半導(dǎo)體集成電路、電流控制方法、ad轉(zhuǎn)換器及電子系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路、電流控制方法、AD轉(zhuǎn)換器及電子系統(tǒng)。一種半導(dǎo)體集成電路包括：多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并被配置為劃分作為電流源的參考的參考電流，從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管。
【專利說明】半導(dǎo)體集成電路、電流控制方法、AD轉(zhuǎn)換器及電子系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年11月12日提交的日本在先專利申請JP2012-248392的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路、電流控制方法、AD轉(zhuǎn)換器、固態(tài)成像裝置以及電子系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及能夠可靠地降低IR降的影響而在不增加電路尺寸的半導(dǎo)體集成電路、電流控制方法、AD轉(zhuǎn)換器、固態(tài)成像裝置以及電子系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]電流鏡像電路使得能夠容易地復(fù)制輸出電流，并因此在需要大量電流源時(shí)被廣泛應(yīng)用。對于包括電流鏡像電路的半導(dǎo)體集成電路而言，例如設(shè)置利用電流源的DA轉(zhuǎn)換電路(DAC:數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，如圖1所示。
[0005]在圖1中的DA轉(zhuǎn)換電路中，電流鏡像電路由包括分別連接至電源線11和偏置線12的PMOS晶體管的第一電流源至第六電流源，以及包括參考電流Iref流過其中的PMOS晶體管的偏置塊構(gòu)成。在圖1中的DA轉(zhuǎn)換電路中，流過每個電流源的電流Il至16的每一個的電流值由電源電壓與偏置電壓之間的差確定。也就是說，電流值由PMOS晶體管的每一個的柵源電壓Vgs確定。
[0006]在這種DA轉(zhuǎn)換電路中，IR降可以發(fā)生在電源線11上。這里，IR降是當(dāng)電流急劇增加時(shí)，發(fā)生在電源線上的IR產(chǎn)品的電壓降。當(dāng)發(fā)生IR降時(shí)，每個電流源的電壓Vgs改變，并因此要求降低IR降的影響。
[0007]為了降低此IR降的影響，人們認(rèn)為要加強(qiáng)電源線11。然而，為了加強(qiáng)電源線11，需要加粗電源線11,并且因此電路尺寸由此增加。
[0008]同樣，日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.7-240690已經(jīng)被公開為降低IR降的影響而不增加電路尺寸的技術(shù)。在日本未經(jīng)審查的專利申請公開案7-240690中，靠近DA轉(zhuǎn)換電路中包括的每個電流源的PMOS晶體管，PMOS晶體管被設(shè)置以便在其柵極與源極之間產(chǎn)生一定的偏壓，使得來自每個電流源的PMOS晶體管的輸出電流保持恒定，而不受與電壓變化的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]然而，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.7-240690中公開的配置中，IR降不可能發(fā)生在相鄰設(shè)置的PMOS晶體管的一側(cè)。然而，沒有考慮發(fā)生在沿預(yù)定的正向給出柵極偏置的NMOS晶體管的一側(cè)的IR降。結(jié)果，難以完全消除IR降的影響。
[0010]以這種方式，利用在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.7-240690中公開的技術(shù)，很難講已經(jīng)對IR降采取了充分的對策。
[0011]鑒于這些情況提出了本技術(shù)，并且希望可靠地降低IR降的影響而不增加電路尺寸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供了一種半導(dǎo)體集成電路，包括:多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并劃分成為電流源的參考的參考電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管。
[0013]在上述實(shí)施方式中，偏置塊的數(shù)量可以被設(shè)置為兩個。
[0014]在上述實(shí)施方式中，被偏置塊的一個配置流過偏置線的參考電流與被偏置塊的另一個配置的不流過偏置線的參考電流之比可以為1:3。
[0015]在上述實(shí)施方式中，第一晶體管可以包括PMOS晶體管，并且PMOS晶體管的柵極可以與偏置線連接，其源極可以與電源線連接，其漏極可以與輸出端連接。
[0016]在上述實(shí)施方式中，第一晶體管可以包括NMOS晶體管，并且NMOS晶體管的柵極可以與偏置線連接，其源極可以與電源線連接，其漏極可以與輸出端連接。
[0017]在上述實(shí)施方式中，半導(dǎo)體集成電路可以是被配置為將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的DA (數(shù)模)轉(zhuǎn)換電路，并且電流源可以進(jìn)一步包括與第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供了一種控制上述半導(dǎo)體集成電路的電流的方法。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供了一種AD轉(zhuǎn)換器，包括:DA轉(zhuǎn)換部，包括:多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及與第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管；以及AD (模數(shù))轉(zhuǎn)換部，被配置為基于由DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括:像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及AD轉(zhuǎn)換部，被配置為將從多個單位像素讀取的模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中AD轉(zhuǎn)換部包括DA轉(zhuǎn)換部，所述DA轉(zhuǎn)換部包括:多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及與第一晶體管串聯(lián)連接并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管，并且AD轉(zhuǎn)換部被配置為基于由DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供了一種包括固態(tài)成像裝置的電子系統(tǒng)，包括:固態(tài)成像裝置，包括:像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及AD轉(zhuǎn)換部，被配置為轉(zhuǎn)換從多個單位像素讀取的模擬像素信號，其中，AD轉(zhuǎn)換部包括DA轉(zhuǎn)換部，所述DA轉(zhuǎn)換部包括:多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及與第一晶體管串聯(lián)連接并配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管，并且AD轉(zhuǎn)換部被配置為基于由DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0022]在本技術(shù)的上述實(shí)施方式中，將成為分別連接至電源線和偏置線的多個電流源的參考的參考電流劃分成多個電流，并且電流流過偏置線。
[0023]通過本技術(shù)的上述實(shí)施方式，可以可靠地降低IR降的影響二不增加電路尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是示出了相關(guān)技術(shù)的DA轉(zhuǎn)換電路的配置的電路圖；
[0025]圖2是示出了 CMOS圖像傳感器的配置的實(shí)例的框圖；
[0026]圖3是示出了參考信號生成部的具體配置(第一配置)的電路圖；
[0027]圖4是用于闡述模擬的條件的示意圖；
