TWI759860B - 分級式類比數位轉換器及分級式類比數位轉換器影像感測系統 - Google Patents

分級式類比數位轉換器及分級式類比數位轉換器影像感測系統 Download PDF

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Abstract

一種分級式類比數位轉換器及分級式類比數位轉換器影 像感測系統，通過類比數位轉換器比較器將從位線接收到的類比影像信號轉換成數位信號。比較器由經耦接以提供分級式類比數位轉換器的M個上輸出位的逐次逼近寄存器類比數位轉換器與經耦接以提供N個下輸出位的斜坡類比數位轉換器共享。逐次逼近寄存器類比數位轉換器的數位類比轉換器包括連接到比較器的M個緩衝位電容器。每個緩衝位電容器包括位電容器、位緩衝器以及受逐次逼近寄存器類比數位轉換器的上輸出位中的一個控制的位開關。斜坡緩衝器耦接在斜坡產生器與斜坡電容器之間。斜坡電容器進一步耦接到相同比較器。斜坡緩衝器和位緩衝器以及其相同種類的緩衝器的共享的實施方案減小分級式類比數位轉換器的微分非線性誤差。

Description

分級式類比數位轉換器及分級式類比數位轉換 器影像感測系統
本公開大體上涉及影像感測器，且具體地但非排它地，涉及供用於從影像感測器讀出圖像數據的類比數位轉換(analog to digital conversion，ADC)電路系統。
影像感測器已變得隨處可見。這些影像感測器廣泛地用於數位靜態攝影機、行動電話、影像監視器以及醫學、汽車和其它應用中。影像感測器通常利用互補金屬氧化物半導體(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)影像感測器來捕獲所成像場景的圖像數據。CMOS裝置包含像素陣列，所述像素陣列在特定時間量內對來自場景的入射光感光。此暴露時間允許個別像素的電荷累積，直到像素具有特定信號電壓值(也稱為像素灰度值)為止。隨後可將這些個別信號電壓值關聯到表示所成像場景的數位圖像數據中。
影像品質極為重要。為達成較高品質，陣列內的像素的 數量的增加提供一種解決方案。為了在圖像數據中消除盡可能多的噪聲，提供另一解決方案。在CMOS影像感測器中減少噪聲的常見方式是相關雙採樣(correlated double sampling，CDS)。CDS通過針對給定像素計算信號電壓值(影像灰度值)與重置信號(影像黑背景噪聲，也稱為暗電流噪聲)之間的差來減少信號中的噪聲。實施CDS從圖像數據中減少固定模式噪聲和其它時間噪聲。相關雙採樣可在類比域或數位域中進行。
一種用於對具有多個像素的影像感測器進行數位相關雙採樣的系統包含：用於將類比數據轉換成數位圖像數據且輸出重置數據的類比數位轉換器級；用於存儲數位圖像數據和重置數據兩者的存儲器；以及用於基於數位圖像數據與數位重置數據之間的減除來產生數位相關雙採樣圖像數據的數位相關雙採樣(DCDS)級。
一種分級式類比數位轉換器，包括位線、樣本電容器、斜坡緩衝器、數位類比轉換器、逐次逼近寄存器邏輯以及斜坡計數器。樣本電容器耦接在所述位線與比較器的第一輸入端之間。斜坡緩衝器耦接在斜坡產生器與斜坡電容器的第一端子之間，其中所述斜坡電容器的第二端子耦接到所述比較器的第二輸入端。數位類比轉換器包括M個緩衝位電容器，其中所述M是整數，其中所述M個緩衝位電容器中的每一個包括位電容器、位緩衝器以 及位開關，其中所述位電容器的第一端子耦接到所述比較器的所述第二輸入端，且其中所述位緩衝器耦接在所述位電容器的第二端子與所述位開關的第一端子之間。逐次逼近寄存器邏輯經耦接以提供由所述比較器的輸出值確定的所述分級式類比數位轉換器的M個上輸出位，其中所述M個上輸出位的每個位確定相應的所述位開關的所述第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的耦接。斜坡計數器，耦接到所述比較器的所述輸出端以在所述比較器的所述輸出端翻轉其值時鎖存且提供所述分級式類比數位轉換器的N個下輸出位，其中N是整數。
