 생성기의 구성요소를 간략화하여 크기와 전력 소모량을 줄일 수 있도록 한 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a CMOS image sensor having a lamp signal generator, and more particularly to a CMOS image sensor having a lamp signal generator for simplifying the components of the lamp signal generator and reducing the size and power consumption thereof .
씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS)는 외부로부터 수신되는 빛을 전기 신호로 변환하고, 이렇게 변환된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정을 수행한다. 이와 같은 씨모스 이미지 센서는 고화질화를 위한 높은 화소가 요구되고, 동영상 모드에서 하이 프레임 레이트(high frame rate)가 요구되고 있다. A CMOS image sensor (CIS) converts light received from the outside into electrical signals, and converts the electrical signals thus converted into digital signals. Such a CMOS image sensor requires a high pixel for high image quality and a high frame rate in a moving image mode.
CMOS 이미지 센서에서 사용되는 싱글 슬로프(Single Slope) 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter)로서 램프 신호 생성기가 대표적이다. 램프 신호 생성기는 커런트 셀의 온오프에 따른 램프신호를 생성하며, 이렇게 생성되는 램프신호가 아날로그-디지털 변환기 등의 기준신호로서 활용된다.
As a single slope analog-digital converter used in a CMOS image sensor, a lamp signal generator is a typical example. The ramp signal generator generates a ramp signal corresponding to the on / off state of the current cell, and the ramp signal thus generated is utilized as a reference signal for an analog-to-digital converter or the like.
따라서, 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서는 아날로그-디지털 변환기의 해상도가 증가될수록 커런트 셀의 개수가 증가되어 CMOS 이미지 센서의 사이즈가 커지게 되는 문제점이 있다.Accordingly, the conventional CMOS image sensor has a problem that the number of current cells increases as the resolution of the analog-to-digital converter increases, thereby increasing the size of the CMOS image sensor.
또한, 싱글 슬로프 아날로그-디지털 변환기가 고속으로 동작하기 위해서는 클럭신호의 주파수를 증가시켜야 하는데, 이에 의해 많은 전력이 소비되는 단점이 있다. In addition, in order to operate the single slope analog-digital converter at high speed, the frequency of the clock signal must be increased, which consumes a large amount of power.
그리고, 커런트 셀의 동작을 제어하는 제어라인들에 의해 크로스토크 노이즈(crosstalk noise)가 심하게 나타나는 문제점이 있다.
In addition, crosstalk noise is severely caused by control lines for controlling the operation of the current cell.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 램프신호 생성기를 구비한 CMOS 이미지 센서를 구현함에 있어서, 전류원, 커패시터 및 출력버퍼 만으로 간략하게 구성하여 크기와 전력 소모량을 줄이는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a CMOS image sensor having a ramp signal generator, in which a current source, a capacitor, and an output buffer are simply formed to reduce size and power consumption.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서는, 이미지 센싱을 위한 픽셀 어레이; 행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더; 씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및 상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 상기 램프신호 생성기는 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치 및 하위 오프셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치 및 하위 리셋전압원; 전원전압과 상기 공통노드의 사이에 직렬 연결된 상위 전류원 및 상위 스위치; 및 상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor having a ramp signal generator, comprising: a pixel array for image sensing; A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units; A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal. The ramp signal generator includes a common node and a ground terminal A sub offset switch and a sub offset voltage source serially connected between the sub offset switch and the sub offset switch; A lower reset switch and a lower reset voltage source serially connected between the common node and the ground terminal; An upper current source and an upper switch connected in series between a power supply voltage and the common node; And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a ramp voltage according to the amplified voltage.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서는, 이미지 센싱을 위한 픽셀 어레이; 행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더; 씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및 상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 상기 램프신호 생성기는 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치 및 상위 오프셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치 및 상위 리셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 하위 스위치 및 하위 전류원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 램프전압용 커패시터; 및 상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor having a ramp signal generator, comprising: a pixel array for image sensing; A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units; A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal. The ramp signal generator includes a common node and a ground terminal An upper offset switch and an upper offset voltage source connected in series between the upper offset switch and the upper offset switch; An upper reset switch and an upper reset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal; A lower switch and a lower current source connected between the common node and the ground terminal; A capacitor for a lamp voltage connected between the common node and the ground terminal; And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a ramp voltage according to the amplified voltage.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제3실시예에 따른 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서는, 이미지 센싱을 위한 픽셀 어레이; 행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더; 씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및 상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 상기 램프신호 생성기는 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치 및 하위 오프셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치 및 하위 리셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치 및 상위 오프셋전압원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치 및 상위 리셋전압원; 전원전압과 상기 공통노드의 사이에 직렬 연결된 가변형 상위 전류원 및 상위 스위치; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 스위치 및 가변형 하위 전류원; 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 가변형 램프전압용 가변커패시터; 및 상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor having a ramp signal generator, comprising: a pixel array for image sensing; A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units; A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal. The ramp signal generator includes a common node and a ground terminal A sub offset switch and a sub offset voltage source serially connected between the sub offset switch and the sub offset switch; A lower reset switch and a lower reset voltage source serially connected between the common node and the ground terminal; An upper offset switch and an upper offset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal; An upper reset switch and an upper reset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal; A variable upper current source and an upper switch connected in series between a power supply voltage and the common node; A lower switch and a variable sub-current source connected in series between the common node and the ground terminal; A variable capacitor for variable lamp voltage connected between the common node and the ground terminal; And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a ramp voltage according to the amplified voltage.
본 발명은 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서를 구현함에 있어서, 전류원, 커패시터 및 출력버퍼 만으로 간략하게 구성하여 씨모스 이미지 센서의 크기와 전력 소모량을 줄일 수 있는 효과가 있다.In implementing the CMOS image sensor having the ramp signal generator, the present invention can reduce the size and power consumption of the CMOS image sensor by simply configuring the CMOS image sensor with only the current source, the capacitor, and the output buffer.