[0028]圖5是示出了模擬結(jié)果(IrefA=L 5mA,以及IrefB=4.5mA)的示意圖；
[0029]圖6是示出了模擬結(jié)果(IrefA=OmA,以及IrefB=6mA)的示意圖；
[0030]圖7是示出了模擬結(jié)果(IrefA=3mA,以及IrefB=3mA)的示意圖；
[0031]圖8是示出了模擬結(jié)果(IrefA=6mA,以及IrefB=OmA)的示意圖；
[0032]圖9是示出了參考信號生成部的具體配置(第二配置)的電路圖；
[0033]圖10是示出了參考信號生成部的具體配置(第三配置)的電路圖；
[0034]圖11是示出了參考信號生成部的具體配置(第四配置)的電路圖；
[0035]圖12是示出了成像裝置的配置的實(shí)例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在下文中，將參照附圖對本技術(shù)的實(shí)施方式給出描述。
[0037]CMOS圖像傳感器的配置的實(shí)例
[0038]圖2是示出了本技術(shù)所應(yīng)用的作為固態(tài)成像裝置的CMOS圖像傳感配置實(shí)例的示意圖。
[0039]如圖2所示，CMOS圖像傳感器100具有一種配置，該配置包括形成在半導(dǎo)體襯底(芯片)上的像素陣列部111，以及集成在與像素陣列部111的半導(dǎo)體襯底相同的半導(dǎo)體襯底上的外圍電路部。外圍電路部包括垂直驅(qū)動部112、列處理部113、水平驅(qū)動部114以及系統(tǒng)控制部115。
[0040]像素陣列部111包括以二維矩陣形式設(shè)置的多個單位像素130。單位像素130的每一個包括根據(jù)入射光的量生成一定數(shù)量的光電荷，并將光電荷累積在內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換兀件。
[0041]要注意的是，在圖2中，為了簡化描述而省略一部分行和列。實(shí)際上，在每一行和每一列中設(shè)置有大量單位像素130。單位像素130的每一個通常包括作為光接收元件的光電二極管，以及像素中的包括用于放大的半導(dǎo)體裝置(比如晶體管)的放大器，等等。對于像素中的放大器來說，例如，使用浮置擴(kuò)散放大配置。
[0042]在像素陣列部111中，進(jìn)一步地，像素驅(qū)動線116對于每一像素行相對于矩陣狀態(tài)像素陣列沿圖2中的水平方向(像素行的像素排列方向)形成，垂直信號線117對于每一列沿圖2中的垂直方向(像素列的像素排列方向)形成。要注意的是，在圖2中，一根像素驅(qū)動線116被不為一根配線,但不限于一根線。同樣,像素驅(qū)動線116的一端與對應(yīng)于行掃描部112的每行的末端連接。
[0043]垂直驅(qū)動部112包括移位寄存器和地址解碼器等，并根據(jù)來自系統(tǒng)控制部115的控制信號同時(shí)對所有像素，或?qū)γ啃械闰?qū)動像素陣列部111的每個像素。垂直驅(qū)動部112的具體配置在示圖中省略。一般來說，垂直驅(qū)動部112具有包括兩個掃描系統(tǒng)，即，讀取掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)的配置。
[0044]讀取掃描系統(tǒng)對每行的像素陣列部111的單位像素130順序執(zhí)行選擇性掃描以便從單位像素130讀取信號。清除掃描系統(tǒng)在讀取掃描之前對由讀取掃描系統(tǒng)執(zhí)行的讀取掃描的行執(zhí)行與快門速度相匹配的時(shí)間量的清除掃描。
[0045]從已經(jīng)受到由垂直驅(qū)動部112執(zhí)行的選擇掃描的像素行中的每個單位像素130輸出的信號通過對應(yīng)的垂直信號線117被提供給列處理部113。
[0046]列處理部113對通過垂直信號線117從每個像素列的像素陣列部111的選擇行中的單位像素130的每一個輸出的信號執(zhí)行預(yù)定信號處理。同樣，列處理部113具有用作AD轉(zhuǎn)換電路(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的AD轉(zhuǎn)換功能，且能夠輸出作為數(shù)字信號的信號電平。
[0047]具體地，通過垂直信號線117將從單位像素130的每一個輸出的像素信號輸入列處理部113的列AD轉(zhuǎn)換部141。同樣，參考信號生成部(DAC:數(shù)模轉(zhuǎn)換器)140響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制部115的控制信號生成具有斜坡狀態(tài)電壓的參考信號RAMP，并將參考信號RAMP提供給列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個。
[0048]在列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個中，當(dāng)將參考信號RAMP從參考信號生成部140提供給比較器142時(shí)，計(jì)數(shù)器143在與此定時(shí)相同的時(shí)間通過時(shí)鐘信號開始計(jì)數(shù)。并且在列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個中，將已經(jīng)通過垂直信號線117輸入的模擬像素信號與參考信號RAMP作比較，以便執(zhí)行計(jì)數(shù)直至獲得脈沖信號為止，并由此執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。
[0049]也就是說，列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個搜索具有隨預(yù)定斜率增加或減小的斜坡波形的參考信號RAMP的電壓電平與參考分量和來自單位像素130的像素信號中的信號分量的每個電壓電平相匹配的點(diǎn)。從生成用于比較處理的參考信號RAMP的時(shí)間點(diǎn)至與參考分量或像素信號中的信號分量對應(yīng)的信號與參考信號RAMP相匹配的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間段由計(jì)數(shù)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。由此，可以獲得與參考分量和信號分量對應(yīng)的計(jì)數(shù)值。
[0050]就這一點(diǎn)而言，稍后將對列處理部113的AD轉(zhuǎn)換功能的詳情給出描述。
[0051]同樣，雖然圖2中未示出，但列處理部113除了 AD轉(zhuǎn)換功能之外至少還具有用作信號處理的降噪功能。具體地，列處理部113例如執(zhí)行作為降噪處理的⑶S (相關(guān)雙采樣)處理。通過列處理部113進(jìn)行的⑶S處理，去除像素特定模式噪聲，比如復(fù)位噪聲、放大晶體管的閾值變化，等等。
[0052]水平驅(qū)動部114包括移位寄存器、地址解碼器，等等，并響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制部115的控制信號順序選擇與列處理部113的像素列對應(yīng)的單元電路。水平驅(qū)動部114執(zhí)行選擇性掃描，以便列處理部113根據(jù)像素信號獲得計(jì)數(shù)值，并通過水平信號線118將該計(jì)數(shù)值輸出至感測放大器119。
[0053]感測放大器119將來自列處理部113的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為與此對應(yīng)的輸出代碼。從而，將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號提供給信號處理部120。
[0054]信號處理部120對從感測放大器119輸出的數(shù)字信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理。
[0055]系統(tǒng)控制部115包括生成各種定時(shí)信號的定時(shí)發(fā)生器，等等，并基于定時(shí)發(fā)生器生成的各種定時(shí)信號對垂直驅(qū)動部112、列處理部113和水平驅(qū)動部114等執(zhí)行驅(qū)動控制。
[0056]利用此配置，像素陣列部111針對每行順序輸出每個垂直列的像素信號。與光接收元件以矩陣行駛設(shè)置的像素陣列部111對應(yīng)的一張圖像，也就是說，一幀圖像被作為整個像素陣列部111的一組像素信號而獲得。
[0057]列處理部的AD轉(zhuǎn)換功能
[0058]這里，將對包括參考信號生成部140和列AD轉(zhuǎn)換部141的列處理部113的AD轉(zhuǎn)換功能的詳情給出描述。
[0059]參考信號生成部140基于來自系統(tǒng)控制部115的控制信號生成階梯式鋸齒波(斜坡波形)。參考信號生成部140將所生成的鋸齒波提供給列處理部113的列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個作為用于AD轉(zhuǎn)換的參考信號RAMP (ADC參考信號)。
