專利名稱：升壓電路、固體攝像器件和照相機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及升壓電路以及使用該升壓電路的固體攝像器件和照相機 系統(tǒng)，該固體攝像器件以CMOS圖像傳感器為代表。
背景技術：
近年來，CMOS圖像傳感器作為用于替代電荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD)的固體攝像器件(圖像傳感器)引起了人們的注意。
這是因為CMOS圖像傳感器克服了以下問題。
制造CCD像素需要專用工藝，并且需要多個電源電壓來使CCD像 素工作。此外，還必須用多個周邊集成電路(IC)與CCD像素組合并使這 些周邊IC工作。
這種CCD的使用引起了使系統(tǒng)非常復雜等各種問題，而這些問題都 能被CMOS圖像傳感器克服。
用于普通CMOS集成電路的制造工藝能夠用于制造CMOS圖像傳感 器。此外，能夠通過單個電源來驅動CMOS圖像傳感器。另外，采用CMOS 工藝的模擬電路和邏輯電路能夠混裝在同一芯片上。
因此，CMOS圖像傳感器具有多個顯著的優(yōu)點，其中一個優(yōu)點是能 夠減少周邊IC的數(shù)目。
CCD的輸出電路的主流是使用了具有浮動擴散部(Floating Diffusion, FD)的FD放大器的1信道(ch)輸出。
與之相比，CMOS圖像傳感器具有用于各個像素的FD放大器，CMOS圖像傳感器的輸出的主流是列并行輸出型輸出，該列并行輸出型 輸出從像素陣列中選擇一行像素，并且在列方向上同時從該一行像素中 讀出電荷。
這是因為布置在像素中的FD放大器很難獲得足夠的驅動能力，因 而這使它必須降低數(shù)據(jù)率，因此，并行處理是有利的。
這種具有傳感器部的CMOS圖像傳感器包括像素陣列部、像素驅動 部(垂直掃描電路)和列電路(列處理電路)，所述像素陣列部具有由預定結 構的像素電路構成的二維陣列。
這些部分以大規(guī)模集成電路(large-scale integration, LSI)的方式形成。
從提供具有單個電源的LSI的觀點看，在LSI內(nèi)部設置用于使從外 部供應的電壓升壓或者降壓的電路是有用的。
例如，CMOS圖像傳感器經(jīng)常使用兩種從外部供應的電源電壓，即 用于模擬電路的電壓和用于數(shù)字電路的電壓。
在利用CMOS圖像傳感器的如下優(yōu)點時，即能夠用與制造通用 CMOS LSI相同的工藝來制造CMOS圖像傳感器時，在傳感器中設置升 壓、降壓電路就能夠允許多種類型的電源電壓用于該圖像傳感器中的電 路中。
也就是說，盡管只從外部供應兩種電壓，但CMOS圖像傳感器內(nèi)部 的電路也能夠作為多電源電路的集合體工作。(見日本專利No. 3802239 (專利文獻1)。)
在CMOS圖像傳感器中裝配有升壓電路等的情況下，當在各個電路 組件中交換信號時，必須借助于電平轉換器。
上述電平轉換器的設置前提是能穩(wěn)定地供應高電平一VH)電壓和低 電平^VL)電壓。
然而，在例如從待機狀態(tài)向工作狀態(tài)的轉換中，當使電壓的高低關 系反轉時會出現(xiàn)時間間隙，這可能導致電平轉換器出現(xiàn)故障，并可能使 過大的貫通電流流進電平轉換器，因而使電力消耗增加。
9人們已經(jīng)提出了一種解決此問題的方案，在該方案中，在CMOS圖 像傳感器中設置有特別的內(nèi)部電路，從而防止電平轉換器在從待機狀態(tài)
向工作狀態(tài)轉換時發(fā)生故障(例如見日本專利No. 3802239 (專利文獻l))。
然而，這種技術需要特別的內(nèi)部電路，這會產(chǎn)生電路復雜化和電路 擴大化的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，期望提供一種升壓電路、 一種固體攝像器件和一種照相機系 統(tǒng)，它們能夠在不使電路復雜化和電路擴大化且不使電力消耗增加的情 況下，在抑制后級電路的故障的同時生成升壓電壓。
本發(fā)明實施例的升壓電路包括輸出端子；生成升壓用的基準電壓
的基準電壓生成部；使所述基準電壓升壓并將升壓后的基準電壓從所述
輸出端子輸出的電荷泵部；以及在待機時使所述輸出端子保持為高電平
電壓的輸出端子電壓保持部。所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的
輸入的輸入節(jié)點；被形成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一
個升壓節(jié)點；至少一個基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并
被形成在所述輸入節(jié)點與基準電位之間；至少一個升壓電容器，所述升 壓電容器具有連接至對應的所述升壓節(jié)點的第一端子和連接至對應的所
述基準節(jié)點的第二端子；以及被設置在所述輸入節(jié)點與至少一個所述升
壓節(jié)點之間、在最后級的所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸 入節(jié)點與所述基準節(jié)點之間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多
個開關晶體管，所述多個開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者
截止，并且，在待機時，所述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成
部的輸出側或者所述輸出端子連接至相當于高電平的電位，并且取決于
所述電位是連接至所述基準電壓生成部的輸出側還是連接至所述輸出端
子，所述輸出端子電壓保持部控制至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)
點與所述輸出端子之間的各開關晶體管的導通、截止操作。
優(yōu)選地，在待機時，當所述電位連接至所述基準電壓生成部的輸出 側時，所述輸出端子電壓保持部進行控制，使得連接在所述電荷泵部中 的輸入節(jié)點與輸出端子之間的全部開關晶體管導通。優(yōu)選地，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管之中的至少連接 在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的那些開關晶體管包括寄生二極 管，并且那些開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的正向為從所述 輸入節(jié)點到所述輸出端子，其中，在待機時，當所述電位連接至所述基 準電壓生成部的輸出側時，所述輸出端子電壓保持部進行控制，使得至 少連接在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的開關晶體管以及連接在所 述輸入節(jié)點與所述基準電位之間的各開關晶體管之中的至少連接至所述 輸入節(jié)點的開關晶體管截止。