본 발명은 씨모스 이미지 센서의 클럭주파수에 따라 기준전류의 값을 자동으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
The present invention has the effect of automatically controlling the value of the reference current according to the clock frequency of the CMOS image sensor.
도 1은 본 발명이 실시예에 의한 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서의 블록도이다.
도 2a는 도 1에서 램프신호 생성기에 대한 제1실시예에 대한 상세 블록도이다.
도 2b의 (a) 내지 (d)는 도 2a 각부의 파형도이다.
도 3a는 도 1에서 램프신호 생성기에 대한 제2실시예의 상세 블록도이다.
도 3b의 (a) 내지 (d)는 도 3a 각부의 파형도이다.
도 4는 제1실시예에서 하위 오프셋전압원과 하위 리셋전압원을 가변형으로 구현한 예를 나타낸 것이다.
도 5는 제2실시예에서 상위 오프셋전압원과 상위 리셋전압원을 가변현으로 구현한 예를 나타낸 것이다.
도 6a는 제1실시예에서 상위 전류원과 램프전압용 커패시터를 가변형으로 구현한 예를 나타낸 것이다.
도 6b의 (a) 내지 (d)는 도 6a 각부의 파형도이다.
도 7a는 제2실시예에서 하위 전류원과 램프전압용 커패시터를 가변형으로 구현한 예를 나타낸 것이다.
도 7b의 (a) 내지 (d)는 도 7a 각부의 파형도이다.
도 8a는 제1실시예와 제2실시예를 하나로 결합한 제3실시예의 블록도이다.
도 8b의 (a) 내지 (e)는 도 8a 각부의 파형도이다.
도 9a는 도 2a에서 상위 전류원에 대한 제1실시예의 회로도이다.
도 9b는 도 2a에서 상위 전류원에 대한 제2실시예의 회로도이다.
도 9c는 도 2a에서 상위 전류원에 대한 제3실시예의 회로도이다.
도 10은 도 8a에서 전류원부에 대한 실시예의 상세회로도이다.
도 11은 도 10에서 전류원 유닛에 대한 실시예의 상세 회로도이다.
도 12a는 도 11에서 가변형 저항을 스위치드 커패시터로 구현한 회로도이다.
도 12b는 도 12a에서 스위치의 스위칭 타이밍을 나타낸 것이다. 1 is a block diagram of a CMOS image sensor having a ramp signal generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a detailed block diagram of a first embodiment of a ramp signal generator in FIG.
2 (a) to 2 (d) are waveform diagrams of FIG. 2a.
FIG. 3A is a detailed block diagram of a second embodiment of a ramp signal generator in FIG.
3 (a) to 3 (d) are waveform diagrams of the respective parts of Fig. 3a.
FIG. 4 shows an example in which the lower offset voltage source and the lower reset voltage source are implemented in a variable manner in the first embodiment.
5 shows an example in which an upper offset voltage source and an upper reset voltage source are implemented as variable strings in the second embodiment.
6A shows an example in which an upper current source and a capacitor for a ramp voltage are implemented in a variable manner in the first embodiment.
6 (a) to 6 (d) are waveform diagrams of the respective portions of Fig. 6a.
FIG. 7A shows an example in which a sub-current source and a capacitor for a ramp voltage are implemented in a variable manner in the second embodiment.
Figs. 7A to 7D are waveform diagrams of respective portions of Fig. 7A.
8A is a block diagram of a third embodiment combining the first embodiment and the second embodiment together.
8A to 8E are waveform diagrams of the respective parts of Fig. 8A.
FIG. 9A is a circuit diagram of the first embodiment of an upper current source in FIG. 2A. FIG.
FIG. 9B is a circuit diagram of the second embodiment for an upper current source in FIG. 2A. FIG.
FIG. 9C is a circuit diagram of the third embodiment of the upper current source in FIG. 2A. FIG.
FIG. 10 is a detailed circuit diagram of an embodiment of the current source in FIG. 8A.
11 is a detailed circuit diagram of an embodiment of the current source unit in FIG.
12A is a circuit diagram showing a variable resistor implemented by a switched capacitor in FIG.
12B shows the switching timing of the switch in Fig. 12A.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 실시예에 의한 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 씨모스 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(110), 드라이버/어드레스 디코더(120), 제어 회로(130), 램프신호 생성기(140), 비교부(150) 및 카운터부(160)을 포함한다. 1 is a block diagram of a CMOS image sensor having a ramp signal generator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
픽셀 어레이(110)는 이미지 센싱을 위한 단위 구성 요소(예: 단위 화소(pixel))에 의해 입사광을 전기적인 아날로그 신호로 변환하여 출력하기 위하여 매트릭스 형태로 배열된 복수 개의 픽셀들을 구비한다.The
드라이버/어드레스 디코더(120)는 행 및/또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이(110)의 동작을 제어하는 역할을 수행한다. The driver /
제어 회로(130)는 씨모스 이미지 센서(100)의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호(CTRL1)(CTRL2)를 발생한다. The
램프신호 생성기(140)는 상기 제어신호(CTRL1)에 따라 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압(VRAMP)을 생성한다.The
픽셀 어레이(110)로부터 판독된 아날로그의 화소 신호는, 비교부(150) 및 카운터부(160)로 구현된 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 신호(DIGITAL SIGNAL)로 변환된다. 화소 신호는 칼럼 단위로 출력되어 처리되며 이를 위하여 비교부(150) 및 카운터부(160)는 각각 칼럼 단위로 구비된 복수 개의 비교기(151) 및 복수 개의 카운터 회로(161)를 포함할 수 있다. 이와 같이 칼럼 단위로 구비된 복수 개의 신호 처리 수단을 이용하여 1 행 분의 화소 신호들을 동시에 병렬적으로 처리함으로써, 씨모스 이미지 센서(100)는 대역 성능이나 노이즈의 측면에서 향상된 성능을 갖고 고속 동작이 가능하게 된다.The analog pixel signals read from the
픽셀 어레이(110)는 상관 이중 샘플링을 위한 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호 및 이미지 신호 성분을 나타내는 제2 아날로그 신호를 순차적으로 출력한다. 이에 대하여, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 제1 아날로그 신호 및 제2 아날로그 신호에 기초하여 디지털적으로 상관 이중 샘플링, 즉 디지털 더블 샘플링을 수행한다.
