與圖像傳感器讀出兼容的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了與圖像傳感器讀出兼容的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)包括：同步器，被配置為接收停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中同步器被配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)。TDC還包括：粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收主時(shí)鐘信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中粗計(jì)數(shù)器被配置為基于計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)信號(hào)。TDC還包括：延遲線計(jì)數(shù)器，被配置為接收停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)，其中延遲線計(jì)數(shù)器被配置為基于停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)信號(hào)，并且延遲線計(jì)數(shù)器還被配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)。
【專利說(shuō)明】
與圖像傳感器讀出兼容的模數(shù)轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及圖像傳感器及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)用于多種應(yīng)用，以將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)減小，電源電壓也減小。然而，響應(yīng)于減小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，增大了時(shí)間分辨率。結(jié)果，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)用于執(zhí)行時(shí)域處理，以將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0003]在一些方法中，計(jì)數(shù)器用于確定參考電壓的開始信號(hào)和參考電壓等于檢測(cè)到的模擬信號(hào)的電壓之后產(chǎn)生的時(shí)鐘停止信號(hào)之間的時(shí)鐘周期數(shù)。基于連接至計(jì)數(shù)器的多個(gè)檢測(cè)元件來(lái)確定計(jì)數(shù)器所使用的時(shí)鐘頻率。在一些方法中，計(jì)數(shù)器分為粗計(jì)數(shù)器(coarsecounter)和精密計(jì)數(shù)器(fine counter)。粗計(jì)數(shù)器用于確定時(shí)鐘周期數(shù)，而精密計(jì)數(shù)器用于使用多個(gè)時(shí)鐘延遲插入多個(gè)時(shí)鐘周期之間。
[0004]在一些方法中，相繼使用粗計(jì)數(shù)器和精密計(jì)數(shù)器，以將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。粗計(jì)數(shù)器用于計(jì)算開始信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)之間的時(shí)鐘周期數(shù)，并且精密計(jì)數(shù)器用于計(jì)算停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)之間的時(shí)鐘周期數(shù)。當(dāng)參考電壓等于檢測(cè)到的信號(hào)的電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生停止信號(hào)。粗計(jì)數(shù)器計(jì)算的時(shí)鐘周期數(shù)與精密計(jì)數(shù)器計(jì)算的時(shí)鐘周期數(shù)之間的差值用于確定被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的時(shí)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，包括:同步器，被配置為接收停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中，所述同步器被配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)；粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述主時(shí)鐘信號(hào)和所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中，所述粗計(jì)數(shù)器被配置為基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)信號(hào)；以及延遲線計(jì)數(shù)器，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器被配置為基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)信號(hào)，并且所述延遲線計(jì)數(shù)器還被配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)。
[0006]在該TDC中，所述延遲線計(jì)數(shù)器包括:第一延遲元件，被配置為接收所述停止信號(hào)；第二延遲元件，被配置為接收所述第一延遲元件的輸出；第一觸發(fā)器，被配置為選擇性地接收所述第一延遲元件的輸出；第二觸發(fā)器，被配置為選擇性地接收所述第二延遲元件的輸出；以及編碼器，被配置為接收所述第一觸發(fā)器的輸出和所述第二觸發(fā)器的輸出。
[0007]在該TDC中，所述第二觸發(fā)器還被配置為選擇性地接收所述第一觸發(fā)器的輸出。
[0008]在該TDC中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括:第一延遲多路復(fù)用器，被配置為將所述第一延遲元件的輸出選擇性地傳輸至所述第一觸發(fā)器；以及第二延遲多路復(fù)用器，被配置為將所述第二延遲元件的輸出選擇性地傳輸至所述第二觸發(fā)器。
[0009]在該TDC中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括:時(shí)鐘多路復(fù)用器，其中，所述時(shí)鐘多路復(fù)用器被配置為將所述主時(shí)鐘信號(hào)或所述時(shí)鐘停止信號(hào)選擇性地傳輸至所述第一觸發(fā)器和所述第二觸發(fā)器。
[0010]在該TDC中，所述編碼器被配置為輸出溫度計(jì)碼。