優(yōu)選地，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管包括寄生二極管， 連接在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管被連接成使得 相應寄生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到所述輸出端子，連接在所述 輸入節(jié)點與所述基準電位之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄生二
極管的正向為從所述基準電位到所述輸入節(jié)點，并且，在待機時，當所 述電位連接至所述基準電壓生成部的輸出側時，所述輸出端子電壓保持 部進行控制，使得所述多個開關晶體管截止。
優(yōu)選地，在待機時，當所述電位連接至所述輸出端子時，所述輸出 端子電壓保持部進行控制，使得連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與輸 出端子之間的各開關晶體管之中的至少連接至所述輸出端子和所述升壓 節(jié)點的那些開關晶體管截止。
優(yōu)選地，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管之中的至少連接 在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的那些開關晶體管包括寄生二極 管，并且那些開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的正向為從所述 輸入節(jié)點到所述輸出端子，并且，在待機時，當所述電位連接至所述輸 出端子時，輸出端子電壓保持部進行控制，使得至少連接在所述輸入節(jié) 點與所述輸出端子之間的開關晶體管以及連接在所述輸入節(jié)點與所述基 準電位之間的各開關晶體管之中的至少連接至所述輸入節(jié)點的開關晶體 管截止。
優(yōu)選地，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管包括寄生二極管， 連接在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管被連接成使得 相應寄生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到所述輸出端子，連接在所述
11輸入節(jié)點與所述基準電位之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄生二
極管的正向為從所述基準電位到所述輸入節(jié)點，并且，在待機時，當所 述電位連接至所述輸出端子時，所述輸出端子電壓保持部進行控制，使 得所述多個開關晶體管截止。
優(yōu)選地，所述電荷泵部中的各開關晶體管是場效應晶體管，并且所 述輸出端子電壓保持部把來自所述輸出端子的升壓電壓用于各開關晶體 管的開關信號的驅動電壓。
優(yōu)選地，所述輸出端子電壓保持部使所述驅動電壓中包含由來自所 述輸出端子的所述升壓電壓的分壓電壓決定的電壓。
本發(fā)明另一實施例的固體攝像器件包括像素部，其具有矩陣狀的 多個像素電路，所述像素電路具有將光信號轉換為電信號并對應于曝光 時間存儲所述電信號的元件；像素驅動部，其能進行驅動從而響應于控 制信號從所述像素部讀取圖像數(shù)據(jù)；和升壓電源部，其包括升壓電路， 并且將所述控制信號設定為通過所述升壓電路升壓的電壓電平。所述升 壓電路包括輸出端子；生成升壓用的基準電壓的基準電壓生成部；使 所述基準電壓升壓并將升壓后的基準電壓從所述輸出端子輸出的電荷泵 部；以及在待機時使所述輸出端子保持為高電平電壓的輸出端子電壓保 持部。所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的輸入的輸入節(jié)點；被形 成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一個升壓節(jié)點；至少一個 基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并被形成在所述輸入節(jié)點 與基準電位之間；至少一個升壓電容器，所述升壓電容器具有連接至對 應的所述升壓節(jié)點的第一端子和連接至對應的所述基準節(jié)點的第二端 子；以及被設置在所述輸入節(jié)點與至少一個所述升壓節(jié)點之間、在最后 級的所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸入節(jié)點與所述基準節(jié) 點之間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，所述 多個開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者截止。在待機時，所 述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成部的輸出側或者所述輸出端 子與相當于高電平的電位連接，并且取決于所述電位是連接至所述基準 電壓生成部的輸出側還是所述輸出端子，所述輸出端子電壓保持部控制 至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管的導通、截止操作。
本發(fā)明再一實施例的照相機系統(tǒng)包括固體攝像器件；在所述固體
攝像器件中形成對象圖像的光學系統(tǒng)；以及對來自所述固體攝像器件的輸出圖像信號進行處理的信號處理電路。所述固體攝像器件包括像素部，其具有矩陣狀的多個像素電路，所述像素電路具有將光信號轉換為電信號并對應于曝光時間存儲所述電信號的元件；像素驅動部，其能進行驅動從而響應于控制信號從所述像素部讀取圖像數(shù)據(jù)；以及升壓電源
部，其包括升壓電路，并且將所述控制信號設定為通過所述升壓電路升
壓的電壓電平。所述升壓電路包括輸出端子；生成升壓用的基準電壓
的基準電壓生成部；使所述基準電壓升壓并將升壓后的基準電壓從所述
輸出端子輸出的電荷泵部；以及在待機時使所述輸出端子保持為高電平
電壓的輸出端子電壓保持部。所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的
輸入的輸入節(jié)點；被形成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一