The
한편, 도 2a는 상기 램프신호 생성기(140)에 대한 제1실시예의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치(SWOFFSET_BOT) 및 하위 오프셋전압원(VOFFSET_BOT), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT) 및 하위 리셋전압원(VRESET_BOT), 전원전압(VDD)과 상기 공통노드(N)의 사이에 직렬 연결된 상위 전류원(IRAMP_UP) 및 상위 스위치(SWUP), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 연결된 램프전압용 커패시터(CRAMP) 및 상기 공통노드(N)를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압(VRAMP)을 출력하는 증폭기(AMP)를 구비한다. 2A is a detailed block diagram of the first embodiment of the
도 2b의 (a) 내지 (d)는 상기 도 2a 각부의 파형도로서 이를 참조하여 도 2a의 작용을 설명하면 다음과 같다.2 (a) to 2 (d) are waveform diagrams of the respective parts of FIG. 2a, and the operation of FIG. 2a will be described with reference to FIG.
하위 오프셋 스위치(SWOFFSET _BOT)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL11)에 의해 도 2b의 (a)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 하위 오프셋전압원(VOFFSET_BOT)의 전압이 도 2b의 (a)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다.Lower offset switch (SW _BOT OFFSET) is timing the switching operation, such as (a) in Figure 2b by a control signal (CTL11) supplied from the
하위 리셋스위치(SWRESET_BOT)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL12)에 의해 도 2b의 (b)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 하위 리셋전압원(VRESET _BOT)의 전압이 도 2b의 (b)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다.The lower reset switch SW RESET_BOT is switched by the control signal CTL12 supplied from the
상위 스위치(SWUP)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL13)에 의해 도 2b의 (c)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 상위 전류원(IRAMP _UP)의 전류가 도 2b의 (c)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다. The upper switch SW UP is switched by the control signal CTL13 supplied from the
따라서, 증폭기(AMP)는 도 2b의 (d)와 같이 상승되는 형태의 램프전압(VRAMP)을 출력하게 된다. 즉, 하위 리셋스위치(SWRESET _BOT)만 온된 구간에서 램프전압(VRAMP)은 하위 오프셋전압(VOFFSET _BOT)의 레벨로 유지된다. Therefore, the amplifier AMP outputs the ramp voltage V RAMP of the rising type as shown in (d) of FIG. 2B. That is, the lamp voltage (V RAMP ) is maintained at the level of the lower offset voltage (V OFFSET - - BOT ) in the section where only the lower reset switch (SW RESET - - BOT ) is ON.
그리고, 하위 오프셋 스위치(SWOFFSET _BOT)가 오프되고, 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT)가 온된 구간에서 램프전압(VRAMP)은 하위 리셋전압(VRESET_BOT)의 레벨로 유지된다.Then, the sub-offset switch (SW _BOT OFFSET) is turned off, the lower the reset switch (SW RESET_BOT) the lamp in the period ondoen voltage (V RAMP) is held at the level of the sub-reset voltage (V RESET_BOT).
그러나, 상기 하위 오프셋 스위치(SWOFFSET _BOT)와 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT)가 모두 오프되고, 상위 스위치(SWUP)가 온된 구간에서는 다음의 [수학식 1]로 결정되는 상승되는 형태의 램프전압(VRAMP)을 출력하게 된다. However, the lower-offset switch (SW OFFSET _BOT) and lower reset switch (SW RESET_BOT) is completely turned off, the top switch (SW UP) is ondoen interval in the following
여기서, 램프전압용 커패시터(CRAMP)는 상기 공통노드(N)를 통해 일정시간(Δt) 동안 공급되는 전류(IRAMP _UP)에 대해서 전압으로 변환해주는 역할을 한다.Here, the ramp voltage capacitor C RAMP serves to convert the current (I RAMP - - UP ) supplied for a predetermined period of time t through the common node N into a voltage.
상기 하위 오프셋전압원(VOFFSET _BOT),하위 리셋전압원(VRESET_BOT)의 전압의 값은 사용자가 사용자 인터페이스(SPI 또는 I2C Interface)를 통해 제어회로(130) 내의 레지스터 값을 조정하는 것에 의해 결정될 수 있다. Value of the voltage of the lower-offset voltage source (V OFFSET _BOT), lower reset voltage source (V RESET_BOT) can be determined by the user to adjust the value in a register in the
한편, 도 3a는 상기 램프신호 생성기(140)에 대한 제2실시예의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치(SWOFFSET_TOP) 및 상위 오프셋전압원(VOFFSET_TOP), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치(SWRESET_TOP) 및 상위 리셋전압원(VRESET_TOP), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 연결된 하위 스위치(SWDN) 및 하위 전류원(IRAMP_DN), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 연결된 램프전압용 커패시터(CRAMP) 및 상기 공통노드(N)를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압(VRAMP)을 출력하는 증폭기(AMP)를 구비한다. 3A is a detailed block diagram of a second embodiment of the
도 3b의 (a) 내지 (d)는 상기 도 3a 각부의 파형도로서 이를 참조하여 도 3a의 작용을 설명하면 다음과 같다.FIG. 3B is a waveform diagram of each part of FIG. 3A. Referring to FIG. 3A, the operation of FIG. 3A will be described below.