一種分級式類比數位轉換器影像感測系統，包括像素陣列、控制電路系統、讀出電路系統、以及偏置電流源。像素陣列包含多個像素。控制電路系統耦接到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作。讀出電路系統通過位線耦接到所述像素陣列以從所述像素陣列讀出類比圖像數據，其中所述讀出電路系統包括分級式類比數位轉換器以將類比圖像數據轉換成數位圖像數據，其中所述分級式類比數位轉換器包括樣本電容器、斜坡緩衝器、數位類比轉換器、逐次逼近寄存器邏輯以及斜坡計數器。樣本電容器耦接在所述位線與比較器的第一輸入端之間。斜坡緩衝器耦接在斜坡產生器與斜坡電容器的第一端子之間，其中所述斜坡電容器的第二端子耦接到所述比較器的第二輸入端。數位類比轉換器包括M個緩衝位電容器，其中所述M是整數，其中所述M個緩衝位電容器中的每一個包括位電容器、位緩衝器以及位開關，其 中所述位電容器的第一端子耦接到所述比較器的所述第二輸入端，且其中所述位緩衝器耦接在所述位電容器的第二端子與所述位開關的第一端子之間。逐次逼近寄存器邏輯經耦接以提供由所述比較器的輸出值確定的所述分級式類比數位轉換器的M個上輸出位，其中所述上輸出位的每個位確定相應的所述位開關的所述第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的耦接。斜坡計數器耦接到所述比較器的所述輸出端以在所述比較器的所述輸出端翻轉其值時鎖存且提供所述分級式類比數位轉換器的N個下輸出位，其中N是整數。偏置電流源，耦接到所述位線，其中所述偏置電流源通過所述位線將偏置電流提供到所述像素。
100:成像系統
102:像素陣列
104:影像感測器像素單元
106:控制電路系統
108:行排列讀出位線
110:讀出電路系統
112:功能邏輯
120:類比數位轉換器
208:位線
220:分級式類比數位轉換電路
222:類比輸入電壓
224:耦接樣本電容器
226:信號
228:可變電壓
230:比較器
232:輸出電壓
240:數位類比轉換器
244_0、......、244_M-1:位電容器
250:斜坡緩衝器
250_0、......、250_M-1:位緩衝器
252_0、......、252_M-1:位開關
254:低參考電壓
256:高參考電壓
260:逐次逼近寄存器邏輯
262_0、......、262_M-1:控制位
270:斜坡產生器
272:斜坡電壓
274:斜坡電容器
280:斜坡計數器
290:數位輸出代碼
C1、C2、C3、C4、C5、......、Cx:行
M:整數
N:整數
P1、P2、P3、......、Pn:像素
R1、R2、R3、R4、R5、......、Ry:列
參考以下圖式描述本發明的非限制性且非窮盡性的實例，其中除非另外指定，否則在各視圖中相同附圖標號指代相同部分。
圖1示出根據本發明的教導的成像系統的一個實例。
圖2是繪示根據本公開的教導的分級式ADC電路(subrange ADC circuit)的一個實例的示意圖，所述分級式ADC電路包含耦接到ADC比較器的每個電容器的實例斜坡緩衝器和位緩衝器。
對應參考標號貫穿圖式的若干視圖指示對應組件。技術人員將瞭解，圖中的元件為簡單和清楚起見而示出，且未必按比例繪製。舉例來說，圖中的一些元件的尺寸可相對於其它元件放大以 有助於增進對本發明的各種實施例的理解。另外，通常不描繪在商業上可行的實施例中有用或必需的常見但眾所周知的元件，以便促成本發明的這些各種實施例的不太受限的視圖。
本文中描述針對具有局部斜坡緩衝器的分級式類比數位轉換器(analog-to-digital converter)電路系統的實例。在以下描述中，闡述若干具體細節以提供對實例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，可在不具有具體細節中的一個或多個的情況下或可利用其它方法、組件、材料等來實踐本文中所描述的技術。在其它情況下，未繪示或詳細描述熟知的結構、材料或操作以免使某些方面混淆。
貫穿本說明書對“一個實例”或“一個實施例”的參考意味著結合實例描述的特定特徵、結構或特性包含在本發明的至少一個實例中。因此，貫穿本說明書在不同位置中出現短語“在一個實例中”或“在一個實施例中”未必都是指相同實例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何合適的方式組合在一個或多個實例中。