[0011]在該TDC中，所述同步器被配置為在接收所述停止信號(hào)之后的所述主時(shí)鐘信號(hào)的第二個(gè)上升沿處生成所述時(shí)鐘停止信號(hào)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像傳感器，包括:像素陣列，被配置為接收入射光并且生成第一輸入信號(hào)；比較器，被配置為接收所述第一輸入信號(hào)并且生成停止信號(hào)；時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，被配置為接收所述停止信號(hào)，其中，所述TDC包括:同步器，被配置為接收所述停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中，所述同步器被配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)；粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述主時(shí)鐘信號(hào)和所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中，所述粗計(jì)數(shù)器被配置為基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成第一輸出信號(hào)；以及延遲線計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器被配置為基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成第二輸出信號(hào)，并且所述延遲線計(jì)數(shù)器還被配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(OTS)。
[0013]該圖像傳感器還包括:斜波生成器，被配置為生成斜波電壓，其中，所述比較器被配置為基于所述第一輸入信號(hào)和所述斜波電壓生成所述停止信號(hào)。
[0014]在該圖像傳感器中，所述像素陣列的單列被配置為生成所述第一輸入信號(hào)。
[0015]在該圖像傳感器中，所述延遲線計(jì)數(shù)器包括:多個(gè)延遲元件，其中，所述多個(gè)延遲元件中的第一延遲元件被配置為接收所述停止信號(hào)，并且所述多個(gè)延遲元件中的每一個(gè)其他延遲元件都被配置為接收來(lái)自所述多個(gè)延遲元件中的先前延遲元件的輸出；多個(gè)觸發(fā)器，被配置為選擇性地接收所述多個(gè)延遲元件中的對(duì)應(yīng)延遲元件的輸出；以及編碼器，被配置為接收所述多個(gè)觸發(fā)器中的每一個(gè)觸發(fā)器的輸出。
[0016]在該圖像傳感器中，所述多個(gè)觸發(fā)器中的至少一個(gè)觸發(fā)器被配置為接收來(lái)自所述多個(gè)觸發(fā)器中的先前觸發(fā)器的輸出。
[0017]在該圖像傳感器中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括:多個(gè)延遲多路復(fù)用器，被配置為將來(lái)自所述多個(gè)延遲元件中的延遲元件的輸出選擇性地傳輸至所述多個(gè)觸發(fā)器中的對(duì)應(yīng)觸發(fā)器。
[0018]在該圖像傳感器中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括時(shí)鐘多路復(fù)用器，所述時(shí)鐘多路復(fù)用器被配置為將所述時(shí)鐘停止信號(hào)或所述主時(shí)鐘信號(hào)選擇性地傳輸至所述多個(gè)觸發(fā)器中的每一個(gè)觸發(fā)器。
[0019]在該圖像傳感器中，所述編碼器被配置為輸出溫度計(jì)碼。
[0020]在該圖像傳感器中，所述同步器被配置為在接收所述停止信號(hào)之后的所述主時(shí)鐘信號(hào)的第二個(gè)上升沿處生成所述時(shí)鐘停止信號(hào)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使用圖像傳感器的方法，所述方法包括:基于來(lái)自像素陣列的輸入信號(hào)生成停止信號(hào)；基于所述停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)；基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)輸出；以及基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)輸出。
[0022]在該方法中，生成所述LSB輸出包括:使用延遲線計(jì)數(shù)器生成所述LSB輸出，并且執(zhí)行所述延遲線計(jì)數(shù)器的相關(guān)雙采樣(CDS)。
[0023]在該方法中，生成所述停止信號(hào)包括:基于所述輸入信號(hào)與斜波電壓之間的比較生成所述停止信號(hào)。
[0024]在該方法中，生成所述時(shí)鐘停止信號(hào)包括:在接收所述停止信號(hào)之后的所述主時(shí)鐘信號(hào)的第二個(gè)上升沿處生成所述時(shí)鐘停止信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0026]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的包括時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的圖像傳感器的示意圖。
[0027]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的用于比較器和TDC的波形的示圖。
[0028]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的TDC的延遲線計(jì)數(shù)器的示意圖。
[0029]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的比較器的示意圖。
[0030]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的斜坡生成器的示意圖。
[0031]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的使用圖像傳感器的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下公開內(nèi)容提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述部件和布置的特定實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不意欲限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間形成附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0033]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的包括時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC) 110的圖像傳感器100的示意圖。圖像傳感器100包括用于接收入射光并且將接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的像素陣列120。將比較器122配置為接收來(lái)自像素陣列120的列的輸出。將每一個(gè)比較器122都配置為接收像素陣列120中的一列的輸出。還將比較器122配置為接收來(lái)自斜波生成器124的斜波電壓。通過(guò)TDC 110可接收每一個(gè)比較器122的輸出。還將TDC 110配置為接收來(lái)自鎖相環(huán)路(PLL) 126的主時(shí)鐘信號(hào)(Mclk)和來(lái)自延遲鎖定環(huán)路(DLL) 128的控制信號(hào)Vc。通過(guò)輸出器件130可接收每一個(gè)TDC 110的輸出。輸出器件130包括水平掃描儀130a和低壓差分信號(hào)(LVDS)電路130b。分頻器132被配置為接收Mclk并且輸出被預(yù)定值N分頻的Mclk0將控制邏輯電路134配置為接收分頻Mclk并且將控制信號(hào)輸出至DLL 128和斜波生成器124。此外，將斜波生成器配置為接收分頻Mclk信號(hào)。也將行譯碼器136配置為接收分頻Mclk信號(hào)。將行譯碼器136配置為選擇性地激活像素陣列120中的像素行。