[0060]從系統(tǒng)控制部115提供給參考信號生成部140的控制信號包括用于使數(shù)字信號的變化率在時(shí)間上相等的信息，以便每個比較處理的斜坡電壓都具有相同的斜率(變化率)。
[0061]列AD轉(zhuǎn)換部141針對像素陣列部111中包括的單位像素130的每列設(shè)置。列AD轉(zhuǎn)換部141的每一個包括比較器142和計(jì)數(shù)器143。
[0062]將來自參考信號生成部140的參考信號RAMP與其他比較器142的輸入端的一個一樣的輸入比較器142的輸入端的一個。與比較器142的每一個對應(yīng)的垂直列中的垂直信號線117與輸入終的另一個連接，并輸入來自像素陣列部111的每個模擬像素信號。
[0063]比較器142將來自參考信號生成部140的參考信號RAMP與通過垂直信號線117
(HO,HI,......,Hh)從每一根像素驅(qū)動線116 (V0，V1，......,Vv)的單位像素130獲得的模
擬像素信號進(jìn)行比較。比較器142的輸出端與計(jì)數(shù)器143連接，比較器142將比較處理的結(jié)果輸出至計(jì)數(shù)器143。
[0064]計(jì)數(shù)器143計(jì)數(shù)時(shí)間直至比較器142中的比較處理完成。具體地，計(jì)數(shù)器143計(jì)數(shù)時(shí)間直至像素信號的電壓電平和參考信號RAMP的電壓電平相交。計(jì)數(shù)器143通過水平信號線118與感測放大器119連接，并將計(jì)數(shù)值(比較時(shí)間)輸出至感測放大器119。
[0065]感測放大器119將從計(jì)數(shù)器143的每一個輸入的比較時(shí)間(計(jì)數(shù)值)轉(zhuǎn)換為與比較時(shí)間對應(yīng)的輸出代碼。從而，將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。感測放大器119依次將所轉(zhuǎn)換的輸出代碼輸出至信號處理部120。
[0066]CMOS圖像傳感器100的配置如上所述。
[0067]參考信號生成部(DAC)的具體配置(第一配置)
[0068]接下來，將參照圖3對圖2中的參考信號生成部140的具體配置給出描述。就這一點(diǎn)而言，在圖3中，為了簡化描述，只示出了六個電流源。然而，更大數(shù)量的電流源并聯(lián)連接。
[0069]如圖3所不，參考信號生成部140A包括第一電流源211至第六電流源216、第一偏置塊221、第二偏置塊222、參考電流源231以及輸出電阻器232。
[0070]第一電流源211包括PMOS晶體管Mll和PMOS晶體管M12。在PMOS晶體管Mll中，其柵極端與偏置線202連接，其源極端與電源線201連接，其漏極端與PMOS晶體管M12的源極端連接。流過第一電流源211的電流Il的電流值由電源電壓與偏置電壓之間的差，即PMOS晶體管Mll的柵源電壓Vgs確定。
[0071]PMOS晶體管M12的柵極端與從系統(tǒng)控制部115提供的第一切換控制信號SWl的供應(yīng)端(圖中未示出)連接。也就是說，PMOS晶體管M12根據(jù)第一切換控制信號SWl的反相信號進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制。同樣，PMOS晶體管M12的源極端與PMOS晶體管Mll的漏極端連接，其漏極端與參考信號RAMP的輸出端(Out)和輸出電阻器232 (電阻值Rout)的一端連接。
[0072]第二電流源212與其他電流源，比如第一電流源等并聯(lián)連接，且包括作為電流源的PMOS晶體管M21，以及作為切換元件的PMOS晶體管M22。同樣，PMOS晶體管M21和M22具有與PMOS晶體管Mll和M12的連接關(guān)系相同的連接關(guān)系。
[0073]第三電流源213至第六電流源216與其他電流源，比如第一電流源211等并聯(lián)連接。這些電流源中包括的PMOS晶體管具有與第一電流源211中包括的PMOS晶體管的連接關(guān)系相同的連接關(guān)系。
[0074]第一偏置塊221包括PMOS晶體管MA。PMOS晶體管MA的柵極端與偏置線202連接，PMOS晶體管MA的源極端與電源線201連接。同樣，PMOS晶體管MA的柵極端與自身的漏極端連接(二極管連接)。
[0075]第二偏置塊222包括PMOS晶體管MB。PMOS晶體管MB的柵極端與偏置線202連接，PMOS晶體管MB的源極端與電源線201連接。同樣，PMOS晶體管MB的柵極端與自身的漏極端連接(二極管連接)。進(jìn)一步地，PMOS晶體管MB的漏極端與參考電流源231連接。
[0076]參考電流源231的電流流入側(cè)端子與PMOS晶體管MB的漏極端子連接，電流流出側(cè)端接地。
[0077]PMOS晶體管M12、M22、M32、M42、M52以及M62的漏極端與參考信號RAMP的輸出端(Out),以及輸出電阻器232 (電阻值Rout)的一端連接。就這一點(diǎn)而言，輸出電阻器232的
另一端接地。
[0078]在如上所述配置的參考信號生成部140A中，電流鏡像電路配置在PMOS晶體管MA與PMOS晶體管MB、PMOS晶體管Mil、PMOS晶體管M21、PMOS晶體管M31、PMOS晶體管M41、PMOS晶體管M51以及PMOS晶體管M61之間。在電流鏡像電路中，包括PMOS晶體管MA的第一偏置塊221，以及包括PMOS晶體管MB的第二偏置塊222是電流鏡像電路的鏡像源。
[0079]同樣，電流源的每一個根據(jù)對應(yīng)的切換控制信號(SWl至SW6)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制。在以下描述中，當(dāng)與輸出電阻器232連接的PMOS晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，認(rèn)為電流源也處于導(dǎo)通狀態(tài)。也就是說，從輸出端輸出的參考信號RAMP的電壓電平根據(jù)電流源的每一個的導(dǎo)通狀態(tài)改變。
[0080]當(dāng)?shù)谝浑娏髟?11處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流Il流過PMOS晶體管Mll和M12。以同樣的方式，當(dāng)?shù)诙娏髟?12至第六電流源216分別處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流12至電流16分別流過這些電流源中包括的各個PMOS晶體管。同樣，偏置電流IA流過第一偏置塊221的PMOS晶體管MA。進(jìn)一步地，偏置電流IB流過第二偏置塊222的PMOS晶體管MB。
[0081 ] 此時(shí)，電流I對應(yīng)于電流11至電流16的電流值和參考電流Iref的電流值的總電流。同樣，偏置電流IA流過第一偏置塊221,由此獲得參考電流IrefA。另一方面,偏置電流IB流過第二偏置塊222，由此獲得參考電流IrefB。
[0082]也就是說,在參考信號生成部140A中，兩個偏置塊，即第一偏置塊221和第二偏置塊222，被設(shè)置為使得成為電流源的參考的參考電流Iref被劃分成兩個電流，參考電流IrefA和參考電流IrefB，以便控制流過偏置線202的電流。[0083]其原因如下。即，為了抑制發(fā)生在電源線201上的IR降，存在一種使IR降發(fā)生在偏置線202上以實(shí)現(xiàn)IR降的平衡的方法。然而，一般來說，為了不允許電流流過偏置線202，必須使電阻值相對大。并且為了使偏置線202和電源線201的IR降相等，必須將偏置線202配置為較粗。如果為了此目的使電流僅流過偏置線202以產(chǎn)生IR降，則電路尺寸由此增加。
[0084]因此，在參考信號生成部140A中，將參考電流Iref劃分成參考電流IrefA和參考電流IrefB。并且所劃分的參考電流IrefA流過偏置線202，以便IR降也發(fā)生在偏置線202上。從而，加強(qiáng)偏置線202變得沒有必要，并由此可以降低IR降的影響而不增加電路尺寸。
[0085]參考信號生成部(DAC)的操作
[0086]接下來，將對參考信號生成部140A的操作給出描述。首先，如果所有電流源變成斷開狀態(tài)，則輸出最小電壓電平(地電平)的參考信號RAMP。
[0087]接下來，進(jìn)一步地，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第一電流源變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。由此，在第一電流源211中，電流從PMOS晶體管Mll流至PMOS晶體管M12，并且從參考信號生成部140A輸出的參考信號RAMP的電壓電平增加。