個升壓節(jié)點；至少一個基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并
被形成在所述輸入節(jié)點與基準電位之間；至少一個升壓電容器，所述升壓電容器具有連接至對應的所述升壓節(jié)點的第一端子和連接至對應的所
述基準節(jié)點的第二端子；以及被設置在所述輸入節(jié)點與至少一個所述升壓節(jié)點之間、在最后級的所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸入節(jié)點與所述基準節(jié)點之間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，所述多個開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者截止。在待機時，所述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成部的輸出側或者所述輸出端子與相當于高電平的電位連接，并且取決于所述電位是連接至所述基準電壓生成部的輸出側還是所述輸出端子，所述輸出端子電壓保持部控制至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管的導通、截止操作。
根據(jù)本發(fā)明的各實施例，在不進行升壓操作的待機時間時，輸出端子電壓保持部使基準電壓生成部的輸出側或者輸出端子與相當于高電平的電位連接。
例如，當所述電位連接至基準電壓生成部的輸出側時，輸出端子電壓保持部進行控制，使得連接在所述電荷泵部的輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的全部開關晶體管導通。
當所述電位連接至輸出端子時，輸出端子電壓保持部進行控制，使得連接在電荷泵部中的輸入節(jié)點與輸出端子之間的各開關晶體管中的至少連接在輸出端子與升壓節(jié)點之間的那些開關晶體管截止。
根據(jù)本發(fā)明的各實施例，能夠在不使電路復雜化和電路擴大化且不使電力消耗增加的情況下，在抑制后級電路的故障的同時生成升壓電壓。


圖l是示出了使用本發(fā)明實施例的升壓電路的CMOS圖像傳感器(固體攝像器件)的結構示例的圖2是示出了本實施例的具有四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素示例的圖3是示出了本實施例的升壓電源部的結構示例的框圖4是示例性地示出了圖3所示的運算放大器和電荷泵部的結構的電路圖5是示出了本實施例的電平轉換器的結構示例的電路圖；圖6是用于說明電荷泵部的工作原理的圖7是用于說明防止本實施例升壓電路的故障和貫通電流的第一示例的圖8是用于說明與本實施例的第一示例對應的運算放大器的第一實施方式示例的圖9是用于說明與本實施例的第一示例對應的運算放大器的第二實施方式示例的圖10是用于說明防止本實施例升壓電路的故障和貫通電流的第二示例的圖11是用于說明防止本實施例升壓電路的故障和貫通電流的第三示例的圖12是用于說明防止本實施例升壓電路的故障和貫通電流的第四示例的圖13是用于說明與本實施例的第四示例對應的升壓電路的第一實施方式示例的圖14是用于說明與本實施例的第四示例對應的升壓電路的第二實施方式示例的圖15是示出了本發(fā)明第二實施例安裝有列并行模擬數(shù)字轉換器(Analog Digital Converter, ADC)的固體攝像器件(CMOS圖像傳感器)的結構示例的框圖；以及
圖16是示出了本發(fā)明第三實施例的使用了固體攝像器件的照相機系統(tǒng)的結構示例的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖按照以下順序說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
1. 第一實施例(固體攝像器件的整體結構CMOS圖像傳感器的結
構)
2. 升壓電源部的結構(包括升壓電路和電平轉換器的整體結構)
3. 第一示例(在待機模式下用升壓電路來保持輸出端子電壓的第一結構示例)
4. 第二示例(在待機模式下用升壓電路來保持輸出端子電壓的第二結構示例)
5. 第三示例(在待機模式下用升壓電路來保持輸出端子電壓的第三結構示例)
6. 第四示例(在待機模式下用升壓電路來保持輸出端子電壓的第四結構示例)
7. 第二實施例(固體攝像器件的另一結構對應于列并行ADC的結構示例)
8. 第三實施例(使用固體攝像器件的照相機系統(tǒng)的結構示例)
15第一實施例
圖1是示出了本發(fā)明第一實施例的使用了升壓電路的CMOS圖像傳 感器(固體攝像器件)的結構示例的圖。
該CMOS圖像傳感器100具有像素陣列部110、作為像素驅動部的 垂直掃描電路120和水平掃描電路130、列讀取電路140、控制部150、 數(shù)據(jù)處理單元160以及升壓電源部170。
像素陣列部110、作為像素驅動部的垂直掃描電路120和水平掃描 電路130、列讀取電路140、控制部150、數(shù)據(jù)處理單元160以及升壓電 源部170被設計成LSI。
像素陣列部no具有由多個像素電路110A排列而成的二維陣列(矩陣)。
固體攝像器件100具有作為用于從像素陣列部110依次讀取信號的 控制系統(tǒng)的結構。
也就是說，固體攝像器件IOO具有例如生成內(nèi)部時鐘的控制部150、 控制行地址和行掃描的垂直掃描電路120、控制列地址和列掃描的水平掃 描電路130、列讀取電路140以及數(shù)據(jù)處理單元160。
稍后對升壓電源部170進行詳細說明。
圖2是示出了本實施例的具有四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的 像素示例的圖。
像素電路IIOA具有例如由光電二極管形成的光電轉換元件111。
對于單個光電轉換元件111，像素電路IIOA具有作為有源元件的四 個晶體管，即傳輸晶體管112、復位晶體管113、放大晶體管114和選擇 晶體管115。
光電轉換元件111將入射光光電轉換為與該光量對應的電荷(在此示 例中為電子)。
傳輸晶體管112連接在光電轉換元件111與作為輸出節(jié)點的浮動擴 散部FD之間，并且具有柵極(傳輸柵極)，作為控制信號的傳輸信號TG 通過傳輸控制線LTx被供應至該柵極。因此，傳輸晶體管112將由光電轉換元件111進行光電轉換而得到 的電子傳輸?shù)礁訑U散部FD。
復位晶體管113連接在電源線LVDD與浮動擴散部FD之間，并且 具有柵極，作為控制信號的復位信號RST通過復位控制線LRST被供應 至該柵極。
結果，復位晶體管113使浮動擴散部FD的電位復位到電源線LVDD 的電位。
浮動擴散部FD與放大晶體管114的柵極連接。放大晶體管114通 過選擇晶體管115連接至信號線116,并與位于該像素部外面的恒定電流 源一起形成源極跟隨器。