[0034]每一個(gè)TDC 110都包括被配置為從對(duì)應(yīng)的比較器122接收停止信號(hào)(Stop)的同步器112。還將同步器112配置為接收Mclk。通過(guò)粗計(jì)數(shù)器114可接收同步器112的輸出，以作為計(jì)數(shù)器使能(counter_enable)信號(hào)。還將粗計(jì)數(shù)器114配置為接收Mclk。粗計(jì)數(shù)器114被配置為將最高有效位(MSB)信號(hào)輸出至輸出器件130。通過(guò)延遲線計(jì)數(shù)器116可接收同步器112的輸出，以作為時(shí)鐘停止(Clk_stop)信號(hào)。還將延遲線計(jì)數(shù)器116配置為接收停止信號(hào)和控制信號(hào)Vc。延遲線計(jì)數(shù)器116被配置為將最低有效位(LSB)信號(hào)輸出至輸出器件130。
[0035]每一個(gè)TDC 110都被配置為將來(lái)自對(duì)應(yīng)的比較器122的停止信號(hào)從時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。將同步器112配置為使用Mclk和停止信號(hào)來(lái)確定生成計(jì)數(shù)器使能信號(hào)以激活粗計(jì)數(shù)器114的開始時(shí)間。計(jì)數(shù)器使能信號(hào)從開始時(shí)間激活粗計(jì)數(shù)器114直到停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿為止。使用停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿，以降低由于抖動(dòng)所產(chǎn)生的TDC 110的誤差風(fēng)險(xiǎn)。在一些示例中，如果Mclk的更遲上升沿用于停用粗計(jì)數(shù)器114，則降低TDC 110的速度。在一些示例中，如果Mclk的更早的上升沿用于停用粗計(jì)數(shù)器114，則增大TDC 110的輸出誤差的風(fēng)險(xiǎn)。還將同步器112配置為使用Mclk和停止信號(hào)在停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿處生成時(shí)鐘停止信號(hào)。延遲線計(jì)數(shù)器116可以將時(shí)鐘停止信號(hào)用作測(cè)量的結(jié)束時(shí)間。
[0036]關(guān)于圖2說(shuō)明TDC 110和對(duì)應(yīng)的比較器122的操作。圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的用于比較器122和TDC 110的波形的示圖。在時(shí)間t0處:比較器122接收的斜波電壓開始升高；開始信號(hào)變成邏輯高；以及計(jì)數(shù)器使能信號(hào)變成邏輯高。在一些實(shí)施例中，時(shí)間to稱為開始時(shí)間。計(jì)數(shù)器使能信號(hào)激活粗計(jì)數(shù)器114，并且粗計(jì)數(shù)器開始計(jì)算Mclk的時(shí)鐘周期數(shù)。斜波電壓從時(shí)間t0處開始升高，并且在時(shí)間tl處，斜波電壓等于比較器122從像素陣列120所接收的輸入信號(hào)。在一些示例中，時(shí)間tl稱為停止時(shí)間。在時(shí)間tl處，停止信號(hào)變成邏輯高。停止信號(hào)使延遲線計(jì)數(shù)器116在從停止時(shí)間到該停止時(shí)間之后的Mclk的第二個(gè)上升沿的持續(xù)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)。時(shí)間t2是時(shí)間tl之后的Mclk的第二個(gè)上升沿。在一些實(shí)施例中，時(shí)間t2稱為結(jié)束時(shí)間。在時(shí)間t2處，計(jì)數(shù)器使能信號(hào)變成邏輯低，并且時(shí)鐘停止信號(hào)變成邏輯高。一旦斜波電壓達(dá)到最大值，斜波電壓就放電回到參考電壓。通過(guò)從粗計(jì)數(shù)器114的工作的持續(xù)時(shí)間(即，時(shí)間段(time per1d) tc)中減去延遲線計(jì)數(shù)器116對(duì)停止信號(hào)進(jìn)行編碼的持續(xù)時(shí)間(即，時(shí)間段tf)來(lái)確定輸入信號(hào)的時(shí)域部分(即，時(shí)間段tm)。S卩，tm = tc — tf。斜波電壓的斜率和時(shí)間段tm可用于確定輸入信號(hào)的值。
[0037]再次參考圖1，將同步器112配置為使計(jì)數(shù)器使能信號(hào)與測(cè)量時(shí)間段(如，圖2中的時(shí)間段tm)同步。還將同步器112配置為在接收到來(lái)自比較器122的停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿處，轉(zhuǎn)變時(shí)鐘停止信號(hào)的邏輯狀態(tài)。在TDC 110的估計(jì)速度優(yōu)先于精確度的一些實(shí)施例中，將同步器112配置為在接收到停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿之前，轉(zhuǎn)變時(shí)鐘停止信號(hào)的邏輯狀態(tài)。在精確度具有更高優(yōu)先級(jí)的一些實(shí)施例中，將同步器112配置為在接收停止信號(hào)之后的Mclk的第二個(gè)上升沿之后，轉(zhuǎn)變時(shí)鐘停止信號(hào)的邏輯狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，同步器112包括多個(gè)觸發(fā)器。在一些實(shí)施例中，通過(guò)接收到停止信號(hào)和轉(zhuǎn)變時(shí)鐘停止信號(hào)之間的延遲來(lái)確定同步器112中的觸發(fā)器的數(shù)量。在一些實(shí)施例中，同步器112包括至少一個(gè)鎖存器。
[0038]將計(jì)數(shù)器114配置為在關(guān)于來(lái)自同步器112的計(jì)數(shù)器使能信號(hào)的測(cè)量時(shí)間段期間，確定Mclk的時(shí)鐘循環(huán)的次數(shù)。計(jì)數(shù)器114包括編碼器，該編碼器被配置為在測(cè)量時(shí)間段期間對(duì)Mclk的時(shí)鐘時(shí)鐘周期數(shù)進(jìn)行編碼。在一些實(shí)施例中，將計(jì)數(shù)器114配置為將時(shí)間段的數(shù)值輸出為溫度計(jì)碼。溫度計(jì)碼是二進(jìn)制碼，該二進(jìn)制碼包括隨著計(jì)數(shù)器114接收到的電壓電平升高而增加的數(shù)字值。在一些實(shí)施例中，當(dāng)電壓等于N伏時(shí)，溫度計(jì)碼被表示為N個(gè)“1”，隨后的“O”。在一些實(shí)施例中，當(dāng)電壓等于N伏時(shí)，溫度計(jì)碼被表示為N個(gè)“0”，隨后的“I”。計(jì)數(shù)器114的輸出包括輸入信號(hào)的MSB。
[0039]將延遲線計(jì)數(shù)器116配置為確定接收到的停止信號(hào)和結(jié)束時(shí)間之間的時(shí)間段(如，時(shí)間段tf (圖2))的長(zhǎng)度。延遲線計(jì)數(shù)器116包括編碼器，該編碼器被配置為對(duì)從接收到的停止信號(hào)到結(jié)束時(shí)間的Mclk的時(shí)鐘周期數(shù)進(jìn)行編碼。在一些實(shí)施例中，延遲線計(jì)數(shù)器116被配置為將時(shí)間段的長(zhǎng)度輸出為溫度計(jì)碼。延遲線計(jì)數(shù)器116的輸出包括輸入信號(hào)的 LSB0