貫穿本說明書，使用若干技術術語。除非本文中具體定義或術語的使用情境將明顯以其它方式表明，否則這些術語將採用所述術語在其所出現的領域中的普通含義。
圖1示出根據本公開的實施例的成像系統100的一個實例。成像系統100包含像素陣列102、控制電路系統106、行排列 讀出位線108、讀出電路系統110以及功能邏輯112。在一個實例中，像素陣列102是光電二極體或影像感測器像素單元104(例如像素P1、像素P2、......、像素Pn)的二維(two-dimensional，2D)陣列。如所示出，使光電二極體排列成列(例如列R1到列Ry)和行(例如行C1到行Cx)，以獲取人、地點、物體等的圖像數據，所述圖像數據隨後可用於再現所述人、地點、物體等的2D影像。然而，光電二極體不必排列成列和行，且可採用其它配置。
在一個實例中，在像素陣列102中的每個影像感測器光電二極體/像素已獲取其圖像數據或影像電荷之後，圖像數據由讀出電路系統110讀出且隨後轉移到功能邏輯112。讀出電路系統110可經耦接以通過位線108從像素陣列102中的多個光電二極體讀出圖像數據。如下文將更詳細地描述，讀出電路系統110包含類比數位轉換器120。在各種實例中，讀出電路系統110也可包含放大電路系統。
在一個實例中，功能邏輯112可僅存儲圖像數據，或甚至通過應用後期影像效果(例如裁剪、旋轉、去除紅眼、調整亮度、調整對比度或其它操作)來操控圖像數據。在一個實例中，讀出電路系統110可沿(所示出)讀出列線(readout column lines)一次讀出一列圖像數據，或可使用各種其它技術(未示出)來讀出圖像數據，所述技術如串列讀出(serial readout)或同時進行所有像素104的完全並行讀出(full parallel readout)。
在一個實例中，成像系統100可包含在數位攝影機、行 動電話、筆記型電腦、安全系統、汽車等中。另外，成像系統100可耦接到硬體的其它部件，如處理器(通用或其它)、存儲器元件、輸出端(USB端口、無線傳輸器、HDMI端口等)、照明/閃光、電輸入端(鍵盤、觸控顯示器、觸控板、滑鼠、麥克風等)和/或顯示器。硬體的其它部件可將指令遞送到成像系統100，從成像系統100提取圖像數據，或操控由成像系統100供應的圖像數據。
圖2是根據本公開的教導的分級式ADC電路220的示意性實例，所述分級式ADC電路220包括斜坡緩衝器250和其增益匹配位緩衝器250_i(i=0、1、......、M-1，M是整數)以緩衝逐次逼近寄存器(SAR)ADC電路系統的每個DAC位電容器244_i。分級式ADC電路220是如包含在例如圖1的讀出電路系統110中的類比數位轉換器120的一個實例電路。分級式ADC電路系統220在ADC輸出290處將類比輸入電壓Vin 222轉換成M+N個位的數位輸出代碼，其中N是整數。
在圖2的所描繪實例中，分級式ADC電路系統220是SAR ADC電路系統與斜坡ADC電路系統的混合。SAR ADC電路系統形成所謂的粗略ADC比較，所述粗略ADC比較促成分級式類比數位轉換器220的M個上輸出位(upper output bit，UOB)。SAR ADC電路系統包括比較器230、數位類比轉換器(digital-to-analog converter，DAC)240以及逐次逼近寄存器(successive approximation register，SAR)邏輯260。斜坡ADC電路系統形成所謂的精細ADC比較，所述精細ADC比較促成分級式類比數位 轉換器220的N個下輸出位(lower output bit，LOB)。斜坡ADC電路系統包括與SAR ADC電路系統、斜坡產生器270以及斜坡計數器280共享的相同比較器230。
類比影像電壓信號Vbl 222來自讀出位線208。偏置電流源(未繪示)耦接到位線208，所述偏置電流源通過位線將偏置電流提供到像素行104。類比信號Vbl 222通過耦接樣本電容器Csample 224耦接到比較器230的第一輸入端作為信號Vin1 226，其中樣本電容器Csample 224可以是直接耦接在位線208與比較器的第一輸入端之間的僅有組件。可變電壓Vin2 228耦接到比較器230的第二輸入端子。比較器230在SAR邏輯260或斜坡產生器270的控制下將信號Vin1 226與可變電壓Vin2 228進行比較，且在可變電壓Vin2 228的值與信號Vin1 226的值匹配時翻轉比較器230的輸出電壓Vout 232。