作為與地址信號對應的控制信號的選擇信號SEL通過選擇控制線 LSEL被供應到選擇晶體管115的柵極，從而使選擇晶體管115導通。
當選擇晶體管115導通時，放大晶體管114將浮動擴散部FD的電 位放大，并且將與該放大的電位對應的電壓輸出到信號線116。從各個像 素輸出的電壓通過信號線116被輸出到列讀取電路140。
當傳輸晶體管112的柵極、復位晶體管113的柵極和選擇晶體管115 的柵極以行為單位進行連接時，對一行的各像素同時執(zhí)行上述操作。
布置在像素陣列部110中的各條復位控制線LRST、傳輸控制線LTx 和選擇控制線LSEL被布置得對于像素陣列中的各行為一組。
復位控制線LRST、傳輸控制線LTx和選擇控制線LSEL由垂直掃描 電路120驅動。
垂直掃描電路120具有在執(zhí)行固體攝像器件的快門操作或者讀取操 作時對行進行指定的功能。
從升壓電源部170向垂直掃描電路120供應升壓電壓VB。
垂直掃描電路120將復位信號RST至少施加到復位控制線LRST、 傳輸控制線LTx和選擇控制線LSEL中的復位控制線LRST從而驅動復 位控制線LRST，該復位信號RST具有通過升壓電源部170升壓的振幅 例如為3.6V的升壓電壓。也就是說，至少復位信號RST被設定為升壓電壓的電平(例如3.6V)。
當然，垂直掃描電路120能夠將傳輸信號TG施加到傳輸控制線LTx 從而驅動傳輸控制線LTx，該傳輸信號TG具有通過升壓電源部170升壓 的振幅例如為3.6 V的升壓電壓。
同樣地，垂直掃描電路120能夠將選擇信號SEL施加到選擇控制線 LSEL從而驅動選擇控制線LSEL，該選擇信號SEL具有通過升壓電源部 170升壓的振幅例如為3.6V的升壓電壓。
列讀取電路140接收在垂直掃描電路120的控制下從像素行讀取的 數(shù)據(jù)，并通過水平掃描電路130將所讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠹壍臄?shù)據(jù)處理 單元160。
列讀取電路140具有進行諸如相關雙采樣(correlated double sampling, CDS)等信號處理的功能。
升壓電源部的結構
下面說明本實施例的升壓電源部170的具體結構和功能。
根據(jù)本實施例，在待機時，升壓電源部170中的用于生成基準電壓 的運算放大器171的輸出端子電壓被保持為高電平電壓。
可選地，在待機時，電荷泵部的輸出端子電壓被保持為高電平電壓。
另外，在待機時，形成上述電荷泵部的多個開關晶體管被保持在截 止(OFF)狀態(tài)。
在電荷泵部中，作為用于形成該電荷泵部的各個晶體管的驅動電壓， 能夠使用上述輸出端子電壓和由上述輸出端子電壓的分壓決定的電壓。
下面說明升壓電源部170的更具體的結構示例。
圖3是示出了本實施例的升壓電源部170的結構示例的框圖。
圖4是是示例性地示出了圖3所示的運算放大器和電荷泵部的結構 的電路圖。
圖3中的升壓電源部170具有作為基準電壓生成部的運算放大器 171、電荷泵部172、控制邏輯電路173和電平轉換器174。在這些部件中，運算放大器171、電荷泵部172和控制邏輯電路173 形成了本發(fā)明的升壓電路200。控制邏輯電路173形成了本發(fā)明的輸出端 子電壓保持部的一部分。
電平轉換器174相當于升壓電路200的后級電路。盡管在該示例中 電平轉換器174被配置為包括在升壓電源部170中，但電平轉換器174 也可以布置在垂直掃描電路120中。
例如2.7 V的電源電壓VDD1從外部被供應到升壓電源部170。
作為基準電壓生成部的運算放大器171生成基準電壓VBR，并將所 生成的基準電壓VBR供應到電荷泵部172，所述基準電壓VBR是想要 升高到的3.6 V升壓電壓VB的一半即1.8 V的升壓用基準電壓。
運算放大器171具有被供應有基準電壓VR的非反相輸入端子(+)和 被供應有電壓VD的反相輸入端子(-)，該電壓VD是通過電阻器元件Rl 和R2對電荷泵部172的輸出端子電壓進行分壓而得到的電壓。
在圖4中，運算放大器171用于生成基準電壓，并且運算放大器171
被配置為使得其輸出端子電壓的值為所需的升壓電位的一半。運算放大 器171可以具有包括連接在一起的兩個簡單放大器的電路結構。
例如，在待機時，運算放大器171的輸出端子電壓被保持為高電平 電壓。稍后對這種情況下的結構示例進行說明。
電荷泵部172利用控制邏輯電路173并通過與開關信號SW1、SW2、 SW3和SW4的供應電平對應的升壓操作，使例如為1.8 V的運算放大器 171的輸出電壓升壓到3.6V，并將升壓電壓VB供應到電平轉換器174。
電荷泵部172還將升壓電壓VB輸出到運算放大器171。
電荷泵部172不限于僅具有使輸入電壓放大兩倍的功能，它可以具 有升壓電容器、升壓節(jié)點和基準節(jié)點，從而生成更高的電壓。
如圖4所示，電荷泵部172具有p溝道MOS (PM0S)晶體管PT1、 PT2禾BPT3、 n溝道MOS(NMOS)晶體管NTl、電容器Cl以及輸出端子 Toutl。
電荷泵部172還具有輸入節(jié)點ND1、基準節(jié)點ND2、升壓節(jié)點ND3
19和輸出節(jié)點ND4。
電荷泵部172被配置為包括作為開關晶體管的PMOS晶體管 PT1 PT3和NMOS晶體管NT1，它們是絕緣柵場效應晶體管。
輸入節(jié)點ND1與運算放大器171的輸出連接。
PMOS晶體管PT1具有連接至輸入節(jié)點ND1的漏極、連接至升壓節(jié) 點ND3的源極和與來自控制邏輯電路173的開關信號SW1的供應線連 接的柵極。
PMOS晶體管PT2具有連接至升壓節(jié)點ND3的漏極、連接至輸出節(jié) 點ND4的源極和與來自控制邏輯電路173的開關信號SW2的供應線連 接的柵極。
PMOS晶體管PT3具有連接至輸入節(jié)點ND1的漏極、連接至基準節(jié) 點ND2的源極和與來自控制邏輯電路173的開關信號SW3的供應線連 接的柵極。
NMOS晶體管NT1具有連接至基準節(jié)點ND2的漏極、連接至基準 電位VSS例如接地電位GND的源極和與來自控制邏輯電路173的開關 信號SW4的供應線連接的柵極。
電容器Cl具有連接至升壓節(jié)點ND3的第一電極(第一端子)和連接 至基準節(jié)點ND2的第二電極(第二端子)。
輸出節(jié)點ND4連接至升壓電壓VB的輸出端子Toutl和電阻器元件 R2的一端。
例如，在待機時，電荷泵部172的輸出端子Toutl上的電壓被保持 為高電平電壓。稍后也會對這種情況下的結構示例進行說明。
控制邏輯電路173響應于基準時鐘信號RCK生成開關信號 SW1 SW4，以用于開關作為電荷泵部172的開關晶體管的PMOS晶體管 PT1 PT3禾卩NMOS晶體管NT1 。
在待機模式下，控制邏輯電路173例如將開關信號SW1和SW2設 為低電平，將開關信號SW3設為高電平，并且將開關信號SW4設為低 電平，來使布置在電荷泵部172的輸入節(jié)點與輸出端子之間的各開關晶體管導通。