[0088]接下來，進(jìn)一步地，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第二電流源212變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)并同時(shí)將第一電流源211保持在導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，流至參考信號RAMP的輸出端(Out)的電流量增加，并且參考信號RAMP的電壓電平進(jìn)一步增加。之后，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第三電流源213至第六電流源216順序變?yōu)闉閷?dǎo)通狀態(tài)，以便參考信號RAMP的輸出電壓電平隨時(shí)間的推移線性增加。
[0089]以這種方式，在參考信號生成部140A中，生成并輸出預(yù)定斜率隨時(shí)間增加并具有隨預(yù)定動態(tài)范圍增加的電壓電平波形的參考信號RAMP。
[0090]同樣，在參考信號生成部140A中，每個電流源的電流值在不受IR降的影響下被均勻化，因此參考信號RAMP的波形沒有被彎曲，從而可以確保參考信號RAMP的電壓電平在時(shí)間上的線性。
[0091]在上文中，在參考信號生成部140A中，PMOS晶體管M12、M22、M32、M42、M52以及M62根據(jù)切換控制信號(SWl至SW6)(其是數(shù)字信號)執(zhí)行切換操作，以便來自PMOS晶體管M11、M21、M31、M41、M51以及M61的電流流至輸出端(Out)，并輸出作為參考信號RAMP (其是模擬信號)。以這種方式，參考信號生成部140A操作為將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的DA轉(zhuǎn)換電路。
[0092]模擬的具體情況
[0093]順便說一句，通過設(shè)置多個偏置塊來降低IR降的影響的技術(shù)通過本技術(shù)發(fā)明人執(zhí)行的詳細(xì)模擬發(fā)現(xiàn)。因此，接下來將參照圖4至圖8對模擬的具體情況給出描述。
[0094]模擬條件
[0095]圖4是用于說明由參考信號生成部140A執(zhí)行的模擬的條件的示意圖。就這一點(diǎn)而言，在圖4中，為了比較電源線201的厚度和偏置線202的厚度，具體示出了厚度。也就是說，一般來說，為了不允許電流流過偏置線202，其電阻值與電源線201的電阻值相比變大。
[0096]在以下條件下執(zhí)行模擬。
[0097]電流源的數(shù)量:100[0098]電源線201的電阻:1 Ω
[0099]偏置線202的電阻:15 Ω
[0100]流過每個電流源的電流(單位電流)的電流值:0.3mA
[0101]流過各個電流源的電流的電流值的總值:30mA (0.3mAX 100)
[0102]參考電流Iref的電流值:6mA
[0103]并且通過固定上述條件，并改變參考電流Iref的分配率來執(zhí)行模擬。
[0104]也就是說，參考電流Iref的分配率通過將第一偏置塊221的參考電流IrefA和第二偏置塊222的參考電流IrefB分別設(shè)置為以下情況:情況I至情況4來改變。
[0105]情況1:參考電流IrefAl.5mA,參考電流IrefB4.5mA
[0106]情況2:參考電流IrefAOmA，參考電流IrefB6mA
[0107]情況3:參考電流IrefA3mA，參考電流IrefB3mA
[0108]情況4:參考電流IrefA6mA，參考電流IrefBOmA
[0109]在下文中，示出了從情況I至情況4的情況下的具體模擬結(jié)果。
[0110]情況1:1refA 為 1.5mA 并且 IrefB 為 4.5mA
[0111]圖5是示出了情況I的模擬結(jié)果的示意圖。
[0112]在圖5中，水平軸對應(yīng)于圖4中的電源線201和偏置線202的布線位置，在軸上給出的數(shù)字值表示電流源的數(shù)量。同樣，垂直軸表示IR降的量(單位mV)，電壓降的量從圖5中的頂部向下增加。
[0113]同樣，在情況I中，產(chǎn)生參考電流IrefA和參考電流IrefB，使得參考電流Iref按1:3的比率劃分。
[0114]在圖5中，指示電源線201的IR降的線LI (圖5中的點(diǎn)劃線)是向下凸的曲線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。同樣，指示偏置線202的IR降的線L2 (圖5中的實(shí)線)基本上是直線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。
[0115]這兩根線的比較表明指示電源線201的IR降的線LI和指示偏置線202的IR降的線L2差別不大，但在對應(yīng)的布線位置具有近似的形狀和近似的IR降的量。相應(yīng)地，就情況I而言，可以通過發(fā)生在偏置線202上的IR降來平衡IR降。
[0116]情況2: IrefA 為 OmA 并且 IrefB 為 6mA
[0117]圖6是示出了情況2的模擬結(jié)果的示意圖。在圖6中，軸等的關(guān)系與圖5中的相同。同樣，在情況2中，IrefA變?yōu)镺mA，因此電流不流過偏置線202。
[0118]在圖6中，以與圖5中的情況相同的方式，指示電源線201的IR降的線LI是向下凸的曲線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。另一方面，指示偏置線202的IR降的線L2基本上變成直線。然而，電流不流過偏置線202，因此IR降的量在所有布線位置都變成零。并且難以產(chǎn)生IR降。
[0119]這兩根線的比較表明指示電源線201的IR降的線LI和指示偏置線202的IR降的線L2在對應(yīng)布線位置的IR降的量方面有很大區(qū)別。相應(yīng)地，就情況2而言，難以通過發(fā)生在偏置線202上的IR降來平衡IR降。
[0120]情況3: IrefA 為 3mA 并且 IrefB 為 3mA
[0121]圖7是示出了情況3的模擬結(jié)果的示意圖。在圖7中，軸等的關(guān)系與圖5中的相同。同樣，在情況3中，產(chǎn)生參考電流IrefA和參考電流IrefB，使得參考電流Iref按1:1的比率劃分。
[0122]在圖7中，以與圖5中的情況相同的方式，指示電源線201的IR降的線LI是向下凸的曲線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。另一方面，指示偏置線202的IR降的線L2基本上是直線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。
[0123]這兩根線的比較表明指示電源線201的IR降的線LI和指示偏置線202的IR降的線L2在對應(yīng)布線位置的IR降的量方面有很大區(qū)別。相應(yīng)地，就情況3而言，難以通過發(fā)生在偏置線202上的IR降來平衡IR降。
[0124]情況4: IrefA 為 6mA 并且 IrefB 為 OmA
[0125]圖8是示出了情況4的模擬結(jié)果的示意圖。在圖8中，軸等的關(guān)系與圖5中的相同。同樣，在情況4中，IrefA變?yōu)?mA，因此所有參考電流Iref都流過偏置線202。
[0126]在圖8中，以與圖5中的情況相同的方式，指示電源線201的IR降的線LI是向下凸的曲線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。另一方面，指示偏置線202的IR降的線L2基本上是直線。并且離電源VDD越遠(yuǎn)，IR降的量就變得越大。
[0127]這兩根線的比較表明指示電源線201的IR降的線LI和指示偏置線202的IR降的線L2在對應(yīng)布線位置的IR降的量方面有很大區(qū)別。相應(yīng)地，就情況4而言，難以通過發(fā)生在偏置線202上的IR降來平衡IR降。
[0128]在上文中，如圖5至圖8中的模擬結(jié)果所示，當(dāng)通過改變參考電流Iref的分配率來執(zhí)行模擬時(shí)，在使用情況I至情況4之中的情況I的設(shè)置值(IrefA為1.5mA并且IrefB為4.5mA)的情況下，以最理想的方式使IR降發(fā)生在偏置線202上。
[0129]也就是說，在參考信號生成部140A中，當(dāng)設(shè)置第一偏置塊221和第二偏置塊222時(shí)，參考電流Iref被劃分為使得這些偏置塊的參考電流IrefA和參考電流IrefB按1:3的比率劃分，以便允許IR降以最理想的方式發(fā)生在偏置線202上。結(jié)果，發(fā)生在電源線201上的IR降和發(fā)生在偏置線202上的IR降是平衡關(guān)系，因此可以降低IR降的影響。
[0130]同樣，此時(shí)，參考電流Iref被劃分成參考電流IrefA和參考電流IrefB，并且所劃分的參考電流IrefA流過偏置線202，因此不需要配置為使偏置線202變粗。結(jié)果，可以降低IR降的影響而不增加電路尺寸。
[0131]參考信號生成部(DAC)的另一配置(第二配置)