상위 오프셋 스위치(SWOFFSET _TOP)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL11)에 의해 도 3b의 (a)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 상위 오프셋전압원(VOFFSET_TOP)의 전압이 도 3b의 (a)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다.Top offset switch (SW _TOP OFFSET) is timing the switching operation, such as (a) of Figure 3b by the control signal (CTL11) supplied from the
상위 리셋스위치(SWRESET_TOP)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL12)에 의해 도 3b의 (b)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 상위 리셋전압원(VRESET _TOP)의 전압이 도 3b의 (b)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다.The upper reset switch SW RESET_TOP is switched by the control signal CTL12 supplied from the
하위 스위치(SWDN)는 제어회로(130)로부터 공급되는 제어신호(CTL13)에 의해 도 3b의 (c)와 같은 타이밍으로 스위칭 동작한다. 이에 따라, 하위 전류원(IRAMP _ DN)의 전류가 도 3b의 (c)와 같은 타이밍으로 공통노드(N)에 공급된다. The lower switch SW DN is switched by the control signal CTL13 supplied from the
따라서, 증폭기(AMP)는 도 3b의 (d)와 같이 하강되는 형태의 램프전압(VRAMP)을 출력하게 된다. 즉, 상위 리셋스위치(SWRESET _TOP)만 온된 구간에서 램프전압(VRAMP)은 상위 오프셋전압(VOFFSET _TOP)의 레벨로 유지된다. Therefore, the amplifier AMP outputs the ramp voltage V RAMP of the falling type as shown in (d) of FIG. 3B. That is, only the lamp voltage in the period ondoen upper reset switch (SW RESET _TOP) (V RAMP ) is held at the level of the upper offset voltage (V OFFSET _TOP).
그리고, 상위 오프셋 스위치(SWOFFSET _TOP)가 오프되고, 상위 리셋스위치(SWRESET_TOP)가 온된 구간에서 램프전압(VRAMP)은 상위 리셋전압(VRESET_TOP)의 레벨로 유지된다.Then, the top offset switch (SW _TOP OFFSET) is turned off, the upper reset switch (SW RESET_TOP) the lamp in the period ondoen voltage (V RAMP) is held at the level of the higher reset voltage (V RESET_TOP).
그러나, 상기 상위 오프셋 스위치(SWOFFSET _TOP)와 상위 리셋스위치(SWRESET_TOP)가 모두 오프되고, 하위 스위치(SWDN)가 온된 구간에서는 다음의 [수학식 2]로 결정되는 하강되는 형태의 램프전압(VRAMP)을 출력하게 된다. However, the higher is the offset switch (SW OFFSET _TOP) and upper reset switch (SW RESET_TOP) are both turned off, the sub-switch (SW DN) ondoen section form of falling is determined by the following Equation (2) of the lamp voltage (V RAMP ).
여기서, 램프전압용 커패시터(CRAMP)는 상기 공통노드(N)를 통해 일정시간( Δt) 동안 공급되는 전류(IRAMP _UP)에 대해서 전압으로 변환해주는 역할을 한다.Here, the ramp voltage capacitor C RAMP serves to convert the current (I RAMP - - UP ) supplied for a predetermined period of time t through the common node N into a voltage.
상기 상위 오프셋전압원(VOFFSET _TOP), 상위 리셋전압원(VRESET_TOP)의 전압의 값은 사용자가 사용자 인터페이스(SPI 또는 I2C Interface)를 통해 제어회로(130) 내의 레지스터 값을 조정하는 것에 의해 결정될 수 있다. Value of the voltage of the higher offset voltage source (V OFFSET _TOP), higher reset voltage source (V RESET_TOP) can be determined by the user to adjust the value in a register in the
도 4는 도 2a의 제1실시예에서 하위 오프셋전압원(VOFFSET_BOT)과 하위 리셋전압원(VRESET _BOT)을 가변형 하위 오프셋전압원(VOFFSET_BOT_va)과 가변형 하위 리셋전압원(VRESET _BOT_va)으로 대체한 구현한 예를 나타낸 것이다.4 is implemented to replace the lower offset voltage source (V OFFSET_BOT) and a lower reset voltage source (V RESET _BOT) a variable lower offset voltage source (V OFFSET_BOT_va) and the variable lower reset voltage source (V RESET _BOT_va) in the first embodiment of Figure 2a An example is shown.
도 5는 도 3a의 제2실시예에서 상위 오프셋전압원(VOFFSET_TOP)과 상위 리셋전압원(VRESET _TOP)을 가변형 상위 오프셋전압원(VOFFSET_TOP_va)과 가변형 상위 리셋전압원(VRESET _TOP_va)으로 대체한 구현예를 나타낸 것이다.5 is implemented to replace the higher offset voltage source (V OFFSET_TOP) and upper reset voltage source (V RESET _TOP) the variable upper offset voltage source (V OFFSET_TOP_va) and the variable upper reset voltage source (V RESET _TOP_va) in the second embodiment of Figure 3a For example.
도 6a는 도 2a의 제1실시예에서 상위 전류원(IRAMP_UP)과 램프전압용 커패시터(CRAMP)를 가변형 상위 전류원(IRAMP _UP_Va)과 가변형 램프전압용 가변커패시터(CRAMP_Va)로 대체한 구현예를 나타낸 것이다. 이와 같은 경우, 램프전압(VRAMP)은 도 6b의 (d)와 같이 기울기가 가변되는 형태로 출력될 수 있다.6a is implemented by replacing in the first embodiment the upper current source (I RAMP_UP) and capacitors for the lamp voltage (C RAMP) a variable high-current source (I RAMP _UP_Va) with variable ramp voltage variable capacitor (C RAMP_Va) for in the Fig. 2a For example. In such a case, the ramp voltage V RAMP may be outputted in a form in which the slope is variable as shown in (d) of FIG.
도 7a는 도 3a의 제2실시예에서 하위 전류원(IRAMP _ DN과 램프전압용 커패시터(CRAMP)를 가변형 하위 전류원(IRAMP _ DN _Va)과 가변형 램프전압용 커패시터(CRAMP_Va)로 대체한 구현예를 나타낸 것이다. 이와 같은 경우, 램프전압(VRAMP)은 도 7b의 (d)와 같이 기울기가 가변되는 형태로 출력될 수 있다.7a is replaced with a sub-current source (I RAMP _ DN and capacitors for the lamp voltage (C RAMP) a variable sub-current source (I RAMP _ DN _Va) with variable ramp voltage capacitor (C RAMP_Va) for the second embodiment of Figure 3a In this case, the ramp voltage V RAMP may be outputted in a form of varying slope as shown in (d) of FIG. 7B.