可選地，在待機模式下，控制邏輯電路173例如將開關信號
SW1 SW3設為高電平，并將開關信號SW4設為低電平，來使電荷泵部 172中的開關晶體管截止。
在升壓模式下，首先，控制邏輯電路173將開關信號SW1設為低電 平，將開關信號SW4設為高電平，并將開關信號SW2和SW3設為高電 平。
結果，電荷泵部172的PMOS晶體管PT1和NMOS晶體管NT1導 通，并且PMOS晶體管PT2和PT3截止。
接著，控制邏輯電路173將開關信號SW1設為高電平，將開關信號 SW4設為低電平，并且將開關信號SW2和SW3設為低電平。
結果，電荷泵部172的PMOS晶體管PT1和NMOS晶體管NT1變 成截止，并且PMOS晶體管PT2和PT3變成導通。
通過使用由電荷泵部172供應的升壓電壓VB作為高電壓源，電平 轉換器174對具有低振幅的輸入控制信號進行電平轉換，例如從1.8 V系 統(tǒng)轉換為3.6V系統(tǒng)。
電平轉換器174將電平轉換后的控制信號供應到垂直掃描電路120。
圖5是示出了本實施例的電平轉換器174的結構示例的電路圖。
電平轉換器174具有PMOS晶體管PT11和PT12、 NMOS晶體管 NT11和NT12、反相器INVll、高電壓VH的供應線LVH、輸入端子Tin11、 輸出端子Toutll以及節(jié)點ND11和ND12。
來自電荷泵部172的升壓電壓VB被供應到高電壓VH的供應線 LVH。
PMOS晶體管PT11的源極和PMOS晶體管PT12的源極連接至高電 壓VH的供應線LVH。
PMOS晶體管PT11的漏極連接至NMOS晶體管NT11的漏極，并 且它們之間的節(jié)點形成了節(jié)點NDll。PMOS晶體管PT12的漏極連接至NMOS晶體管NT12的漏極，并 且它們之間的節(jié)點形成了節(jié)點ND12。NMOS晶體管NT11的源極和NMOS晶體管NT12的源極連接至作 為恒定電壓VL (OV)的供應線的接地電位GND。PMOS晶體管PT11的柵極連接至節(jié)點ND12，并且PMOS晶體管 PT12的柵極連接至節(jié)點NDll。NMOS晶體管NT11的柵極連接至輸入端子Tinll，并且NMOS晶 體管NT12的柵極連接至反相器INV11的輸出。反相器INV11的輸入與輸入端子Tinll連接，并且節(jié)點ND12連接 至輸出端子Toutll。當將高電平信號(在圖示的示例中為1.8 V)從輸入端子Tinll輸入到 電平轉換器174時，使NMOS晶體管NT12截止，而使NMOS晶體管 NT11導通。結果，節(jié)點ND11處的電荷被放電，從而使PMOS晶體管PT12的 柵極電壓下降。于是，PMOS晶體管PT12導通，其漏極電壓升高，因而 使PMOS晶體管PT11的柵極電壓升高，使PMOS晶體管PT11的漏極電 壓下降。因此，從輸出端子Toutll輸出經(jīng)過電平轉換后的高電平信號(例如， 在圖示的示例中為3.6 V)Vout。另一方面，當將低電平信號(在圖示的示例中為0 V)從輸入端子 Tinll輸入到電平轉換器174時，使NMOS晶體管NTll截止，而使NMOS 晶體管NT12導通。結果，節(jié)點ND12處的電荷被放電，從而使PMOS晶體管PT12的 漏極電壓下降并使PMOS晶體管PT11的柵極電壓下降。因此，NMOS晶體管NT11的漏極電壓升高或者說節(jié)點ND11處的 電位升高，使得PMOS晶體管PT12的柵極電壓升高。結果，PMOS晶 體管PT12的漏極電壓變低，并且從輸出端子Toutll輸出低電平信號(例 如，在圖示的示例中為0V)。22作為升壓電路200的后級電路的電平轉換器174以能夠穩(wěn)定供應高 電平(-VH)電壓和低電平(=VL)電壓為前提。在從待機狀態(tài)到工作狀態(tài)的轉換中，例如，當電壓的高低關系反轉 時會出現(xiàn)時間間隙，這可能導致電平轉換器出現(xiàn)故障，并可能導致過大 的貫通電流流進電平轉換器。因此，本實施例采用稍后說明的結構來實現(xiàn)一種升壓電路，該升壓 電路能夠在不使電路復雜化和電路擴大化且不使電力消耗增加的情況 下，在抑制后級電路的故障的同時生成升壓電壓。下面結合圖6~圖14具體說明本實施例的升壓電路200的特征結構 示例。首先，說明電荷泵部172的工作原理。圖6是用于說明電荷泵部172的工作原理的圖。以運算放大器171的輸出電壓為1.8 V作為示例進行說明。在升壓模式下，控制邏輯電路173將開關信號SW1設為低電平，將 開關信號SW4設為高電平，并且將開關信號SW2和SW3設為高電平。這使得電荷泵部172的PMOS晶體管PT1和NMOS晶體管NT1導 通，并使PMOS晶體管PT2和PT3截止。因此，電容器C1的兩個電極(端子)的電壓被分別充電至1.8 V和0 V。 也就是說，節(jié)點ND3被充電為1.8V，并且節(jié)點ND2被充電為0V。接著，控制邏輯電路173將開關信號SW1設為高電平，將開關信號 SW4設為低電平，并將開關信號SW2和SW3設為低電平。這使得電荷泵部172的PMOS晶體管PT1和NMOS晶體管NT1變 成截止，并使PMOS晶體管PT2和PT3變成導通。因此，電容器C1的兩個端子的電位狀態(tài)被分別充電至3.6 V和1.8 V。也就是說，利用供應到節(jié)點ND2的1.8V電壓，節(jié)點ND3的電位通 過電容器C1的電容耦合被升壓(提升)至1.8V以上。最后，理想的是，向電容器C1充電的電位變?yōu)?.6 V，其正好是運算放大器171的輸出電壓的兩倍。整個電荷泵部172能夠被配置為對從外部供應的例如2.7 V的電源 電壓VDD1進行操作，并且所生成的3.6 V電壓能夠被供應到例如電平 轉換器174等其他電路組件，從而用作新的電源電壓。假設升壓電路200的輸出端子Toutl的電壓在待機時被保持為高電 平，如果在啟動電荷泵的操作之前的初始電壓被保持為較高，則在從待 機時刻向工作時刻的轉換中能縮短到達所需電壓的時間。當輸出端子Toutl的電壓在待機時被保持(懸)在高電平上時，在后級 處的作為要使用所生成的升壓電壓的電路的電平轉換器174中，電壓的 高低關系不反轉，這使得能夠防止電平轉換器174的故障和貫通電流的 流過。下面通過第一 第五示例來說明防止上述故障和貫通電流的流過的 對策。第一示例圖7是說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電流的 第一示例的圖。圖7所示的第一示例采用將在下面說明的結構，并且在待機時將升 壓電路200的輸出端子Toutl的電壓保持為高電平(Hi)側的電壓(例如2.7 V)。在待機時，將運算放大器171的輸出保持為高電平。于是，為了使電荷泵部172的節(jié)點ND1和ND4電導通，使PMOS 晶體管PT1和PT2導通，并使PMOS晶體管PT3和NMOS晶體管NT1截止。