[0040]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的TDC的延遲線計(jì)數(shù)器300的示意圖。在一些實(shí)施例中，將延遲線計(jì)數(shù)器300用作延遲線計(jì)數(shù)器116 (圖1)。延遲線計(jì)數(shù)器300包括多個(gè)延遲元件302[1]、302[2]、…、302[n]。將第一延遲元件302[I]配置為接收來(lái)自比較器的停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，從比較器122接收停止信號(hào)。將逐個(gè)延遲元件302[2]、...、302[η]都配置為接收來(lái)自先前延遲元件的輸出。延遲線計(jì)數(shù)器300還包括多個(gè)延遲多路復(fù)用器304 [I]、304[2]、…、304[η]。將每一個(gè)延遲多路復(fù)用器304[1]、304[2]、…、304[η]都配置為在第一輸入端處接收來(lái)自對(duì)應(yīng)的延遲元件302[1]、302[2]、...、302[η]的輸出。還將每一個(gè)延遲多路復(fù)用器304[1]、304[2]、…、304[η]都配置為在選擇輸入端處接收模式信號(hào)。將第一延遲多路復(fù)用器304[1]配置為在第二輸入端處接收預(yù)定電壓DVDD。延遲線計(jì)數(shù)器300還包括多個(gè)觸發(fā)器 306 [I]、306 [2]、…、306 [η]。將每一個(gè)觸發(fā)器 306 [I]、306 [2]、…、306 [η]都配置為在數(shù)據(jù)輸入端處接收對(duì)應(yīng)的延遲多路復(fù)用器304 [I]、304 [2]、…、304 [η]的輸出。編碼器308和接下來(lái)的延遲多路復(fù)用器304[2]、…、304[η]可接收每一個(gè)觸發(fā)器306[I]、306 [2]、...、306[η]的輸出。編碼器308被配置為接收每一個(gè)觸發(fā)器306 [I]、306 [2]、…、306 [η]的輸出以及將該輸出轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)SB輸出信號(hào)。延遲線計(jì)數(shù)器300還包括時(shí)鐘多路復(fù)用器310。時(shí)鐘多路復(fù)用器310被配置為在第一輸入端處接收時(shí)鐘停止信號(hào)并且在第二輸入端處接收Mclk。在一些實(shí)施例中，同步器(如，同步器112)提供時(shí)鐘停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，PLL(如，PLL 126)提供Mclk。時(shí)鐘多路復(fù)用器310還被配置為在選擇輸入端接收模式信號(hào)。觸發(fā)器306[I]、306[2]、…、306[η]中的每一個(gè)都可以在觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端處接收時(shí)鐘多路復(fù)用器310的輸出?；谳斎胄盘?hào)Vl來(lái)確定模式信號(hào)。
[0041]每一個(gè)延遲元件302 [I]、302 [2]、…、302 [η]都被配置為使輸入延遲預(yù)定延遲時(shí)間量。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)延遲元件302[1]、302[2]、…、302[η]包括串聯(lián)的反相器。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)延遲元件302[1]、302[2]、…、302[η]包括將延遲元件的至少一個(gè)反相器選擇性地連接至參考電壓的控制晶體管。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)延遲元件302[1]、302[2]、…、302[η]都具有相同的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)延遲元件302[1]、302[2]、…、302[η]具有與至少一個(gè)其他延遲元件不同的結(jié)構(gòu)。
[0042]每一個(gè)延遲多路復(fù)用器304[1]、304[2]、…、304[η]都被配置為:響應(yīng)于模式信號(hào)，使數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)移至對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]。在延遲多路復(fù)用器304[1]、304[2]、...、304[η]正輸出第一輸入(即，來(lái)自對(duì)應(yīng)的延遲元件302 [I]、302 [2]、…、302[η]的輸出)的第一模式中，延遲線計(jì)數(shù)器300正輸出停止信號(hào)的數(shù)字表示。在延遲多路復(fù)用器304[1]、304[2]、…、304[η]正輸出第二輸入(即，來(lái)自預(yù)定電壓DVDD的輸出或先前觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]的輸出)的第二模式中，延遲線計(jì)數(shù)器300正輸出參考信號(hào)的數(shù)字表示。
[0043]使用相關(guān)雙采樣(⑶S)來(lái)提高延遲線計(jì)數(shù)器300的輸出的準(zhǔn)確度。⑶S將參考值的電路的輸出與接收測(cè)試值的電路的輸出進(jìn)行比較。參考值的電路的輸出提供了確定電路輸出中的潛在誤差的基準(zhǔn)。通過(guò)從接收測(cè)試值的電路的輸出中減去接收參考值的電路的輸出，獲得測(cè)試值的更準(zhǔn)確表示。延遲線計(jì)數(shù)器300通過(guò)從第一模式的輸出中減去第二模式的輸出能夠執(zhí)行CDS。對(duì)于延遲線計(jì)數(shù)器300的輸出執(zhí)行CDS提高了停止信號(hào)的數(shù)字表示的準(zhǔn)確度。
[0044]在第一模式期間，每一個(gè)觸發(fā)器306 [I]、306 [2]、…、306 [η]都被配置為基于停止信號(hào)的特定延遲將輸出提供給編碼器308。在第一模式期間，來(lái)自每一個(gè)觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]的輸出都代表停止信號(hào)的LSB。在第二模式中，每一個(gè)觸發(fā)器306[I]、306[2]、…、306[η]都被配置為基于預(yù)定電壓DVDD將輸出提供給編碼器308，以有助于確定觸發(fā)器中的任何潛在誤差。
[0045]編碼器308被配置為從每一個(gè)觸發(fā)器306[I]、306[2]、…、306[η]接收輸出并且將該輸出轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)SB輸出信號(hào)。在一些實(shí)施例中，LSB輸出信號(hào)是溫度計(jì)碼。在一些實(shí)施例中，LSB輸出信號(hào)是5比特位的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，LSB輸出信號(hào)與5比特位的信號(hào)不同。
[0046]時(shí)鐘多路復(fù)用器310被配置為基于延遲線計(jì)數(shù)器300的模式來(lái)改變每一個(gè)觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]的時(shí)鐘輸入。在第一模式期間，時(shí)鐘多路復(fù)用器310可用于使能每一個(gè)觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]，以基于來(lái)自對(duì)應(yīng)的延遲元件302[1]、302[2]、...、302[η]的輸入生成輸出。在第二模式期間，時(shí)鐘多路復(fù)用器310可用于使能每一個(gè)觸發(fā)器306 [I]、306 [2]、…、306 [η]，以基于預(yù)定電壓DVDD生成輸出。使用時(shí)鐘多路復(fù)用器310有助于通過(guò)控制觸發(fā)器306[1]、306[2]、…、306[η]的輸出來(lái)推動(dòng)延遲線計(jì)數(shù)器300 中的 CDS。