對於分級式類比數位轉換器220的每次轉換，SAR邏輯260首先使用比較器輸出Vout 232來確定M個UOB--數位輸出的上M個位。隨後，斜坡計數器280使用比較器輸出Vout 232來確定N個LOB--數位輸出的下N個位。所組合的M+N個位形成分級式類比數位轉換器220的完整數位輸出代碼290。
在上文所描述的順序中，在SAR邏輯260已在常規SAR ADC操作下確定M個UOB代碼之後，通過等於SAR邏輯260的M個UOB代碼的M個數字位262_0到數字位262_M-1在DAC 240的輸出端處將可變電壓Vin2 228設定成類比值Vin2_sar。DAC 240 包括M個位電容器244_0到位電容器244_M-1(例如位電容器C0到位電容器CM-1)、M個位開關252_0到位開關252_M-1以及M個位緩衝器250_0到位緩衝器250_M-1。每個位緩衝器250_i(i=0、1、......、M-1)耦接在每個位開關252_i的第一端子與每個位電容器224_i的第二端子之間。以上文所描述的方式連接的位開關、位緩衝器以及位電容器形成緩衝位電容器。且多個位電容器的每個第一端子耦接到比較器230的第二輸入端。
SAR邏輯260經耦接以提供分級式類比數位轉換器的M個UOB代碼。基於比較器230的輸出值Vout 232來將相同的M個位用作DAC控制位262，其中M個控制位262中的每一個確定相應位開關252的第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的切換耦接。當由每個位開關252接收到的控制位是0時，第一端子切換到相應位開關252的第二端子。每個位開關252的第二端子連接到低參考電壓Vref_lo 254。當由每個位開關252接收到的控制位262是1時，第一端子切換到相應位開關252的第三端子。每個位開關252的第三端子連接到高參考電壓Vref_hi 256。
為按上文所描述的順序繼續，在SAR邏輯260已最終通過DAC 240將可變電壓Vin2 228設定成類比值Vin2_sar之後，斜坡產生器270開始產生斜坡電壓Vramp 272。穿過斜坡緩衝器250和耦接斜坡電容器Cramp 274，斜坡電壓Vramp 272開始將可變電壓Vin2 228從其SAR之後的初始值Vin2_sar向上驅動(或如果類比數位轉換器的數位輸出值與其類比輸入值反相關，那麼將所述 可變電壓Vin2 228向下驅動)，直到比較器230的第二輸入端處的可變電壓Vin2 228的值越過第一輸入端處所存在的信號Vin1 226的影像值為止。由比較器230觸發的輸出電壓Vout 232在當可變電壓Vin2越過信號Vin1時的點處鎖存斜坡計數器280，所述斜坡計數器280在所啟用的時鐘信號下推進其計數數字。斜坡計數器280的二進制代碼是分級式類比數位轉換器的N個LOB。與來自先前在過程中獲得的SAR ADC轉換的M個UOB相組合，此時達成分級式類比數位轉換器的最終完整的M+N個輸出位。
如圖2中所繪示，斜坡緩衝器250耦接在斜坡產生器270與斜坡電容器Cramp 274之間以將可變電壓Vin2 228與由斜坡產生器270產生的斜坡電壓Vramp 272屏蔽(或緩衝)。在如影像感測器(尤其對於例如具有大於2百萬像素的高密度的影像感測器)的應用中，這對於使斜坡ADC實現高輸出分辨率至關重要。通常與影像感測器中的行ADC的不一致(如H分帶(H-banding))相關聯的固定模式噪聲(Fixed pattern noise，FPN)也可以通過在那些類比數位轉換器中使用斜坡緩衝器250加以抑制。