[0132]圖9是示出了圖2中的參考信號生成部140的另一配置的示意圖。也就是說，在圖3中的參考信號生成部140A中，示出了設(shè)置有兩個偏置塊的情況。然而，偏置塊的數(shù)量不限于兩個，并且可以設(shè)置兩個或兩個以上偏置塊。在圖9中的參考信號生成部140B中，作為設(shè)置多個偏置塊的情況的一個實(shí)例，示出了設(shè)置三個偏置塊的情況。
[0133]如圖9所示，參考信號生成部140B包括第一電流源211至第100電流源219、第一偏置塊221、第二偏置塊222、第三偏置塊223、參考電流源231以及輸出電阻器232。就這一點(diǎn)而言，在圖9中，為了簡化描述，只示出了六個電流源。實(shí)際上設(shè)置100個電流源。同樣，在圖9中，將相同的符號加在與圖3中的部件對應(yīng)的部件上，并適當(dāng)省略其描述。
[0134]第一偏置塊221和第二偏置塊222分別以與圖3中的第一偏置塊221和第二偏置塊222相同的方式進(jìn)行配置。
[0135]第三偏置塊223包括PMOS晶體管MC。PMOS晶體管MC的柵極端與偏置線202連接，PMOS晶體管MC的源極端與電源線201連接。同樣，PMOS晶體管MC的柵極端與自身的漏極端連接(二極管連接)。
[0136]在參考信號生成部140B中，電流鏡像電路配置在PMOS晶體管MA、PM0S晶體管MB，和PMOS晶體管MC，以及PMOS晶體管MlI至PMOS晶體管M91之間。在電流鏡像電路中，包括PMOS晶體管MA的第一偏置塊221，包括PMOS晶體管MB的第二偏置塊222，以及包括PMOS晶體管MC的第三偏置塊223是電流鏡像電路的鏡像源。
[0137]同樣，電流源的每一個根據(jù)對應(yīng)的切換控制信號(SWl至SW100)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制。當(dāng)?shù)谝浑娏髟?11至第100電流源219分別處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流Il至電流1100分別流過這些電流源中包括的各個PMOS晶體管。同樣，偏置電流IA流過第一偏置塊221的PMOS晶體管MA，偏置電流IB流過第二偏置塊222的PMOS晶體管MB。進(jìn)一步地，偏置電流IC流過第三偏置塊223的PMOS晶體管MC。
[0138]此時(shí)，電流I對應(yīng)于電流Il至電流1100的電流值和參考電流Iref的電流值的總電流。同樣，偏置電流IA流過第一偏置塊221，由此獲得參考電流IrefA。偏置電流IB流過第二偏置塊222，由此獲得參考電流IrefB。另一方面，偏置電流IC流過第三偏置塊223，由此獲得參考電流IrefC。
[0139]也就是說，在參考信號生成部140B中，三個偏置塊，即第一偏置塊221、第二偏置塊222以及第三偏置塊223，被設(shè)置為使得成為電流源的參考的參考電流Iref被劃分成三個電流，參考電流IrefA、參考電流IrefB以及參考電流IrefC，以便控制流過偏置線202的電流。
[0140]并且在參考信號生成部140B中，將參考電流Iref劃分成參考電流IrefA、參考電流IrefB以及參考電流IrefC。并且所劃分的參考電流IrefA和參考電流IrefC流過偏置線202，以便IR降也發(fā)生在偏置線202上。從而，加強(qiáng)偏置線202變得沒有必要，由此可以降低IR降的影響而不增加電路尺寸。
[0141]具體地，當(dāng)像參考信號生成部140B那樣設(shè)置三個或三個以上偏置塊時(shí)，可以將電流引入偏置線202，因此指示偏置線202上的IR降的線(L2)變成向上凸的曲線。同樣，在模擬結(jié)果中，在設(shè)置兩個偏置塊的情況下，如上所述(圖5至圖8)，指示電源線201的IR降的線LI是向下凸的曲線。然而，還假設(shè)曲線變得向上凸。
[0142]在這種情況下，可以通過發(fā)生在偏置線202上的IR降來平衡IR。同樣，優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)置越多的偏置塊，在電源線201上的IR降的自由度變得越高。
[0143]同樣，在圖3中的參考信號生成部140A和圖9中的參考信號生成部140B中，已經(jīng)對利用PMOS晶體管作為電流鏡像電路中包括的晶體管的情況給出了描述。在使用PMOS晶體管的情況下，圖2中的參考信號生成部140像接地參考DAC—樣操作，因此當(dāng)電流不流過電流源時(shí)，參考信號RAMP的輸出電壓電平變成O (接地)。并且電流流過的電流源的數(shù)量越大，輸出電壓電平線性地變得越高。
[0144]相應(yīng)地，在采用利用PMOS晶體管的配置的情況下，即使噪聲被輸入電源VDD，參考信號RAMP的輸出電壓電平也不會波動,從而可以確保參考信號RAMP的電壓電平在時(shí)間上的線性。
[0145]例如，在消費(fèi)電子系統(tǒng)中，存在電源VDD不穩(wěn)定，因此該配置適于將CMOS圖像傳感器100應(yīng)用到消費(fèi)電子系統(tǒng)的情況。
[0146]參考信號生成部(DAC)的另一配置(第三配置)[0147]圖10是示出了圖2中的參考信號生成部140的又一配置的示意圖。也就是說，利用PMOS晶體管作為包括在電流鏡像電路中的晶體管的實(shí)例在上述參考信號生成部140A(圖3)和參考信號生成部140B (圖9)中示出。然而，NMOS晶體管可以用來代替PMOS晶體管。在圖10中的參考信號生成部140C中，NMOS晶體管被用作包括在電流鏡像電路中的晶體管。
[0148]如圖10所不，參考信號生成部140C包括第一電流源261至第六電流源266、第一偏置塊271、第二偏置塊272、參考電流源281以及輸出電阻器282。
[0149]第一電流源261包括NMOS晶體管M13和NMOS晶體管M14。NMOS晶體管M13的柵極端與偏置線252連接，其源極端與電源線251連接，其漏極端與NMOS晶體管M14的源極端連接。
[0150]NMOS晶體管M14的柵極端與從系統(tǒng)控制部115提供的第一切換控制信號SWl的供應(yīng)端(圖中未示出)連接。也就是說，NMOS晶體管M14根據(jù)第一切換控制信號SWl的反相信號進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制。同樣，?OS晶體管M14的源極端與NMOS晶體管M13的漏極端連接，其漏極端與參考信號RAMP的輸出端(Out)和輸出電阻器282 (電阻值Rout)的一端連接。
[0151]第二電流源262與其他電流源，比如第一電流源261等并聯(lián)連接，且包括作為電流源的NMOS晶體管M23，以及作為切換元件的NMOS晶體管M24。同樣，NMOS晶體管M23和M24具有與NMOS晶體管M13和M14的連接關(guān)系相同的連接關(guān)系。
[0152]第三電流源263至第六電流源266與其他電流源，比如第一電流源261等并聯(lián)連接。這些電流源中包括的NMOS晶體管分別具有與第一電流源261中包括的NMOS晶體管的連接關(guān)系相同的連接關(guān)系。`
[0153]第一偏置塊271包括NMOS晶體管MD。NMOS晶體管MD的柵極端與偏置線252連接，NMOS晶體管MD的源極端與電源線251連接。同樣，NMOS晶體管MD的柵極端與自身的漏極端連接(二極管連接)。進(jìn)一步地，NMOS晶體管MD的漏極端與參考電流源281連接。
[0154]第二偏置塊272包括NMOS晶體管ME。NMOS晶體管ME的柵極端與偏置線252連接，NMOS晶體管ME的源極端與電源線251連接。同樣，NMOS晶體管ME的柵極端與自身的漏極端連接(二極管連接)。
[0155]參考電流源281的電流流入側(cè)端子與電源VDD連接，電流流出側(cè)端子與NMOS晶體管MD的漏極端連接。
[0156]NMOS晶體管M14、M24、M34、M44、M54以及M64的漏極端與參考信號RAMP的輸出端(Out),以及輸出電阻器282 (電阻值Rout)的一端連接。就這一點(diǎn)而言，輸出電阻器282的另一端與電源VDD連接。
[0157]在如上所述配置的參考信號生成部140C中，電流鏡像電路配置在NMOS晶體管MD與NMOS晶體管ME、NMOS晶體管Ml3、NMOS晶體管M23、NMOS晶體管M33、NMOS晶體管M43、NMOS晶體管M53以及NMOS晶體管M63之間。
[0158]同樣，電流源的每一個根據(jù)對應(yīng)的切換控制信號(SWl至SW6)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制。也就是說，當(dāng)?shù)谝浑娏髟?61至第六電流源262分別處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流Il至電流16分別流過包括在這些電流源中的各個NMOS晶體管。同樣，偏置電流ID流過第一偏置塊271的NMOS晶體管MD。進(jìn)一步地，偏置電流IE流過第二偏置塊272的NMOS晶體管ME。[0159]此時(shí)，偏置電流ID流過第一偏置塊271，由此獲得參考電流IrefD。另一方面，偏置電流IE流過第二偏置塊272，由此獲得參考電流IrefE。