[0047]在一些實(shí)施例中，通過(guò)外部電路來(lái)提供輸入信號(hào)Vl。在一些實(shí)施例中，基于時(shí)鐘停止信號(hào)來(lái)確定輸入信號(hào)VI。例如，在輸入信號(hào)的測(cè)量時(shí)間段之后，圖2中的時(shí)鐘停止信號(hào)變成邏輯高。在一些實(shí)施例中，延遲線計(jì)數(shù)器300基于圖2中的時(shí)鐘停止信號(hào)在第一模式和第二模式之間切換允許周期性測(cè)量用于CDS的延遲線計(jì)數(shù)器的參考輸出。在輸入信號(hào)的每一個(gè)測(cè)量時(shí)間段之后測(cè)量參考輸出有助于說(shuō)明隨著時(shí)間得推移延遲線計(jì)數(shù)器300中偏移，這轉(zhuǎn)而提高了延遲線計(jì)數(shù)器的準(zhǔn)確度。
[0048]再次參考圖1，將像素陣列120配置為捕獲入射光并且將該入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。像素陣列120包括布置為行和列的像素。像素陣列120從行譯碼器136接收行譯碼器信號(hào)。響應(yīng)于行譯碼器信號(hào)，激活像素陣列120中的像素的行。激活的像素檢測(cè)入射光。來(lái)自激活的像素的電信號(hào)以列的形式傳送至對(duì)應(yīng)的比較器122(即，像素陣列120中像素的每一列都連接至對(duì)應(yīng)的比較器)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)以上的比較器122耦接至像素陣列120的每一列，以通過(guò)促使更低的時(shí)鐘頻率來(lái)降低圖像傳感器100的功耗。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)比較器122都耦接至像素陣列120中的一列，以減小圖像傳感器100的尺寸。在一些實(shí)施例中，像素陣列120的像素包括光電二極管。在一些實(shí)施例中，像素陣列120包括至少8.3M像素。在一些實(shí)施例中，像素陣列120包括的像素多于或少于8.3M。
[0049]比較器122被配置為將來(lái)自像素陣列120的輸入信號(hào)與來(lái)自斜波生成器124的斜波電壓進(jìn)行比較。當(dāng)斜波電壓等于輸入信號(hào)時(shí)，將比較器122配置為生成停止信號(hào)。關(guān)于以上圖2的討論提供了生成停止信號(hào)的非限制性的實(shí)例。將比較器122配置為將停止信號(hào)提供給對(duì)應(yīng)的TDC 110。在一些實(shí)施例中，每個(gè)比較器122都選擇性地連接至一個(gè)以上的TDC 110。在一些實(shí)施例中，一個(gè)以上的比較器122都選擇性地連接至相同的TDC 110。
[0050]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的比較器400的示意圖。在一些實(shí)施例中，比較器400用作比較器122 (圖1)。比較器400包括被配置為接收輸入信號(hào)Vpixel (如，來(lái)自像素陣列120(圖1)的列輸出)的電容器CA1。電容器CAl連接至比較元件410的第一輸入端。比較器400還包括被配置為接收斜波電壓Vramp (如，來(lái)自斜波生成器124的斜波電壓)的電容器CA2。電容器CA2連接至比較元件410的第二輸入端。比較元件410的第一輸入端通過(guò)開關(guān)AZAl選擇性地連接至公共電壓Vcm。比較元件410的第二輸入端通過(guò)開關(guān)AZA2選擇性地連接至公共電壓Vcm。比較元件410的第一輸出端連接至電容器CB1。比較元件410的第二輸出端連接至電容器CB2。電容器CBl還連接至比較元件420的第一輸入端。電容器CB2還連接至比較元件420的第二輸入端。比較元件420的第一輸出端連接至比較元件430的第一輸入端，并且比較元件420的第二輸出端連接至比較元件430的第二輸入端。電容器CBl還可通過(guò)開關(guān)AZBl選擇性地連接至比較元件430的第一輸入端。電容器CB2還可通過(guò)開關(guān)AZB2選擇性地連接至比較元件430的第二輸入端。開關(guān)AZBl和AZB2可用于旁路比較元件420。比較元件430的輸出端連接至電平轉(zhuǎn)換器440。將電平轉(zhuǎn)換器440配置為從比較器400輸出停止信號(hào)。
[0051]在一些實(shí)施例中，電容器CAl具有與電容器CA2相同電容。在一些實(shí)施例中，電容器CAl具有與電容器CA2不同的電容。在一些實(shí)施例中，電容器CAl和電容器CA2的電容分別在大約0.9皮法(pF)至大約1.2pF的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，公共電壓Vcm在大約
0.6伏特(V)至大約1.2V的范圍內(nèi)。
[0052]電容器CBl的電容和電容器CB2的電容小于電容器CAl和電容器CA2中的至少一個(gè)的電容。在一些實(shí)施例中，電容器CBl具有與電容器CB2相同的電容。在一些實(shí)施例中，電容器CBl具有與電容器CB2不同的電容。在一些實(shí)施例中，電容器CBl和電容器CB2分別在大約500飛法(fF)至大約800fF的范圍內(nèi)。
[0053]將比較元件410配置為在Vpixel和Vramp之間提供高帶寬比較。將比較元件410配置為呈現(xiàn)小延遲變化，以有助于補(bǔ)償比較元件420和比較元件430的變化。通過(guò)將比較元件410選擇性地連接至公共電壓Vcm，能夠重置比較元件410，這有助于減少Vpixel中的固定的圖案噪聲。
[0054]將比較元件420和比較元件430配置為在比較元件410的第一輸出端和比較元件410的第二輸出端之間提供低帶寬比較。比較元件420和比較元件430有助于從比較元件410中濾除噪聲。在處理速度具有比信號(hào)準(zhǔn)確度更高的優(yōu)先極的一些示例中，使用開關(guān)AZBl和AZB2來(lái)旁路比較元件420。在信號(hào)準(zhǔn)確度具有比處理速度更高的優(yōu)先級(jí)的一些示例中，來(lái)自比較元件410的輸出通過(guò)比較元件420和比較元件430兩者進(jìn)行傳送。
[0055]將電平轉(zhuǎn)換器440配置為調(diào)節(jié)停止信號(hào)的電壓電平，以與TDC(如，TDC 110(圖1)或TDC 300 (圖3))的電壓域相匹配。在一些實(shí)施例中，DVDD在大約0.6V至大約1.2V的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，在比較器400和對(duì)應(yīng)的TDC(如，TDC 110或TDC 300)這兩者中使用相同的電壓DVDD。DGND是接地電源電壓，其名義上等于OV。
[0056]再次參考圖1，將斜波生成器124配置為向比較器122提供斜波電壓，以與來(lái)自像素陣列120的輸入信號(hào)進(jìn)行比較。將斜波生成器124配置為提供隨著時(shí)間變化具有恒定電壓斜率的斜波電壓，以有利于將來(lái)自像素陣列120的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。將斜波生成器124配置為接收來(lái)自控制邏輯電路134的重置信號(hào)和斜波使能信號(hào)以及來(lái)自分頻器132的分頻時(shí)鐘信號(hào)。斜波生成器124包括可變電流生成器，以生成斜波電壓。
[0057]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的斜波生成器500的示意圖。在一些實(shí)施例中，斜波生成器500可用作斜波生成器124 (圖1)。斜波生成器500包括:開關(guān)SWl，被配置為接收工作電壓VDD ;和開關(guān)SW2，被配置為接收重置電壓Vreset。基于接收的重置信號(hào)(如，來(lái)自控制邏輯134的重置信號(hào))來(lái)選擇性地啟動(dòng)開關(guān)SWl和開關(guān)SW2。開關(guān)SW3連接至開關(guān)SWl和開關(guān)SW2?；谛辈ㄊ鼓苄盘?hào)(如，來(lái)自控制邏輯134的斜波使能信號(hào))來(lái)選擇性地啟動(dòng)開關(guān)SW3。斜波生成器500還包括連接在開關(guān)SW3與參考電壓之間的電容器Cl。斜波電流生成器510與電容器Cl并聯(lián)。斜波電流生成器510是被配置為使斜波生成器500提供斜波電壓的電流生成器，該斜波電壓具有關(guān)于時(shí)間的恒定電壓斜率。