斜坡緩衝器250可由源極跟隨器或具有單位增益的運算放大器製成。在由源極跟隨器製成的斜坡緩衝器250的情況下，由於緩衝器的增益小於1，因此因在粗略SAR ADC與精細斜坡ADC之間的二進制比率的不一致而存在微分非線性度(differential nonlinearity，DNL)誤差。為解決此不一致問題，將位緩衝器250_i耦接在位開關252_i的第一端子與位電容器244_i之間。為了達成 一致性，斜坡緩衝器250的緩衝器以及位緩衝器250_0到位緩衝器250_M-1中的每一個由完全相同的緩衝器(源極跟隨器或具有相同增益(通常接近單位增益)的運算放大器中的任一者)製成或由可為人們所熟知且常用的任何其它種類的緩衝器製成。
在圖2中，M個位緩衝器250直接連接到M個位電容器244。在每個SAR操作結束時，在斜坡電壓Vramp開始將電壓斜升之前，可變電壓Vin2等於類比值Vin2_sar。類比值Vin2_sar由M個位開關252_0到位開關252_M-1設定，所述位開關252_0到位開關252_M-1由其相應的M個SAR控制位262_0到SAR控制位262_M-1確定。在其間不具有耦接位緩衝器252_i的情況下，位電容器244_i可在每個控制位262_i的不同值下直接連接到低參考電壓Vref_lo 254或高參考電壓Vref_hi 256中的任一者。那樣可促使可變電壓Vin2處的負載取決於位電容器244正連接到哪個參考電壓(高或低)而略微變化。在位緩衝器252_i的情況下，位電容器244在所有時間處一直連接到位緩衝器，這將位電容器244隔離以免直接連接到參考電壓Vref_lo或參考電壓Vref_hi中的任一者。因此，由於無論SAR設定如何，可變電壓Vin2都經受來自M個緩衝位電容器的接近恆定的負載，因此由於信號非依賴型偏移而可以更高準確度進行相關雙採樣(CDS)或黑色電平校準(black level calibration，BLC)。且事實是，在CDS或BLC期間通過不同採樣接收到的相同偏移可通過減除來抵消。
舉例來說，如果UOB_dc相關聯的Vin2_sar_dc是暗電流 (暗電流是當像素單元Pi 104處於重置下而且置於黑暗中時所測量的狀態)的結果，且UOB_sig相關聯的Vin2_sar_sig是影像信號的結果，那麼無論代碼在UOB_dc與UOB_sig之間如何不同，斜坡電壓Vramp 272所經歷的DAC 240的負載都應保持相同。隨後，當在斜坡操作期間斜坡電壓Vramp開始將可變電壓Vin2處的電壓電平從初始類比值Vin2_sar斜升(或如果ADC輸出值以其輸入值的相反方向變化，那麼將所述電壓電平斜降)時，斜坡ADC取代且進行與精細的N個LOB位相關的類比數位轉換。對於不同斜坡，與DNL誤差相關的M個UOB信號非依賴型偏移值稍後可在數位域中容易地抵消。
整體上，對於分級式類比數位轉換器220，當由斜坡緩衝器250以及位緩衝器250_0到位緩衝器250_M-1緩衝時，可變電壓Vin2 228相對於電壓源Vref_lo 254、電壓源Vref_hi 256或斜坡電壓Vramp 272的各種耦接更加穩定。為進一步減小DNL誤差，使斜坡緩衝器250以及位緩衝器250_0到位緩衝器250_M-1由具有與先前所提及的基本上相同的電壓增益的完全相同的緩衝器製成是良好的實踐。那樣，可完全地匹配且良好地維持粗略SAR ADC與精細斜坡ADC之間的二進制比率。
在一個實施例中，為使圖2中所繪示的實例分級式類比數位轉換器220適當地工作，Ci+1的電容值可以是位電容器的Ci的電容值的兩倍。樣本電容器Csample 224的電容值可以是CM-1的電容值的兩倍。斜坡電容器Cramp 274與位電容器C0 244_0可具有 相同電容值。
由於分級式類比數位轉換器是具有提供UOB輸出代碼的SAR ADC和提供LOB輸出代碼的斜坡ADC的組合式類比數位轉換器，因此分級式類比數位轉換器相較於閃爍式類比數位轉換器需要以指數方式更少的比較器。分級式類比數位轉換器還消耗較少矽面積和較少功率。其利用SAR ADC和斜坡ADC的優點，所述SAR ADC在相對較高的速度(比始終單獨起作用的斜坡ADC更快)下對UOB具有剛好足夠的分辨率，所述斜坡ADC在相對較低的速度下對LOB具有高分辨率但具有更簡單的電路。分級式類比數位轉換器變為針對需要具有大於12位分辨率以應對極亮的光的高動態範圍的汽車和安全性應用的天然選擇。
對本發明的所示出實例的以上描述(包含摘要中所描述的內容)並不旨在是窮盡性的或將本發明限制於所公開的精確形式。如相關領域的技術人員將認識到，雖然本文中出於說明性目的描述了本發明的具體實例，但在本發明的範圍內，各種修改是可能的。