[0160]也就是說，在參考信號生成部140C中，兩個偏置塊，即第一偏置塊271和第二偏置塊272，被設(shè)置為使得成為電流源的參考的參考電流Iref被劃分成兩個電流，參考電流IrefD和參考電流IrefE，以便控制流過偏置線252的電流。
[0161]并且在參考信號生成部140C中，將參考電流Iref劃分成參考電流IrefD和參考電流IrefE。并且所劃分的參考電流IrefE流過偏置線252，以便IR降也發(fā)生在偏置線252上。從而，加強(qiáng)偏置線252變得沒有必要，并由此可以降低IR降的影響而不增加電路尺寸。
[0162]參考信號生成部(DAC)的操作
[0163]接下來，將對參考信號生成部140C的操作給出描述。首先，如果所有電流源變成段卡狀態(tài)，則輸出最大電壓電平(電源VDD電平)的參考信號RAMP。
[0164]接下來，進(jìn)一步地，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第一電流源變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。由此，在第一電流源261中，電流從NMOS晶體管M14流至NMOS晶體管M13，并且從參考信號生成部140C輸出的參考信號RAMP的電壓電平減小。
[0165]接下來，進(jìn)一步地，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第二電流源262變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)并同時(shí)將第一電流源261保持在導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，流至參考信號RAMP的輸出端(Out)的電流量減小，并且參考信號RAMP的電壓電平進(jìn)一步減小。之后，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，第三電流源263至第六電流源266順序變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，以便參考信號RAMP的輸出電壓電平隨時(shí)間的推移線性降低。
[0166]以這種方式，在參考信號生成部140C中，生成并輸出預(yù)定斜率隨時(shí)間增加并具有隨預(yù)定動態(tài)范圍增加的電壓電平波形的參考信號RAMP。
[0167]同樣，在參考信號生成部140C中，每個電流源的電流值在不受IR降的影響下被均勻化，因此參考信號RAMP的波形沒有被彎曲，從而可以確保參考信號RAMP的電壓電平在時(shí)間上的線性。
[0168]如上所述，在使用匪OS晶體管的情況下，參考信號生成部140像電源參考DAC —樣操作，因此當(dāng)電流不流過電流源時(shí)，參考信號RAMP的輸出電壓電平變成電源VDD。并且電流流過的電流源的數(shù)量越大，輸出電壓電平線性地變得越低。
[0169]相應(yīng)地，如果電源VDD穩(wěn)定，則采用利用NMOS晶體管的配置是優(yōu)選的。原因在于，一般來說，與白色相比，黑色具有更小的S/N比(信噪比)，因此容易受噪聲的影響。并且電流不流動的狀態(tài)難以受噪聲的影響。因此，當(dāng)黑電平在早期較高時(shí)，參考信號RAMP的噪聲變得明顯。然而，如果像電源參考DAC —樣操作，則首先流動的電流量較小，因此可以抑制噪聲的影響。
[0170]例如，在專業(yè)電子系統(tǒng)中，可以獲得從外部提供的穩(wěn)定電源VDD，因此該配置在CMOS圖像傳感器100安裝在專業(yè)電子系統(tǒng)上的情況下采用時(shí)是適用的。
[0171]參考信號生成部(DAC)的另一配置(第四配置)
[0172]順便說一句，圖5中所示的上述模擬結(jié)果指示所有電流源都處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的電源線201的IR降。在生成參考信號RAMP的處理中，電流源的每一個順序變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，因此在不是所有電流源都變成導(dǎo)通狀態(tài)的狀態(tài)下，IR降發(fā)生在電源線201上。
[0173]例如，在圖3中的參考信號生成部140A中，在所有第一電流源211至第六電流源216都變成斷開狀態(tài)的情況下，電流不流過PMOS晶體管Mll至M61，因此只有第二偏置塊222的參考電流IrefB導(dǎo)致電源線201的IR降。在這種情況下，只通過使IR降發(fā)生在偏置線202上而難以平衡IR降，因此例如，采用圖11中所示的配置。
[0174]圖11是示出了圖2中的參考信號生成部140的又一配置的示意圖。也就是說，在圖11中的參考信號生成部140D中，兩個PMOS晶體管并聯(lián)連接作為設(shè)置再每個電流源中的切換元件。在提供給這些PMOS晶體管的柵極端的切換控制信號中，其中一個切換控制信號由反相器反相。
[0175]具體地，第一電流源211包括PMOS晶體管Ml 1、PM0S晶體管M15、PM0S晶體管M16以及反相器INV1。PMOS晶體管Mll的柵極端與偏置線202連接，其源極端與電源線201連接，其漏極端與PMOS晶體管M15和PMOS晶體管M16的源極端連接。
[0176]PMOS晶體管M15的柵極端與反相器INVl的輸出端連接。同樣，PMOS晶體管M15的源極端與PMOS晶體管Mll的漏極端連接，其漏極端與參考信號RAMP的輸出端(Out)和輸出電阻器232 (電阻值Rout)的一端連接。
[0177]反相器INVl的輸入端與從系統(tǒng)控制部115提供的第一切換控制信號SWl的供應(yīng)端(圖中未示出)連接，其輸出端與PMOS晶體管M15的柵極端連接。
[0178]PMOS晶體管M16的柵極端與從系統(tǒng)控制部115提供的第一切換控制信號SWl的供應(yīng)端(圖中未示出)連接。同樣，PMOS晶體管M16的源極端與PMOS晶體管Mll的漏極端連接，并且其漏極端接地。
[0179]也就是說，PMOS晶體管M15的柵極端被提供有反相的第一切換控制信號SW1，PM0S晶體管M16的柵極端被提供有第一切換控制信號SWl，因此PMOS晶體管M15和PMOS晶體管M16處于相反的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)。相應(yīng)地，當(dāng)?shù)谝浑娏髟?11處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，也就是說，當(dāng)PMOS晶體管M15處于導(dǎo)通狀態(tài)，且PMOS晶體管M16處于斷開狀態(tài)時(shí)，電流Ia流過輸出端(Out)側(cè)。另一方面，當(dāng)?shù)谝浑娏髟?11處于斷開狀態(tài)時(shí)，也就是說，當(dāng)PMOS晶體管M15處于斷開狀態(tài)，且PMOS晶體管M16處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流Ib流至接地側(cè)。
[0180]以相同的方式，當(dāng)?shù)诙娏髟?12至第六電流源216分別處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流Ia流至輸出端(Out)側(cè)。同樣，當(dāng)?shù)诙娏髟?12至第六電流源216分別處于斷開狀態(tài)時(shí)，電流Ib流至接地側(cè)。
[0181]以這種方式，當(dāng)?shù)谝浑娏髟?11至第六電流源216分別處于斷開狀態(tài)時(shí)，電流Ia不流至輸出端(Out)側(cè)，但電流繼續(xù)流過第一電流源211至第六電流源216，因此所謂的清除電流(dump current) Ib流至接地側(cè)。從而，即使電流源的每一個在生成參考信號RAMP的處理中順序變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，流過電源線201的電流量變得恒定，因此IR降發(fā)生在偏置線202上，以便可以平衡電源線201和偏置線202的IR降。
[0182]變形
[0183]在上文中，已經(jīng)對參考信號生成部140是列處理部113的一部分給出了描述。然而，參考信號生成部140可以被配置為與自列處理部113獨(dú)立的模塊。同樣，已經(jīng)對參考信號生成部140被配置為列處理部113的一個處理部給出了描述。然而，參考信號生成部140可以被視為獨(dú)立的裝置，并且可以被配置為參考信號生成裝置(DA轉(zhuǎn)換電路(DAC:數(shù)模轉(zhuǎn)換器))。
[0184]進(jìn)一步地，在上文中，已經(jīng)對列處理部113被配置為CMOS圖像傳感器100的一個處理部給出了描述。然而，列處理部113可以被視為具有AD轉(zhuǎn)換功能的獨(dú)立裝置，并且可以被配置為AD轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，感測放大器119的功能將被包括在列處理部113中。