[0058]斜波電流生成器510包括:放大器512，被配置為在第一輸入端處接收帶隙電壓Vbg并且在第二輸入端處接收反饋信號(hào)。放大器512的輸出端連接至鏡像晶體管514a、514b和514c的柵極。將每一個(gè)鏡像晶體管514a、514b和514c的第一端都配置為接收工作電壓VDD0鏡像晶體管514a的第二端連接至放大器512的第二輸入端。鏡像晶體管514a的第二端連接至開關(guān)電容電阻器516。鏡像晶體管514b的第二端連接至晶體管520a至520d的柵極。鏡像晶體管514b的第二端連接至二極管接法晶體管524a和524b。鏡像晶體管514c的第二端連接至晶體管522a至522d的柵極。鏡像晶體管514c的第二端與連接至二極管接法晶體管526。斜率控制部分518連接在工作電壓VDD與晶體管520a至520d之間。將斜率控制部分518配置為提供來(lái)自斜波電流生成器510的輸出電流。
[0059]開關(guān)電容電阻器516包括:電容器COl，通過(guò)開關(guān)SWAl選擇性地連接至鏡像晶體管514a。開關(guān)電容電阻器516還包括:電容器C02，通過(guò)開關(guān)SWA2選擇性地連接至鏡像晶體管514a。開關(guān)SWBl被配置為將電容器COl選擇性地連接至參考電壓。開關(guān)SWB2被配置為將電容器C02選擇性地連接至參考電壓。包括開關(guān)電容電阻器516有助于保持用于斜波生成器500的斜波電壓的恒定斜率。關(guān)于電容器Cl設(shè)置電容器COl和C02的電容提供了對(duì)于斜波電壓的斜率的粗略控制。
[0060]斜率控制部分518包括:多個(gè)開關(guān)，被配置為將晶體管520a至520d中的對(duì)應(yīng)晶體管選擇性地連接至工作電壓VDD。通過(guò)選擇性地啟動(dòng)斜率控制部分518中的多個(gè)開關(guān)中的開關(guān)，能夠調(diào)節(jié)來(lái)自斜波生成器500的斜波電壓的斜率。斜率控制部分518有助于細(xì)調(diào)斜波電壓的斜率，其中基于電容器Cl、COl和C02的電容來(lái)粗略地限定該斜波電壓的斜率。
[0061]在工作中，基于開關(guān)電容電阻器516提供的電阻來(lái)確定流經(jīng)鏡像晶體管514b的鏡像電流。流經(jīng)鏡像晶體管514b的電流使晶體管520a至520d偏置。基于開關(guān)電容電阻器516提供的電阻來(lái)確定流經(jīng)鏡像晶體管514c的鏡像電流。流經(jīng)鏡像晶體管514c的電流使晶體管522a至522d偏置。晶體管520a至520d的縱橫比和晶體管522a至522d的縱橫比向斜率控制部分518的開關(guān)提供不同電流。通過(guò)選擇性地啟動(dòng)斜率控制部分518的開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)斜波電壓的斜率。在一些實(shí)施例中，晶體管520a至520d中的至少一個(gè)晶體管具有與晶體管520a至520d中的至少一個(gè)其他晶體管不同的晶體管尺寸，以向斜率控制部分518的對(duì)應(yīng)開關(guān)提供不同電流。在一些實(shí)施例中，晶體管522a至522d的至少一個(gè)晶體管具有與晶體管522a至522d的至少一個(gè)其他晶體管不同的晶體管尺寸，以向斜率控制部分518的對(duì)應(yīng)開關(guān)提供不同電流。
[0062]再次參考圖1，，將PLL 126配置為關(guān)于參考時(shí)鐘信號(hào)Refclk保持Mclk的頻率。將PLL 126配置為接收來(lái)自外部電路的參考時(shí)鐘信號(hào)Refclk并且向分頻器132、TDC 110和輸出器件130提供Mclk。
[0063]將DLL 128配置為接收來(lái)自控制邏輯134的信號(hào)并且生成控制信號(hào)Vc。在一些實(shí)施例中，控制信號(hào)Vc可用在TDC 110中，以選擇延遲線計(jì)數(shù)器116的模式。
[0064]將輸出器件130配置為接收TDC 110的輸出和來(lái)自PLL 126的Mclk。將水平掃描儀130a配置為沿著像素陣列120的行方向掃描來(lái)自TDC 110的輸出，以保持像素陣列120中的檢測(cè)到的入射光的位置信息。將LVDS130b配置為基于來(lái)自TDC 110經(jīng)由水平掃描儀130a的輸出，輸出差分信號(hào)。LVDS 130b有助于通過(guò)感測(cè)差分電壓而不是感測(cè)共模電壓來(lái)降低噪聲。輸出器件130的輸出數(shù)據(jù)是數(shù)字信號(hào)。在一些實(shí)施例中，外部電路可接收輸出數(shù)據(jù)，以用于基于來(lái)自像素陣列120的檢測(cè)光產(chǎn)生圖像、分析來(lái)自像素陣列的檢測(cè)光、存儲(chǔ)涉及來(lái)自像素陣列的檢測(cè)光的信息或其他合適的目的。
[0065]將分頻器132配置為通過(guò)預(yù)定值N對(duì)Mclk分頻并且將分頻Mclk信號(hào)提供給控制邏輯134、斜波生成器124和行譯碼器136。在一些實(shí)施例中，預(yù)定值N等于像素陣列120中的列數(shù)。在一些實(shí)施例中，預(yù)定值N等于TDC 110的數(shù)量。在一些實(shí)施例中，預(yù)定值N與像素陣列120中的列數(shù)和TDC 110的數(shù)量不同。
[0066]將控制邏輯134配置為控制斜波生成器124和DLL 128。在一些實(shí)施例中，省略DLL 128ο
[0067]將行譯碼器136配置為選擇性地激活像素陣列120的行，使得比較器122和TDC110讀出通過(guò)激活行的像素所捕獲的信息。將行譯碼器136配置為接收來(lái)自分頻器132的分頻Mclk信號(hào)。
[0068]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例使用圖像傳感器的方法600的流程圖。方法600開始于操作602，其中從像素陣列接收輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，輸入信號(hào)是模擬信號(hào)。在一些實(shí)施例中，從像素陣列的至少一列接收輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，像素陣列是像素陣列120 (圖1)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)至少一個(gè)比較器(如，比較器122或比較器400 (圖4))接收輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，從像素陣列接收多輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，輸入信號(hào)的數(shù)量等于像素陣列的列數(shù)。在一些實(shí)施例中，輸入信號(hào)的數(shù)量與像素陣列的列數(shù)不同。
[0069]在操作604中，從斜波生成器接收斜波電壓。斜波電壓具有關(guān)于時(shí)間的基本恒定的電壓斜率。斜波電壓的基本恒定的斜率有助于提高圖像傳感器的輸出的準(zhǔn)確度。在一些實(shí)施例中，斜波生成器是斜波生成器124 (圖1)或斜波生成器500 (圖5)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)比較器(如，比較器122(圖1)或比較器400(圖4))接收斜波電壓。