可鑒於以上詳細描述對本發明作出這些修改。在以下請求項中所使用的術語不應解釋為將本發明限於本說明書中所公開的具體實例。實際上，本發明的範圍應完全由以下請求項確定，所述請求項應根據請求項解釋的所建立原則來解釋。
208:位線
220:分級式類比數位轉換電路
222:類比輸入電壓
224:耦接樣本電容器
226:信號
228:可變電壓
230:比較器
232:輸出電壓
240:數位類比轉換器
244_0、......、244_M-1:位電容器
250:斜坡緩衝器
250_0、......、250_M-1:位緩衝器
252_0、......、252_M-1:位開關
254:低參考電壓
256:高參考電壓
260:逐次逼近寄存器邏輯
262_0、......、262_M-1:控制位
270:斜坡產生器
272:斜坡電壓
274:斜坡電容器
280:斜坡計數器
290:數位輸出代碼
M:整數
N:整數

Claims (16)

  1. 一種分級式類比數位轉換器，包括：位線；樣本電容器，耦接在所述位線與比較器的第一輸入端之間；斜坡緩衝器，耦接在斜坡產生器與斜坡電容器的第一端子之間，其中所述斜坡電容器的第二端子耦接到所述比較器的第二輸入端；數位類比轉換器，包括M個緩衝位電容器，其中M是整數，其中所述M個緩衝位電容器中的每一個包括位電容器、位緩衝器以及位開關，其中所述位電容器的第一端子耦接到所述比較器的所述第二輸入端，其中所述位緩衝器耦接在所述位電容器的第二端子與所述位開關的第一端子之間，且其中所述M個緩衝位電容器中的每一個的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是相同的緩衝器；逐次逼近寄存器邏輯，經耦接以提供由所述比較器的輸出值確定的所述分級式類比數位轉換器的M個上輸出位，其中所述M個上輸出位的每個位確定相應的所述位開關的所述第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的耦接；以及斜坡計數器，耦接到所述比較器的所述輸出端以在所述比較器的所述輸出端翻轉其值時鎖存且提供所述分級式類比數位轉換器的N個下輸出位，其中N是整數。
  2. 如請求項1所述的分級式類比數位轉換器，更包括耦接到每個緩衝位電容器的所述位開關的所述第二端子的高參考電壓和耦接到每個緩衝位電容器的所述位開關的第三端子的低參考電壓。
  3. 如請求項1所述的分級式類比數位轉換器，其中M是大於1的整數，且N是大於1的整數，且其中所述M個上輸出位和所述N個下輸出位由所述分級式類比數位轉換器的全部數位輸出位組成。
  4. 如請求項1所述的分級式類比數位轉換器，其中每個緩衝位電容器的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是源極跟隨器。
  5. 如請求項1所述的分級式類比數位轉換器，其中每個緩衝位電容器的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是具有單位增益的運算放大器。
  6. 如請求項1所述的分級式類比數位轉換器，其中所述斜坡電容器的電容等於受所述M個上輸出位的最低有效位控制的第一緩衝位電容器的所述位電容器的電容。
  7. 如請求項6所述的分級式類比數位轉換器，其中第二緩衝位電容器的所述位電容器的電容是所述第一緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍，其中第三緩衝位電容器的所述位電容器的電容是所述第二緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍，且其中所述樣本電容器的電容是所述第三緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍。
  8. 如請求項6所述的分級式類比數位轉換器，其中第i個緩衝位電容器的所述位電容器的電容是第(i-1)個緩衝位電容器的所述位電容器的電容的兩倍，且其中所述樣本電容器的電容是第M個緩衝位電容器的所述位電容器的電容的兩倍。