한편, 도 8a는 도 2a의 제1실시예와 도 3a의 제2실시예를 하나로 결합한 제3실시예를 나타낸 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치(SWOFFSET_BOT) 및 하위 오프셋전압원(VOFFSET_BOT), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT) 및 하위 리셋전압원(VRESET_BOT), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치(SWOFFSET_TOP) 및 상위 오프셋전압원(VOFFSET_TOP), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치(SWRESET_TOP) 및 상위 리셋전압원(VRESET_TOP), 전원전압(VDD)과 상기 공통노드(N)의 사이에 직렬 연결된 가변형 상위 전류원(IRAMP_UP_Va) 및 상위 스위치(SWUP), 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 스위치(SWDN) 및 가변형 하위 전류원(IRAMP_DN_va), 상기 공통노드(N)와 접지단자의 사이에 연결된 가변형 램프전압용 가변커패시터(CRAMP_Va) 및 상기 공통노드(N)를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압(VRAMP)을 출력하는 증폭기(AMP)를 구비한다.Meanwhile, FIG. 8A is a block diagram showing a third embodiment combining the first embodiment of FIG. 2A and the second embodiment of FIG. 3A in a combined manner. As shown in FIG. 8A, connected to the lower offset switch (SW OFFSET_BOT) and low offset voltage source (V OFFSET_BOT), the common node (N) and the ground sub-reset switch connected in series between the terminal (SW RESET_BOT) and sub-reset voltage source (V RESET_BOT), the common node An upper offset switch SW RESET_TOP and an upper offset voltage source V OFFSET_TOP connected in series between the common node N and the ground terminal, an upper reset switch SW RESET_TOP connected in series between the common node N and the ground terminal, A variable upper current source I RAMP_UP_Va and an upper switch SW UP connected in series between the reset voltage source V RESET_TOP , the power source voltage VDD and the common node N, and a series connection between the common node and the ground terminal Child Swear (SW DN) and a variable sub-current source (I RAMP_DN_va), the common node (N) and a variable capacitor, variable ramp voltage is coupled between the ground terminal (C RAMP_Va) and amplifying the voltage outputted through said common node (N) And an amplifier (AMP) for outputting the corresponding lamp voltage (V RAMP ).
하위 오프셋 스위치(SWOFFSET _BOT)의 스위칭 타이밍은 도 8b의 (a)와 같고, 하위 리셋스위치(SWRESET _BOT)의 스위칭 타이밍은 도 8b의 (b)와 같다.Switching timing of the switch sub-offset (OFFSET _BOT SW) is equal to (a) of Figure 8b, the switching timing of the sub-reset switch (RESET SW _BOT) is shown in (b) of Fig. 8b.
도 8b의 (b),(c)에서와 같이 상기 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT)의 한 주기의 오프 구간 내에 상위 스위치(SWUP)의 온,오프 구간들이 포함된다. The ON and OFF intervals of the upper switch SW UP are included in the OFF period of one cycle of the lower reset switch SW RESET_BOT as shown in FIGS. 8B and 8B.
그리고, 도 8b의 (b),(d)에서와 같이 상기 하위 리셋스위치(SWRESET_BOT)의 한 주기 의 오프 구간 내에 하위 스위치(SWDN)의 온,오프 구간들이 포함된다. As shown in (b) and (d) of FIG. 8B, ON and OFF intervals of the lower switch SW DN are included in the OFF period of one period of the lower reset switch SW RESET_BOT .
이에 따라, 증폭기(AMP)를 통해 출력되는 램프전압(VRAMP)의 출력파형은 도 8b의 (e)와 같이 상기 하위 리셋스위치(SWRESET _BOT)의 한 주기의 오프구간 내에서 상승 및 하강이 반복되는 구간을 갖는다. As a result, the rise and fall in the off-period of one period of the output waveform is the sub-reset switch (SW RESET _BOT) as shown in (e) of Figure 8b of the ramp voltage (V RAMP) is output through the amplifier (AMP) It has a repeated section.
한편, 도 9a는 상기 도 2a에서 상위 전류원(IRAMP_UP)에 대한 제1실시예의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 일측 단자(소스)가 전원전압(VDD)에 연결되고, 타측 단자(드레인)에 출력전류를 발생하는 제1모스 트랜지스터(M1), 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결되고, 타측 단자 및 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터(M1)의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터(M2) 및 상기 제2모스 트랜지스터(M2)의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 가변형 전류원(RBIAS_va)을 구비한다. 여기서, 상기 모스 트랜지스터(M1,M2)는 P채널 모스 트랜지스터일 수 있다.FIG. 9A is a circuit diagram of the first embodiment of the upper current source I RAMP_UP in FIG. 2A, wherein one terminal (source) is connected to the power supply voltage VDD and the other terminal The first MOS transistor M1 is connected to the power supply voltage VDD and the other terminal is connected to the gate of the first MOS transistor M1. And a variable current source R BIAS_va connected between the other terminal of the second MOS transistor M2 and the ground terminal. Here, the MOS transistors M1 and M2 may be P-channel MOS transistors.