[0185]就這一點(diǎn)而言，本技術(shù)不限于參考信號生成部(DAC)的應(yīng)用。也就是說，可以將本技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路，其一般來說包括電流鏡像電路。
[0186]同樣，本技術(shù)不限于適用于固態(tài)成像裝置。也就是說，可以將本技術(shù)應(yīng)用于一般將固態(tài)成像裝置用于圖像捕捉部(光電轉(zhuǎn)換部)的電子系統(tǒng)，比如成像裝置，例如，數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)等，具有成像功能的移動端裝置，將固態(tài)成像裝置用于圖像讀取部的復(fù)印機(jī)等。固態(tài)成像裝置可以形成為一個芯片，或者可以形成在具有成像功能的模塊中，其中將成像部和信號處理部或光學(xué)系統(tǒng)封裝在一起。
[0187]本技術(shù)適用的電子系統(tǒng)的配置的實(shí)例
[0188]圖12是示出了作為本技術(shù)適用的電子系統(tǒng)的成像裝置的配置的實(shí)例的框圖。
[0189]圖12中的成像裝置300包括具有透鏡組等的光學(xué)部301、采用上述單位像素130的每個配置的固態(tài)成像裝置(成像裝置)302以及DSP (數(shù)字信號處理器)電路303，該DSP電路303是照相機(jī)信號處理電路。此外，成像裝置300包括幀存儲器304、顯示部305、記錄部306、操作部307以及電源部308。DSP電路303、幀存儲器304、顯示部305、記錄部306、操作部307以及電源部308通過總線309相互連接。
[0190]光學(xué)部301捕捉來自對象入射光(圖像光)，并在固態(tài)成像裝置302的成像表面上形成圖像。固態(tài)成像裝置302將通過光學(xué)部301形成在成像表面上的一定量的入射光轉(zhuǎn)換為電子信號，并輸出該電子信號作為像素信號。對于固態(tài)成像裝置302而言，可以使用固態(tài)成像裝置，比如根據(jù)上述實(shí)施方式的CMOS圖像傳感器100等，即，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像捕捉而不會因全局曝光而失真的固態(tài)成像裝置。
[0191]顯示部305包括平板式顯示裝置，比如液晶面板、有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板等，并顯示固態(tài)成像裝置302捕捉的運(yùn)動圖像或靜止圖像。記錄部306將固態(tài)成像裝置302捕捉的運(yùn)動圖像或靜止圖像記錄在記錄介質(zhì)上。
[0192]操作部307通過用戶的操作發(fā)出有關(guān)成像裝置300的各種功能的操作命令。電源部308向DSP電路303、幀存儲器304、顯示部305、記錄部306以及操作部307適當(dāng)提供各種電源，所述電源變成操作電源。
[0193]在上述實(shí)施方式中，已經(jīng)對本技術(shù)適用的根據(jù)作為物理量的可見光的量檢測信號電荷的單位像素130以矩陣形式設(shè)置的CMOS圖像傳感器的情況進(jìn)行了描述，作為一個實(shí)例。然而，本技術(shù)不限于適用于CMOS圖像傳感器。通?？梢詫⒈炯夹g(shù)應(yīng)用于列類型的固態(tài)成像裝置，其中，為像素陣列部的每個像素列設(shè)置列處理部。
[0194]同樣，本發(fā)明不限于適用于檢測可見入射光的量的分布以便捕捉圖像的固態(tài)成像裝置。本發(fā)明可以適用于捕捉入射量的分布的固態(tài)成像裝置，比如紅外線、X射線或粒子等。從廣義上講，本發(fā)明通常還可以適用于檢測其他物理量例如壓力、靜電電容等的分布的固態(tài)成像裝置(物理量分布檢測裝置)，比如指紋檢測傳感器，以捕捉圖像。
[0195]就這一點(diǎn)而言，本技術(shù)的實(shí)施方式不限于上述實(shí)施方式，并且在不背離本技術(shù)的主旨的情況下可以存在各種變化。
[0196]同樣，還可以如下配置本技術(shù)。
[0197](I) 一種半導(dǎo)體集成電路，包括:[0198]多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及
[0199]多個偏置塊，包括被配置為與第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并劃分成為電流源的參考的參考電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管。
[0200](2)根據(jù)(I)所述的半導(dǎo)體集成電路，其中，所述偏置塊的數(shù)量被設(shè)置為兩個。
[0201](3)根據(jù)(2)所述的半導(dǎo)體集成電路，其中，被所述偏置塊的一個配置流過偏置線的參考電流與被所述偏置塊的另一個配置的不流過所述偏置線的參考電流之比為1:3。
[0202](4)根據(jù)(I)至(3)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體集成電路，其中，所述第一晶體管包括PMOS晶體管，并且所述PMOS晶體管的柵極連接至所述偏置線，其源極連接至所述電源線，其漏極連接至所述輸出端。
[0203](5)根據(jù)(I)至(3)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體集成電路，其中，所述第一晶體管包括NMOS晶體管，并且所述NMOS晶體管的柵極連接至所述偏置線，其源極連接至所述電源線，其漏極連接至所述輸出端。
[0204](6)根據(jù)(I)至(5)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體集成電路，
[0205]其中，所述半導(dǎo)體集成電路是被配置為將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的DA (數(shù)模)轉(zhuǎn)換電路，并且
[0206]所述電流源進(jìn)一步包括與所述第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件。
[0207](7) 一種控制半導(dǎo)體集成電路的電流的方法，所述半導(dǎo)體集成電路包括多個電流源，所述多個電流源包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及多個偏置塊，所述多個偏置塊包括被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并使得成為所述電流源的參考的參考電流流過的第二晶體管，所述方法包括:
[0208]所述多個偏置塊將所述參考電流劃分成多個電流，并使所述電流流過所述偏置線。
[0209](8) 一種AD轉(zhuǎn)換器，包括:
[0210]DA轉(zhuǎn)換部，包括:
[0211]多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及與第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及
[0212]多個偏置塊，包括被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得所述參考電流流過所述偏置線的第二晶體管；以及
[0213]AD (模數(shù))轉(zhuǎn)換部，被配置為基于由所述DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0214](9) 一種固態(tài)成像裝置，包括:
[0215]像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及
[0216]AD轉(zhuǎn)換部，被配置為將從所述多個單位像素讀取的模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，
[0217]其中，所述AD轉(zhuǎn)換部包括DA轉(zhuǎn)換部，所述DA轉(zhuǎn)換部包括:
[0218]多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及與第一晶體管串聯(lián)連接并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及
[0219]多個偏置塊，包括被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得所述參考電流流過所述偏置線的
第二晶體管，并且
[0220]AD轉(zhuǎn)換部被配置為基于所述DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為
數(shù)字信號。