  9. 一種分級式類比數位轉換器影像感測系統，包括：像素陣列，包含多個像素；控制電路系統，耦接到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；讀出電路系統，通過位線耦接到所述像素陣列以從所述像素陣列讀出類比圖像數據，其中所述讀出電路系統包括分級式類比數位轉換器以將類比圖像數據轉換成數位圖像數據，其中所述分級式類比數位轉換器包括：樣本電容器，耦接在所述位線與比較器的第一輸入端之間，斜坡緩衝器，耦接在斜坡產生器與斜坡電容器的第一端子之間，其中所述斜坡電容器的第二端子耦接到所述比較器的第二輸入端，數位類比轉換器，包括M個緩衝位電容器，其中M是整數，其中所述M個緩衝位電容器中的每一個包括位電容器、位緩衝器以及位開關，其中所述位電容器的第一端子耦接到所述比較器的所述第二輸入端，其中所述位緩衝器耦接在所述位電容器的第二端子與所述位開關的第一端子之間， 且其中所述M個緩衝位電容器中的每一個的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是相同的緩衝器，逐次逼近寄存器邏輯，經耦接以提供由所述比較器的輸出值確定的所述分級式類比數位轉換器的M個上輸出位，其中所述上輸出位的每個位確定相應的所述位開關的所述第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的耦接，以及斜坡計數器，耦接到所述比較器的所述輸出端以在所述比較器的所述輸出端翻轉其值時鎖存且提供所述分級式類比數位轉換器的N個下輸出位，其中N是整數；以及偏置電流源，耦接到所述位線，其中所述偏置電流源通過所述位線將偏置電流提供到所述像素。
  10. 如請求項9所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，更包括耦接到每個緩衝位電容器的所述位開關的所述第二端子的高參考電壓和耦接到每個緩衝位電容器的所述位開關的第三端子的低參考電壓。
  11. 如請求項9所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中M是大於1的整數，且N是大於1的整數，且其中所述M個上輸出位和所述N個下輸出位由所述分級式類比數位轉換器的全部數位輸出位組成。
  12. 如請求項9所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中每個緩衝位電容器的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是源極跟隨器。
  13. 如請求項9所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中每個緩衝位電容器的所述斜坡緩衝器和所述位緩衝器是具有單位增益的運算放大器。
  14. 如請求項9所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中所述斜坡電容器的電容等於受所述M個上輸出位的最低有效位控制的第一緩衝位電容器的所述位電容器的電容。
  15. 如請求項14所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中第二緩衝位電容器的所述位電容器的電容是所述第一緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍，其中第三緩衝位電容器的所述位電容器的電容是所述第二緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍，且其中所述樣本電容器的電容是所述第三緩衝位電容器的所述位電容器的所述電容的兩倍。
  16. 如請求項14所述的分級式類比數位轉換器影像感測系統，其中第i個緩衝位電容器的所述位電容器的電容是所述第(i-1)個緩衝位電容器的所述位電容器的電容的兩倍，且其中所述樣本電容器的電容是所述第M個緩衝位電容器的所述位電容器的電容的兩倍。
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