도 9b는 상기 도 2a에서 상위 전류원(IRAMP_UP)에 대한 제2실시예의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결된 제1모스 트랜지스터(M1), 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터(M1)의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터(M2), 일측 단자가 상기 제1모스 트랜지스터(M1)의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자에 출력전류를 발생하는 제3모스 트랜지스터(M3), 일측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터(M2)의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터(M2)의 게이트에 연결된 제4모스 트랜지스터(M4), 상기 제4모스 트랜지스터(M4)의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제1가변형 전류원(RBIAS1_va), 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결되고, 타측 단자가 상기 제3모스 트랜지스터(M3) 및 상기 제4모스 트랜지스터(M4)의 게이트에 공통으로 연결된 제5모스 트랜지스터(M5) 및 상기 제5모스 트랜지스터(M5)의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제2가변형 전류원(RBIAS2_va)을 구비한다. 여기서, 상기 모스 트랜지스터(M1-M5)는 P채널 모스 트랜지스터일 수 있다.FIG. 9B is a circuit diagram of the second embodiment of the upper current source I RAMP_UP in FIG. 2A. Referring to FIG. 9B, the first MOS transistor M1 has one terminal connected to the power supply voltage VDD, A second MOS transistor M2 whose gate is connected to the gate of the first MOS transistor M1 in common and whose one terminal is connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, A third MOS transistor M3 for generating an output current to the terminal of the second MOS transistor M2, a first terminal connected to the other terminal of the second MOS transistor M2, and a second terminal connected to the gate of the second MOS transistor M2, A first variable current source R BIAS1_va connected between the other terminal of the fourth MOS transistor M4 and the ground terminal and a second variable current source R BIAS1_va connected to the power source voltage VDD, The three MOS transistors M3 and A fifth MOS transistor M5 commonly connected to the gate of the fourth MOS transistor M4 and a second variable current source R BIAS2_va connected between the other terminal of the fifth MOS transistor M5 and the ground terminal do. Here, the MOS transistors M1-M5 may be P-channel MOS transistors.
씨모스 이미지 센서(100)의 램프신호 생성기에 사용되는 전류원은 출력 저항의 값이 크고, 넓은 출력 범위가 요구된다. 그런데, 도 9b의 상위 전류원 회로는 와이드 스윙 캐스코드 커런트 소스(Wide swing cascode current source) 구조로서 쓰레스홀드(threshold) 전압의 영향을 받지 않는 비교적 넓은 출력 범위와 큰 값의 출력저항을 보장한다. The current source used in the ramp signal generator of the
도 9c는 상기 도 2a에서 상위 전류원(IRAMP_UP)에 대한 제3실시예의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결된 제1모스 트랜지스터(M1), 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터(M1)의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터(M2), 일측 단자가 상기 제1모스 트랜지스터(M1)의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자에 출력전류를 발생하는 제3모스 트랜지스터(M3), 일측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터(M2)의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터(M2)의 게이트에 연결된 제4모스 트랜지스터(M4), 상기 제4모스 트랜지스터(M4)의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제1가변형 전류원(RBIAS1_va), 일측 단자가 전원전압(VDD)에 연결되고, 타측 단자가 상기 제4모스 트랜지스터(M4)의 게이트에 연결된 제5모스 트랜지스터(M5), 상기 제5모스 트랜지스터(M5)의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제2가변형 전류원(RBIAS2_va) 및 양측 입력단자가 상기 제1모스 트랜지스터(M1) 및 제2모스 트랜지스터(M2)의 타측 단자에 연결되고, 출력단자가 상기 제3모스 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결된 연산 트랜스 컨덕턴스 증폭기(OTAN)를 구비한다. 여기서, 상기 모스 트랜지스터(M1-M5)는 P채널 모스 트랜지스터일 수 있다.FIG. 9C is a circuit diagram of the third embodiment of the upper current source I RAMP_UP in FIG. 2A. Referring to FIG. 9C, the first MOS transistor M1 has one terminal connected to the power supply voltage VDD, A second MOS transistor M2 whose gate is connected to the gate of the first MOS transistor M1 in common and whose one terminal is connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, A third MOS transistor M3 for generating an output current to the terminal of the second MOS transistor M2, a first terminal connected to the other terminal of the second MOS transistor M2, and a second terminal connected to the gate of the second MOS transistor M2, A first variable current source R BIAS1_va connected between the other terminal of the fourth MOS transistor M4 and the ground terminal and a second variable current source R BIAS1_va connected to the power source voltage VDD, 4 of the MOS transistor M4 Sites fifth MOS transistor (M5), the fifth second variable current source connected between the other terminal and the ground terminal of the MOS transistor (M5) (R BIAS2_va) and both input terminals of the first MOS transistor (M1) is connected to the And an operational transconductance amplifier (OTA N ) connected to the other terminal of the second MOS transistor (M2) and having an output terminal connected to the gate of the third MOS transistor (M3). Here, the MOS transistors M1-M5 may be P-channel MOS transistors.
도 9c는 게인 부스팅 기법(gain boosting scheme)이 적용된 것으로 상기 도 9b와 비교할 때 출력범위는 유사하지만, 출력저항의 값이 커지고 전압이득이 Aota 만큼 커진 차이점이 있다.FIG. 9C illustrates a gain boosting scheme applied to a gain boosting scheme. The output range is similar to that of FIG. 9B. However, when the value of the output resistance becomes larger and the voltage gain becomes equal to A ota .
상기 도 9a 내지 도 9c에서 가변형 전류원을 저항의 형태로 표기하였는데, 이는 가변형 전류원의 한 형태이기 때문이다.
9A to 9C, the variable current source is shown in the form of a resistor because it is a form of a variable current source.
한편, 도 10은 상기 도 8a에서 전류원부(141)에 대한 실시예의 상세회로도이다. 여기서, 상위 전류원(IRAMP _UP)과 하위 전류원(IRAMP_DN)은 동일한 원리로 설계되었으며, 가변형 전류원(ICP1_va)(ICP2_va)으로 구성된 전류원 유닛(141A)을 조절하여 출력전류를 조절할 수 있다. FIG. 10 is a detailed circuit diagram of an embodiment of the
도 11은 상기 도 10에서 전류원 유닛(141A)에 대한 실시예의 상세 회로도이다. 여기서, 출력전류(ICP)의 값은 가변형 저항(RCP _va)을 조절하여 결정할 수 있다. 상기 출력전류(ICP1,ICP2)가 조절되면 이에 의해 전류원부(141)의 출력전류(IRAMP_UP,IRAMP_DN)의 값이 조절된다. 11 is a detailed circuit diagram of an embodiment of the current source unit 141A in FIG. Here, the value of the output current I CP can be determined by adjusting the variable resistor R CP _va . When the output currents I CP1 and I CP2 are adjusted, the values of the output currents I RAMP_UP and I RAMP_DN of the
도 12a는 상기 도 11에서 가변형 저항(RCP _va)을 스위치드 커패시터(Switched capacitor)로 구현한 회로도이다. 이와 같은 경우 씨모스 이미지 센서(100)의 클럭주파수(fclk)에 따라 기준전류의 값을 자동으로 제어할 수 있다. 상기 가변형 저항(RCP _va)의 등가저항(Req)는 다음의 [수학식 3]으로 결정된다.12A is a circuit diagram showing a variable resistor R CP _va in FIG. 11 as a switched capacitor. In this case, the reference current value can be automatically controlled according to the clock frequency f clk of the
따라서, RCP = Req = 의 관계를 이용하여 필요한 저항값에 맞도록 커패시터(CCP_va)의 값을 조절할 수 있다. 그리고, 도 12a에서 저역필터(LPF1,LPF2)는 높은 주파수 성분의 노이즈를 필터링하기 위해 사용된 것이다.Therefore, R CP = R eq = The value of the capacitor C CP_va can be adjusted to meet the required resistance value. In FIG. 12A, the low-pass filters LPF1 and LPF2 are used for filtering noise of a high frequency component.