在這種情況下，控制邏輯電路173將開關信號SW1和SW2設為低 電平，將開關信號SW3設為高電平，并且將開關信號SW4設為低電平。通過使用例如MOS開關并響應于待機信號STBY來使運算放大器 171的輸出端子連接至電源側，就可以實現(xiàn)在待機時使運算放大器171 的輸出保持在高電平。下面結合圖8和圖9說明各實施方式示例。圖8是用于說明與本實施例的第一示例對應的運算放大器的第一實 施方式示例的圖。圖8中的運算放大器171A被配置為具有兩級的差分放大器AMP1 和輸出放大器AMP2。運算放大器171A具有PMOS晶體管PT21 PT24、 NMOS晶體管 NT21 NT24、電容器C21、節(jié)點ND21 ND23、輸入端子TP和TN、偏 置端子TB以及輸出端子Tout21。PMOS晶體管PT24用作輸出端子電壓保持部中的MOS開關，其將 運算放大器171A的輸出保持為高電平。第一級的差分放大器AMP1由PMOS晶體管PT21和PT22、 NMOS 晶體管NT21 NT23以及節(jié)點ND21和ND22形成。PMOS晶體管PT21和PT22的源極連接至電源電壓VDD2的供應線 LVDD2。PMOS晶體管PT21的漏極連接至NMOS晶體管NT21的漏極，并 且它們之間的節(jié)點形成了節(jié)點ND21。節(jié)點ND21連接至PMOS晶體管 PT21禾口 PT22的柵極。PMOS晶體管PT22的漏極連接至NMOS晶體管NT22的漏極，并 且它們之間的節(jié)點形成了節(jié)點ND22。NMOS晶體管NT21和NT22的源極連接在一起，它們之間的節(jié)點 連接至NMOS晶體管NT23的漏極，并且NMOS晶體管NT23的源極連 接至基準電位VSS (例如接地電位GND)。NMOS晶體管NT21的柵極連接至電壓VP的輸入端子TP，并且 NMOS晶體管NT22的柵極連接至電壓為VN的輸入端子TN。 NMOS晶 體管NT23的柵極連接至被供應有偏壓VB的偏置端子TB。例如，將圖3和圖4中的基準電壓VR作為電壓VP供應到輸入端子 TP。將圖3和圖4中的分壓電壓VD作為電壓VN供應到輸入端子TN。NMOS晶體管NT23用作第一級的差分放大器AMP1的電流源。輸出放大器AMP2由PMOS晶體管PT23、 NMOS晶體管NT24、電 容器C21和節(jié)點ND23形成。PMOS晶體管PT23的源極連接至電源電壓VDD2的供應線LVDD2。PMOS晶體管PT23的漏極連接至NMOS晶體管NT24的漏極，并 且它們之間的節(jié)點形成了節(jié)點ND23。NMOS晶體管NT24的源極連接至 基準電位VSS (例如接地電位GND)。電容器C21具有連接至節(jié)點ND22的第一電極和連接至節(jié)點ND23 的第二電極，該節(jié)點ND22作為差分放大器AMP1的輸出節(jié)點。節(jié)點ND23 連接至輸出端子Tout21。PMOS晶體管PT23的柵極連接至節(jié)點ND22或者說連接至差分放大 器AMP1的輸出節(jié)點，并且PMOS晶體管PT23的漏極連接至節(jié)點ND23。NMOS晶體管NT24的柵極連接至被供應有偏壓VB的偏置端子TB。NMOS晶體管NT24用作輸出放大器AMP2的電流源。PMOS晶體管PT24具有連接至電源電壓VDD2的供應線LVDD2的 源極、連接至輸出端子Tout21的漏極和連接至待機信號STBY的供應線 的柵極。在運算放大器171A中，在待機模式下，按照有效低電平來供應待 機信號STBY。結果，使PMOS晶體管PT24導通，從而使運算放大器 171A的輸出端子Tout21與電源電壓VDD2的供應線LVDD2連接。因此，為了在待機時將運算放大器171A的輸出保持為高電平，運 算放大器171A的輸出端子Tout21響應于該待機信號STBY通過作為 MOS開關的PMOS晶體管PT24被連接至電源側。這時，為了使電荷泵部172的節(jié)點ND1和ND4電導通，使PMOS 晶體管PT1禾B PT2導通，并使PMOS晶體管PT3禾B NMOS晶體管NT1截止。這使得升壓電路200的輸出端子Toutl處的電壓在待機時被保持為 高電平(Hi)電壓。因此，能夠在不使電壓的高低關系反轉的情況下防止后級處的電平轉換器174的故障和貫通電流。
在待機模式下，停止偏壓VB的供應能夠減小待機時的電力消耗。
在升壓模式下，按照無效高電平來供應待機信號STBY。因而，PMOS 晶體管PT24變成截止。因此，運算放大器171A的輸出端子Tout21從電 源電壓VDD2的供應線LVDD2斷開電連接。
在升壓模式下，開始偏壓VB的供應。
因此，差分放大器AMP1放大對應于輸入電壓VP與VN之間的差 分的信號，從而生成放大信號SA，該放大信號SA從節(jié)點ND22被供應 到輸出級的輸出放大器AMP2。
在輸出放大器AMP2中，根據(jù)放大信號SA的電平來控制PMOS晶 體管PT23的導通狀態(tài)，從而將輸出端子Tout21處的電位保持為例如1.8 V。
下面接著說明與本實施例的第一示例對應的運算放大器的第二實施 方式示例。
圖9是用于說明與本實施例的第一示例對應的運算放大器的第二實 施方式示例的圖。
不同于圖8中的第一實施方式示例的是，在第二實施方式示例的運 算放大器171B中，MOS開關由連接在節(jié)點ND22與基準電位VSS之間 的NMOS晶體管NT25形成。
NMOS晶體管NT25的漏極連接至電容器C21的第一電極和輸出放 大器AMP2的PMOS晶體管PT23的柵極。NMOS晶體管NT25具有連 接至基準電位VSS (例如接地電位GND)的源極和連接至高電平有效待機 信號STBY的供應線的柵極。
當在待機時使NMOS晶體管NT25導通時，輸出放大器AMP2中的 PMOS晶體管PT23的柵極電位被設為低電平。
結果，使PMOS晶體管PT23導通，從而使運算放大器171B的輸出 端子Tout21與電源電壓VDD2的供應線LVDD2連接。
這時，為了使電荷泵部172的節(jié)點ND1和ND4電導通，使PMOS晶體管PT1和PT2導通，并使PMOS晶體管PT3和NMOS晶體管NT1截止。
這使得升壓電路200的輸出端子Toutl處的電壓在待機時被保持為 高電平(Hi)電壓。
因此，能夠在不使電壓的高低關系反轉的情況下防止后級處的電平 轉換器174的故障和貫通電流。
在升壓模式下，按照無效低電平來供應待機信號STBY。結果，NMOS 晶體管NT25變?yōu)榻刂埂Ｒ虼?，運算放大器171B的輸出端子Tout21從 電源電壓VDD2的供應線LVDD2斷開電連接。
由于放大過程以與上述相同的方式進行，因此這里省略對其的說明。
下面接著說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電流 的第二示例。
第二示例
圖10是用于說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電 流的第二示例的圖。