[0070]在操作606中，基于輸入信號(hào)和斜波電壓信號(hào)來(lái)生成停止信號(hào)。當(dāng)斜波電壓等于輸入信號(hào)時(shí)，生成停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)比較器(如，比較器122(圖1)或比較器400 (圖4))生成停止信號(hào)。
[0071]在操作608中，接收主時(shí)鐘信號(hào)Mclk。主時(shí)鐘信號(hào)Mclk用于將輸入信號(hào)從時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在一些實(shí)施例中，TDC的同步器(如，同步器112(圖1))接收主時(shí)鐘信號(hào)Mclk。在一些實(shí)施例中，TDC的粗計(jì)數(shù)器(如，粗計(jì)數(shù)器114)接收主時(shí)鐘信號(hào)Mclk。
[0072]在操作610中，基于停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)Mclk生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)。時(shí)鐘停止信號(hào)用于識(shí)別測(cè)量時(shí)間段的結(jié)束(如，tc(圖2))。在一些實(shí)施例中，在接收停止信號(hào)之后的主時(shí)鐘信號(hào)Mclk的第二個(gè)上升沿處生成時(shí)鐘停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，在接收停止信號(hào)之后的主時(shí)鐘信號(hào)Mclk的第二個(gè)上升沿之前或之后生成時(shí)鐘停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)同步器(如，同步器112)來(lái)生成時(shí)鐘停止信號(hào)。在一些實(shí)施例中，將時(shí)鐘停止信號(hào)提供給延遲線計(jì)數(shù)器(如，延遲線計(jì)數(shù)器116)，以生成LSB并且提高圖像傳感器的輸出的準(zhǔn)確度。
[0073]生成計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，以對(duì)應(yīng)于主時(shí)鐘信號(hào)Mclk在斜波電壓開始升高的時(shí)間。計(jì)數(shù)器使能信號(hào)用于激活粗計(jì)數(shù)器(如，粗計(jì)數(shù)器114(圖1))。在一些實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器使能信號(hào)用于在接收停止信號(hào)之后的主時(shí)鐘信號(hào)Mclk的第二個(gè)上升沿處關(guān)閉粗計(jì)數(shù)器。在一些實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器使能信號(hào)用于在接收停止信號(hào)之后的主時(shí)鐘信號(hào)Mclk的第二個(gè)上升沿之前或之后關(guān)閉粗計(jì)數(shù)器。
[0074]在操作612中，基于計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)Mclk，生成最高有效位(MSB)信號(hào)。MSB信號(hào)用于在接收停止信號(hào)之后，測(cè)量斜波電壓開始升高和主時(shí)鐘信號(hào)Mclk的預(yù)定次數(shù)的時(shí)鐘周期之間的時(shí)間段(如，tm(圖2))。在一些實(shí)施例中，通過(guò)粗計(jì)數(shù)器(如，粗計(jì)數(shù)器114(圖1))來(lái)生成MSB信號(hào)。
[0075]在操作614中，基于停止信號(hào)、時(shí)鐘停止信號(hào)和控制信號(hào)來(lái)生成最低有效位(LSB)信號(hào)。LSB信號(hào)用于測(cè)量接收到停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)的轉(zhuǎn)變之間的時(shí)間段(如，時(shí)間段tf (圖2))。在一些實(shí)施例中，通過(guò)延遲線計(jì)數(shù)器(如，延遲線計(jì)數(shù)器116 (圖1))來(lái)生成LSB信號(hào)。在一些實(shí)施例中，控制信號(hào)用于確定延遲線計(jì)數(shù)器的模式。在一些實(shí)施例中，延遲線計(jì)數(shù)器使用用于CDS的時(shí)鐘停止信號(hào)，以提高LSB信號(hào)的準(zhǔn)確度，這轉(zhuǎn)而提高了圖像傳感器的輸出的準(zhǔn)確度。在一些實(shí)施例中，控制信號(hào)(如，控制信號(hào)Vc)用于改變延遲線計(jì)數(shù)器的模式。
[0076]在操作616中，基于LSB信號(hào)和MSB信號(hào)來(lái)生成輸出信號(hào)。輸出信號(hào)是從像素陣列接收的輸入信號(hào)數(shù)字表示。在一些實(shí)施例中，使用LVDS(如，LVDS 130b (圖1))來(lái)生成輸出信號(hào)。在一些實(shí)施例中，使用水平掃描儀(如，水平掃描儀130a)來(lái)生成輸出信號(hào)。
[0077]在一些實(shí)施例中，改變方法600的操作順序。在一些實(shí)施例中，方法600中包括附加操作。在一些實(shí)施例中，方法600中的至少一個(gè)操作被省略或與其他操作結(jié)合。
[0078]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)。TDC包括:同步器，被配置為接收停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中將同步器配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)。TDC還包括:粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收主時(shí)鐘信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中將粗計(jì)數(shù)器配置為基于計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)信號(hào)。TDC還包括:延遲線計(jì)數(shù)器，被配置為接收停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)，其中將延遲線計(jì)數(shù)器配置為基于停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)信號(hào)，并且還將延遲線計(jì)數(shù)器配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)ο
[0079]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種圖像傳感器。圖像傳感器包括:像素陣列，被配置為接收入射光并且生成第一輸入信號(hào)。圖像傳感器還包括:比較器，被配置為接收第一輸入信號(hào)，并且生成停止信號(hào)。圖像傳感器還包括:時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，被配置為接收停止信號(hào)。TDC包括:同步器，被配置為接收停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中將同步器配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)。TDC還包括:粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收主時(shí)鐘信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中將粗計(jì)數(shù)器配置為基于計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)來(lái)生成第一輸出信號(hào)。TDC還包括:延遲線計(jì)數(shù)器，被配置為接收停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)，其中將延遲線計(jì)數(shù)器配置為基于停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)來(lái)生成第二輸出信號(hào)，并且還將延遲線計(jì)數(shù)器配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)。