도 12b는 상기 도 12a에서 스위치(SWCP1, SWCP2)의 스위칭 타이밍을 나타낸 것이다. 여기서 SWCP1와 SWCP2은 논오버래핑(non-overlapping) 클럭이다.
12B shows the switching timings of the switches SW CP1 and SW CP2 in Fig. 12A. Where SW CP1 and SW CP2 are non-overlapping clocks.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it should be understood that the scope of the present invention is not limited thereto. These embodiments are also within the scope of the present invention.
100 : 씨모스 이미지 센서
110 : 픽셀 어레이
120 : 드라이버/어드레스 디코더
130 : 제어 회로
140 : 램프신호 생성기
141 : 전류원부
150 : 비교부
160 : 카운터부100: CMOS image sensor 110: pixel array
120: driver / address decoder 130: control circuit
140: lamp signal generator 141: current source
150: comparator 160: counter
Claims (18)
행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더;
씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및
상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서,
상기 램프신호 생성기는
공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치 및 하위 오프셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치 및 하위 리셋전압원;
전원전압과 상기 공통노드의 사이에 직렬 연결된 상위 전류원 및 상위 스위치; 및
상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
A pixel array for image sensing;
A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units;
A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And
And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal, the CMOS image sensor comprising:
The ramp signal generator
A lower offset switch and a lower offset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
A lower reset switch and a lower reset voltage source serially connected between the common node and the ground terminal;
An upper current source and an upper switch connected in series between a power supply voltage and the common node; And
And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a corresponding lamp voltage.
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 램프전압용 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
2. The image sensor of claim 1, wherein the CMOS image sensor
And a lamp voltage capacitor connected between the common node and the ground terminal.
상기 하위 리셋스위치만 온된 구간에서 하위 오프셋전압의 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1,
Wherein the low reset voltage is maintained at a level of a lower offset voltage in an ON period of the low reset switch.
상기 하위 오프셋 스위치가 오프되고, 상기 하위 리셋스위치가 온된 구간에서 하위 리셋전압의 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1,
Wherein the low offset switch is turned off and the low reset voltage is maintained at a level of a low reset voltage in the ON period of the low reset switch.
상기 하위 오프셋 스위치와 상기 하위 리셋스위치가 모두 오프되고, 상위 스위치가 온된 구간에서 상승되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1,
Wherein the lower offset switch and the lower reset switch are both turned off and the upper switch is turned on in a turned-on period.
2. The CMOS image sensor as claimed in claim 1, wherein the lower offset voltage source and the lower reset voltage source are of a variable type.
2. The CMOS image sensor as claimed in claim 1, wherein the upper current source is a variable type.
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 타측 단자에 출력전류를 발생하는 제1모스 트랜지스터;
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 타측 단자 및 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터; 및
상기 제2모스 트랜지스터의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 가변형 전류원을 구비한 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1, wherein the upper current source
A first MOS transistor having one terminal connected to the power supply voltage and the other terminal generating an output current;
A second MOS transistor having one terminal connected to the power supply voltage and the other terminal and the gate connected in common to the gate of the first MOS transistor; And
And a variable current source connected between the other terminal of the second MOS transistor and the ground terminal.
일측 단자가 전원전압에 연결된 제1모스 트랜지스터;
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터;
일측 단자가 상기 제1모스 트랜지스터의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자에 출력전류를 발생하는 제3모스 트랜지스터;
일측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터의 게이트에 연결된 제4모스 트랜지스터;
상기 제4모스 트랜지스터의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제1가변형 전류원;
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 타측 단자가 상기 제3모스 트랜지스터 및 상기 제4모스 트랜지스터의 게이트에 공통으로 연결된 제5모스 트랜지스터; 및
상기 제5모스 트랜지스터의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제2가변형 전류원을 구비한 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1, wherein the upper current source
A first MOS transistor having one terminal connected to a power supply voltage;
A second MOS transistor whose one terminal is connected to the power supply voltage and whose gate is commonly connected to the gate of the first MOS transistor;
A third MOS transistor having one terminal connected to the other terminal of the first MOS transistor and generating an output current at the other terminal;
A fourth MOS transistor having one terminal connected to the other terminal of the second MOS transistor and the other terminal connected to the gate of the second MOS transistor;
A first variable current source connected between the other terminal of the fourth MOS transistor and the ground terminal;
A fifth MOS transistor having one terminal connected to the power supply voltage and the other terminal commonly connected to the gates of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor; And
And a second variable current source connected between the other terminal of the fifth MOS transistor and the ground terminal.