在前述第一示例中，在待機時，運算放大器171的輸出端子被保持 為高電平，使電荷泵部172的PMOS晶體管PT1和PT2導通，從而將升 壓電路200的輸出端子Toutl的電壓保持在高電平側。
與之相比，在圖10的第二示例中，升壓電路200被配置為使得電荷 泵部172A中的PMOS晶體管PT1 PT3和NMOS晶體管NT1截止，并 使得升壓電路200的輸出端子Toutl直接連接至電源側。
在圖10的示例中，形成輸出端子電壓保持部的MOS開關由PMOS 晶體管PT31形成。
于是，PMOS晶體管PT31具有連接至電源電壓VDD2的供應線 LVDD2的源極和連接至電荷泵部172A的節(jié)點ND4的漏極。PMOS晶體 管PT31的柵極連接至低電平有效待機信號STBY的供應線。
在電荷泵部172A中，在待機模式下，按照有效低電平來供應待機 信號STBY。結果，使PMOS晶體管PT31導通，從而使升壓電路200的輸出端子Toutl與電源電壓VDD2的供應線LVDD2連接。
因此，為了在待機時將升壓電路200的輸出保持為高電平，輸出端 子Toutl響應于待機信號STBY通過作為MOS開關的PMOS晶體管PT31
連接至電源側。
這時，電荷泵部172A中的PMOS晶體管PT1、 PT2、 PT3和NMOS 晶體管NT1截止。
這使得升壓電路200的輸出端子Toutl處的電壓在待機時被保持為 高電平(Hi)電壓。
結果，能夠在不使電壓的高低關系反轉的情況下防止后級處的電平 轉換器174的故障和貫通電流。
下面接著說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電流 的第三示例。
第三示例
圖11是用于說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電 流的第三示例的圖。
第三示例與第一示例的不同之處在于，在待機時，作為電荷泵部 172B中的全部開關的PMOS晶體管PT1、 PT2、 PT3和NMOS晶體管 NT1是截止的。
第三示例還在PMOS晶體管PT1、 PT2、 PT3和NMOS晶體管NT1 的寄生二極管D1 D4的使用方面不同于第一示例。
在第一示例中，使作為電荷泵部172中的開關的PMOS晶體管PT1 和PT2導通，從而使節(jié)點ND1和ND4電連接在一起。
因此，當升壓電路200的輸出端子Toutl的電位狀態(tài)改變時，仍然 存在著電流從升壓電路200外部向內(nèi)部逆流的可能性。
在第二示例中，取決于輸出端子的電位狀態(tài)，電流的逆流可能會出現(xiàn)。
因此，在第三示例中，電荷泵部172B的電路結構使用了圖11所示PMOS晶體管PT1被連接成使得寄生二極管Dl的正向為從輸入節(jié) 點ND1朝向升壓節(jié)點ND3。
PMOS晶體管PT2被連接成使得寄生二極管D2的正向為從升壓節(jié) 點ND3朝向輸出節(jié)點ND4 。
PMOS晶體管PT3被連接成使得寄生二極管D3的正向為從基準節(jié) 點ND2朝向輸入節(jié)點ND1 。
NMOS晶體管NT1被連接成使寄生二極管D4的正向為從接地電位 GND側朝向基準節(jié)點ND2 。
在上述結構中，在待機時，運算放大器171的輸出通過在第一示例 中使用的手段連接至(懸于)電源側(例如2.7 V)。
另外，使作為電荷泵部172B中的開關的PMOS晶體管PT1、 PT2、 PT3禾B NMOS晶體管NT1截止。
因此，如圖11所示，作為開關的PM0S晶體管PT1、 PT2、 PT3和 NMOS晶體管NT1的寄生二極管D1 D4的方向能夠使升壓電壓的輸出 端子電壓即使在待機時也能保持為高電平。
此外，由于作為電荷泵部172B中的開關的全部PMOS晶體管PT1、 PT2、 PT3和NMOS晶體管NT1是截止的，因此電流不從輸出端子Toutl 流出。
下面接著說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電流 的第四示例。
第四示例
圖12是用于說明本實施例的用于防止升壓電路200的故障和貫通電 流的第四示例的圖。
第四示例與第二及第三示例的不同之處在于，升壓電壓Vout (在本 實施例中為3.6V)用作電荷泵部172的各開關中的至少PMOS晶體管PTl 和PT2的截止電壓。例如，針對連接在升壓節(jié)點ND3與輸出節(jié)點ND4之間的PMOS晶 體管PT2進行說明。
如果直接使用作為PMOS晶體管PT2的截止電壓從外部供應的例如 2.7 V電源電壓，則當對安裝在外部的電容器Cout進行充電且使升壓電 壓Vout升高時，如圖11所示，可能存在著PMOS晶體管PT2不能完全 截止的情況。
這會導致電荷泵效率的降低和待機電流的增加。
在這方面，利用升壓電壓^Vout)使PMOS晶體管PT2截止的操作能 夠確保PMOS晶體管PT2被截止，這使得能夠減少漏電流。
針對連接在輸入節(jié)點ND1與升壓節(jié)點ND3之間的PMOS晶體管PT1 的情況時，也同樣如此。
下面結合圖13和圖14來說明實施方式示例。
圖13是用于說明與本實施例的第四示例對應的升壓電路的第一實 施方式示例的圖。
在圖13的升壓電路200A中，電平轉換器175被設置在控制邏輯電 路173的開關信號SW1 SW4的輸出級處。
與電平轉換器174 —樣，電平轉換器175被供應有作為高電平電壓 的升壓電壓，該升壓電壓來自能使輸出端子Toutl保持為高電平的升壓 電路。因此，如上所述，防止了電平轉換器175的故障和貫通電流的出 現(xiàn)。
圖14是用于說明與本實施例的第四示例對應的升壓電路的第二實 施方式示例的圖。
升壓電路的第二實施方式示例被配置為根據(jù)輸出端子Toutl的電 位狀態(tài)來改變PMOS晶體管PT1和PT2的導通電壓，從而保護PMOS 晶體管PT1和PT2的柵極氧化物膜。
假設將通過串聯(lián)連接在升壓電壓Vout的供應線LVout與接地電位 GND之間的電阻器元件R3和R4進行分壓的電壓作為基準，將電平轉換 器175控制為使得導通電壓變成運算放大器176的輸出電壓Vout的10%(即乘以O.l)的電位。
在該示例中，截止電壓被控制為3.6 V，并且導通電壓被控制為3.6 V 的10%即0.36 V。
當將PMOS晶體管PT1和PT2的導通電壓控制為一直是輸出端子 Toutl處的電壓的10%時，能夠防止各個端子電壓變得過大，從而提高可 靠性。
如上所述，本實施例能夠獲得以下優(yōu)點。
在LSI內(nèi)部設置升壓電路是有用的，即除了使用從外部供應的電壓 之外，還能夠在內(nèi)部電路中使用多種類型的電源電壓。
特別地，在圖像傳感器的情況下，如果能夠用多種類型的電源電壓 驅動像素，則能夠增大在提高圖像質量方面的適用性。
另外，能夠在不引起后級電路的故障的情況下生成升壓電壓，這對 于在可靠性方面通過減少的漏電流來提高產(chǎn)品質量和降低電力消耗是有 用的。