[0080]本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種使用圖像傳感器的方法。方法包括:基于來(lái)自像素陣列的輸入信號(hào)來(lái)生成停止信號(hào)。方法還包括:基于停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)來(lái)生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)。方法還包括:基于停止信號(hào)和時(shí)鐘停止信號(hào)來(lái)生成最低有效位(LSB)輸出。方法還包括:基于計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)來(lái)生成最高有效位(MSB)輸出。
[0081]上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或更改其他用于達(dá)到與這里所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，包括: 同步器，被配置為接收停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中，所述同步器被配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)； 粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述主時(shí)鐘信號(hào)和所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中，所述粗計(jì)數(shù)器被配置為基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)信號(hào)；以及延遲線計(jì)數(shù)器，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器被配置為基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)信號(hào)，并且所述延遲線計(jì)數(shù)器還被配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TDC，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器包括: 第一延遲元件，被配置為接收所述停止信號(hào)； 第二延遲元件，被配置為接收所述第一延遲元件的輸出； 第一觸發(fā)器，被配置為選擇性地接收所述第一延遲元件的輸出； 第二觸發(fā)器，被配置為選擇性地接收所述第二延遲元件的輸出；以及 編碼器，被配置為接收所述第一觸發(fā)器的輸出和所述第二觸發(fā)器的輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TDC，其中，所述第二觸發(fā)器還被配置為選擇性地接收所述第一觸發(fā)器的輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TDC，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括: 第一延遲多路復(fù)用器，被配置為將所述第一延遲元件的輸出選擇性地傳輸至所述第一觸發(fā)器；以及 第二延遲多路復(fù)用器，被配置為將所述第二延遲元件的輸出選擇性地傳輸至所述第二觸發(fā)器。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TDC，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器還包括:時(shí)鐘多路復(fù)用器，其中，所述時(shí)鐘多路復(fù)用器被配置為將所述主時(shí)鐘信號(hào)或所述時(shí)鐘停止信號(hào)選擇性地傳輸至所述第一觸發(fā)器和所述第二觸發(fā)器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TDC，其中，所述編碼器被配置為輸出溫度計(jì)碼。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TDC，其中，所述同步器被配置為在接收所述停止信號(hào)之后的所述主時(shí)鐘信號(hào)的第二個(gè)上升沿處生成所述時(shí)鐘停止信號(hào)。8.一種圖像傳感器，包括: 像素陣列，被配置為接收入射光并且生成第一輸入信號(hào)； 比較器，被配置為接收所述第一輸入信號(hào)并且生成停止信號(hào)； 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，被配置為接收所述停止信號(hào)，其中，所述TDC包括: 同步器，被配置為接收所述停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)，其中，所述同步器被配置為生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)； 粗計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述主時(shí)鐘信號(hào)和所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)，其中，所述粗計(jì)數(shù)器被配置為基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成第一輸出信號(hào)；以及 延遲線計(jì)數(shù)器，被配置為接收所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)，其中，所述延遲線計(jì)數(shù)器被配置為基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成第二輸出信號(hào)，并且所述延遲線計(jì)數(shù)器還被配置為執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，還包括:斜波生成器，被配置為生成斜波電壓，其中，所述比較器被配置為基于所述第一輸入信號(hào)和所述斜波電壓生成所述停止信號(hào)。10.一種使用圖像傳感器的方法，所述方法包括: 基于來(lái)自像素陣列的輸入信號(hào)生成停止信號(hào)； 基于所述停止信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)生成時(shí)鐘停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器使能信號(hào)； 基于所述停止信號(hào)和所述時(shí)鐘停止信號(hào)生成最低有效位(LSB)輸出；以及 基于所述計(jì)數(shù)器使能信號(hào)和所述主時(shí)鐘信號(hào)生成最高有效位(MSB)輸出。
【文檔編號(hào)】H04N5/378GK105915820SQ201510573798
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日
【發(fā)明人】劉齊元, 秦馬丁, 艾立克·松能
【申請(qǐng)人】臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司