일측 단자가 전원전압에 연결된 제1모스 트랜지스터;
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 게이트가 상기 제1모스 트랜지스터의 게이트에 공통으로 연결된 제2모스 트랜지스터;
일측 단자가 상기 제1모스 트랜지스터의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자에 출력전류를 발생하는 제3모스 트랜지스터;
일측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터의 타측 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 제2모스 트랜지스터의 게이트에 연결된 제4모스 트랜지스터;
상기 제4모스 트랜지스터의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제1가변형 전류원;
일측 단자가 전원전압에 연결되고, 타측 단자가 상기 제4모스 트랜지스터의 게이트에 연결된 제5모스 트랜지스터;
상기 제5모스 트랜지스터의 타측 단자와 접지단자의 사이에 연결된 제2가변형 전류원; 및
양측 입력단자가 상기 제1모스 트랜지스터 및 상기 제2모스 트랜지스터의 타측 단자에 연결되고, 출력단자가 상기 제3모스 트랜지스터의 게이트에 연결된 연산 트랜스 컨덕턴스 증폭기를 구비한 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
The method of claim 1, wherein the upper current source
A first MOS transistor having one terminal connected to a power supply voltage;
A second MOS transistor whose one terminal is connected to the power supply voltage and whose gate is commonly connected to the gate of the first MOS transistor;
A third MOS transistor having one terminal connected to the other terminal of the first MOS transistor and generating an output current at the other terminal;
A fourth MOS transistor having one terminal connected to the other terminal of the second MOS transistor and the other terminal connected to the gate of the second MOS transistor;
A first variable current source connected between the other terminal of the fourth MOS transistor and the ground terminal;
A fifth MOS transistor having one terminal connected to the power supply voltage and the other terminal connected to the gate of the fourth MOS transistor;
A second variable current source connected between the other terminal of the fifth MOS transistor and the ground terminal; And
And an operational transconductance amplifier whose both input terminals are connected to the other terminal of the first MOS transistor and the second MOS transistor and whose output terminal is connected to the gate of the third MOS transistor. CMOS image sensor.
행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더;
씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및
상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서,
상기 램프신호 생성기는
공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치 및 상위 오프셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치 및 상위 리셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 하위 스위치 및 하위 전류원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 램프전압용 커패시터; 및
상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
A pixel array for image sensing;
A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units;
A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And
And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal, the CMOS image sensor comprising:
The ramp signal generator
An upper offset switch and an upper offset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
An upper reset switch and an upper reset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
A lower switch and a lower current source connected between the common node and the ground terminal;
A capacitor for a lamp voltage connected between the common node and the ground terminal; And
And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a corresponding lamp voltage.
상기 상위 리셋스위치만 온된 구간에서 상기 상위 오프셋전압의 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
12. The method of claim 11,
And the upper reset switch is maintained at a level of the upper offset voltage in an ON period of the upper reset switch.
상기 상위 오프셋 스위치가 오프되고, 상기 상위 리셋스위치가 온된 구간에서 상기 상위 리셋전압의 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
12. The method of claim 11,
The upper offset switch is turned off, and the upper reset switch is maintained at the level of the upper reset voltage in the ON period.
상기 상위 오프셋 스위치와 상기 상위 리셋스위치가 모두 오프되고, 상기 하위 스위치가 온된 구간에서 하강되는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
12. The method of claim 11,
Wherein the upper offset switch and the upper reset switch are both turned off and the lower switch is lowered in a turned-on period.
12. The CMOS image sensor as claimed in claim 11, wherein the upper offset voltage source and the upper reset voltage source are of a variable type.
12. The CMOS image sensor of claim 11, wherein the sub-current source is of a variable type.
행 또는 열 단위로 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 드라이버/어드레스 디코더;
씨모스 이미지 센서의 각 구성 요소의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및
상기 제어회로의 제어하에 전류원 및 전압원을 단속하여 그에 따른 램프전압을 생성하는 램프신호 생성기를 포함하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서,
상기 램프신호 생성기는
공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 오프셋 스위치 및 하위 오프셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 리셋스위치 및 하위 리셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 오프셋 스위치 및 상위 오프셋전압원;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 상위 리셋스위치 및 상위 리셋전압원;
전원전압과 상기 공통노드의 사이에 직렬 연결된 가변형 상위 전류원 및 상위 스위치 및 상기 공통노드와 접지단자의 사이에 직렬 연결된 하위 스위치 및 가변형 하위 전류원으로 구성된 전류원부;
상기 공통노드와 접지단자의 사이에 연결된 가변형 램프전압용 가변커패시터; 및
상기 공통노드를 통해 출력되는 전압을 증폭하여 그에 따른 램프전압을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서.
A pixel array for image sensing;
A driver / address decoder for controlling the operation of the pixel array in row or column units;
A control circuit for generating a control signal for controlling an operation timing of each component of the CMOS image sensor; And
And a ramp signal generator for interrupting a current source and a voltage source under the control of the control circuit to generate a ramp voltage according to the ramp signal, the CMOS image sensor comprising:
The ramp signal generator
A lower offset switch and a lower offset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
A lower reset switch and a lower reset voltage source serially connected between the common node and the ground terminal;
An upper offset switch and an upper offset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
An upper reset switch and an upper reset voltage source connected in series between the common node and the ground terminal;
A current source including a variable upper current source and an upper switch connected in series between a power supply voltage and the common node, and a lower switch and a variable lower current source connected in series between the common node and the ground terminal;
A variable capacitor for variable lamp voltage connected between the common node and the ground terminal; And
And an amplifier for amplifying a voltage output through the common node and outputting a corresponding lamp voltage.
출력전류를 조절하는 전류원 유닛을 포함하되, 상기 전류원 유닛은 스위치드 커패시터(Switched capacitor)로 구성된 가변형 저항인 것을 특징으로 하는 램프신호 생성기를 구비한 씨모스 이미지 센서. 18. The apparatus according to claim 17, wherein the current source unit
And a current source unit for adjusting an output current, wherein the current source unit is a variable resistor composed of a switched capacitor.
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KR1020160084195A KR101862056B1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Cmos image sensor having generating ramp signal |
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KR1020160084195A KR101862056B1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Cmos image sensor having generating ramp signal |
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KR20220026761A (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-07 | 클레어픽셀 주식회사 | Reference power supply circuit with minimized noise pixel amplifier circuit having same |
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