[0221](10) 一種包括固態(tài)成像裝置的電子系統(tǒng)，包括:
[0222]固態(tài)成像裝置，包括:
[0223]像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及
[0224]AD轉(zhuǎn)換部，被配置為轉(zhuǎn)換從所述多個單位像素讀取的模擬像素信號，
[0225]其中，所述AD轉(zhuǎn)換部包括DA轉(zhuǎn)換部，所述DA轉(zhuǎn)換部包括:
[0226]多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及與所述第一晶體管串聯(lián)連接并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端的切換元件，以及
[0227]多個偏置塊，包括被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將成為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流從而使得參考電流流過偏置線的第二晶體管，并且
[0228]所述AD轉(zhuǎn)換部被配置為基于由所述DA轉(zhuǎn)換部生成的參考信號來將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體集成電路，包括: 多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及多個偏置塊，包括第二晶體管，所述第二晶體管被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并劃分作為所述電流源的參考的參考電流，從而使得所述參考電流流過所述偏置線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路， 其中，所述偏置塊的數(shù)量被設(shè)置為兩個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路， 其中，被所述偏置塊中的一個配置為流過所述偏置線的參考電流與被所述偏置塊中的另一個配置為不流過所述偏置線的參考電流之比為1:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路， 其中，所述第一晶體管包括PMOS晶體管，并且 所述PMOS晶體管的柵極連接至所述偏置線，且所述PMOS晶體管的源極連接至所述電源線，以及所述PMOS晶體管的漏極連接至輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路， 其中，所述第一晶體管包括NMOS晶體管，并且 所述NMOS晶體管的柵極連接至所述偏置線，且所述NMOS晶體管的源極連接至所述電源線，以及所述NMOS晶體管的漏極連接至輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路， 其中，所述半導(dǎo)體集成電路是被配置為將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，并且 所述電流源進(jìn)一步包括切換元件，所述切換元件與所述第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作，從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端。
7.—種控制半導(dǎo)體集成電路的電流的方法，所述半導(dǎo)體集成電路包括多個電流源，所述多個電流源包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及多個偏置塊，所述多個偏置塊包括第二晶體管，所述第二晶體管被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并使得作為所述電流源的參考的參考電流流過，所述方法包括: 所述多個偏置塊將所述參考電流劃分成多個電流，并使所述電流流過所述偏置線。
8.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括: 數(shù)模轉(zhuǎn)換部，包括: 多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管；以及切換元件，所述切換元件與所述第一晶體管串聯(lián)連接，并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作，從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端，以及 多個偏置塊，包括第二晶體管，所述第二晶體管被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將作為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流，從而使得所述參考電流流過所述偏置線；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換部，被配置為基于由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換部生成的參考信號將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
9.一種固態(tài)成像裝置，包括:像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換部，被配置為將從所述多個單位像素讀取的模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換部包括數(shù)模轉(zhuǎn)換部，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換部包括: 多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及切換元件，所述切換元件與所述第一晶體管串聯(lián)連接并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作，從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端，以及 多個偏置塊，包括第二晶體管，所述第二晶體管被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將作為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流，從而使得所述參考電流流過所述偏置線，并且 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換部被配置為基于由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換部生成的參考信號將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
10.一種包括固態(tài)成像裝置的電子系統(tǒng)，包括: 固態(tài)成像裝置，包括: 像素陣列部，包括以二維狀態(tài)設(shè)置的多個單位像素；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換部，被配置為轉(zhuǎn)換從所述多個單位像素讀取的模擬像素信號， 其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換部包括數(shù)模轉(zhuǎn)換部，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換部包括: 多個電流源，包括分別連接至電源線和偏置線的第一晶體管，以及切換元件，所述切換元件與所述第一晶體管串聯(lián)連接并被配置為根據(jù)數(shù)字控制信號執(zhí)行切換操作，從而使得來自所述第一晶體管的電流流至輸出端，以及 多個偏置塊，包括第二晶 體管，所述第二晶體管被配置為與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡像電路，并將作為所述電流源的參考的參考電流劃分成多個電流，從而使得所述參考電流流過所述偏置線，并且 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換部被配置為基于由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換部生成的參考信號將模擬像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
【文檔編號】G05F3/26GK103809653SQ201310544571
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】石井広康, 高橋知宏 申請人:索尼公司