此外，使用了寄生二極管的簡單結構不需要特別的電路結構，并且 減小了芯片面積。
并沒有被具體限定的各個實施例的CMOS圖像傳感器能夠被配置為 具有安裝在其內(nèi)的例如列并行ADC。
第二實施例
圖15是示出了本發(fā)明第二實施例的安裝有列并行ADC的固體攝像 器件(CMOS圖像傳感器)的結構示例的框圖。
如圖15所示，該固體攝像器件300具有作為攝像部的像素陣列部 310、作為像素驅動部的垂直掃描電路320和水平傳輸掃描電路330以及 時序控制電路340。
固體攝像器件300還包括ADC組350、數(shù)字模擬轉換器(以下稱作 DAC) 360、放大器電路(S/A) 370、信號處理電路380和升壓電源部390。
像素陣列部310被配置為包括光電二極管和內(nèi)置放大器，并且具有如圖2所示以矩陣形式(按行和列)布置的像素。
固體攝像器件300具有以下電路作為用于從像素陣列部310依次讀 取信號的控制電路。
也就是說，在固體攝像器件300中，作為控制電路，布置有生成內(nèi) 部時鐘的時序控制電路340、控制行地址和行掃描的垂直掃描電路320 以及控制列地址和列掃描的水平傳輸掃描電路330。
然后，前面結合圖3~圖14說明的升壓電源部170被用作升壓電源 部3卯。
ADC組350具有多個ADC，各個ADC包括比較器351、計數(shù)器352 和鎖存器353。
比較器351使具有斜波波形的基準電壓Vsl叩與通過垂直信號線從 像素逐行獲得的模擬信號相對比，所述斜波波形是通過讓由DAC 360生 成的基準電壓進行臺階式變化而獲得的。
計數(shù)器352對比較器351的比較時間進行計數(shù)。
ADC組350具有n位數(shù)字信號轉換能力，并且被布置為用于各條垂 直信號線(列線)，從而形成列并行ADC組件。
各個鎖存器353的輸出連接至具有例如2n位寬度的水平傳輸線 LHTX。
于是，還布置有與水平傳輸線LHTX對應的2n個放大器電路370 和信號處理電路380。
在ADC組350中，通過為各列布置的比較器351，將所提供的被讀 出到垂直信號線的模擬信號(電位Vsl)與基準電壓Vsl叩(按一定斜度進 行線性變化的斜坡波形)相對比。
這時，與比較器351 —樣逐列布置著的計數(shù)器352進行工作，并且 隨著具有斜波波形的電位Vslop與計數(shù)值一一對應地變化，將垂直信號 線上的電位(模擬信號)Vsl轉換為數(shù)字信號。
基準電壓Vslop的變化將隨電壓的變化轉換為隨時間的變化，并且 隨著在每個一定期間(時鐘)對時間進行計數(shù)，將基準電壓Vslop的變化轉換為數(shù)字值。
當模擬電信號Vsl與基準電壓Vsl叩相交時，比較器351的輸出被 反轉，從而使計數(shù)器352的輸入時鐘停止，這就完成了AD轉換。
在AD轉換期間結束之后，通過水平傳輸掃描電路330，將保持在鎖 存器353中的數(shù)據(jù)經(jīng)由放大器電路370輸入到信號處理電路380，從而產(chǎn) 生二維圖像。
這樣就進行了列并行輸出過程。
在具有升壓電源部3卯的CMOS圖像傳感器300中，進行下面的驅動。
垂直掃描電路120將復位信號RST至少施加到復位控制線LRST、 傳輸控制線LTx和選擇控制線LSEL中的復位控制線LRST從而驅動復 位控制線LRST，該復位信號RST具有通過升壓電源部170升壓的振幅 例如為3.6V的升壓電壓。
具有上述優(yōu)點的固體攝像器件能夠用作用于數(shù)碼相機或者攝像機的 攝像器件。
第三實施例
圖16是示出了本發(fā)明第三實施例的使用了固體攝像器件的照相機 系統(tǒng)的結構示例的圖。
如圖16所示，該照相機系統(tǒng)400具有可采用前述實施例CMOS圖 像傳感器(固體攝像器件)100和300的攝像器件410以及將入射光(用于 形成對象圖像)引導至攝像器件410的像素區(qū)域的光學系統(tǒng)，例如將入射 光(圖像光)的圖像形成在攝像面上的鏡頭420。照相機系統(tǒng)400還包括驅 動攝像器件410的驅動電路(DRV) 430和對攝像器件410的輸出信號進行 處理的信號處理電路(PRC) 440。
驅動電路430具有時序發(fā)生器(未圖示)并且響應于預定的時序信號 來驅動攝像器件410，所述時序發(fā)生器生成包括起始脈沖和時鐘脈沖的各 種時序信號以驅動攝像器件410的內(nèi)部電路。
信號處理電路440對攝像器件410的輸出信號進行預定的信號處理。
34通過信號處理電路440處理的圖像信號被記錄在諸如存儲器等記錄 介質中。記錄在記錄介質中的圖像信息的硬拷貝通過打印機等來獲得。 通過信號處理電路440處理的圖像信號作為動態(tài)圖像被顯示在具有液晶 顯示器等裝置的監(jiān)視器上。
如上所述，當前述固體攝像器件100和300作為攝像器件410被安 裝在諸如數(shù)碼相機等攝像裝置中時，能夠實現(xiàn)電力消耗低的高精度照相 機。
本領域技術人員應當理解，依據(jù)設計要求和其他因素，可以在本發(fā) 明所附的權利要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合及 改變。
權利要求
1.一種升壓電路，其包括輸出端子；生成升壓用的基準電壓的基準電壓生成部；使所述基準電壓升壓并使升壓后的基準電壓從所述輸出端子輸出的電荷泵部；和在待機時使所述輸出端子保持為高電平電壓的輸出端子電壓保持部，所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的輸入的輸入節(jié)點，被形成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一個升壓節(jié)點，至少一個基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并被形成在所述輸入節(jié)點與基準電位之間，至少一個升壓電容器，所述升壓電容器具有連接至對應的所述升壓節(jié)點的第一端子和連接至對應的所述基準節(jié)點的第二端子，以及被設置在所述輸入節(jié)點與所述至少一個升壓節(jié)點之間、在最后級的所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸入節(jié)點與所述基準節(jié)點之間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，所述多個開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者截止，其中，在待機時，所述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成部的輸出側或者所述輸出端子連接至相當于高電平的電位，并且取決于所述電位是連接至所述基準電壓生成部的輸出側還是連接至所述輸出端子，所述輸出端子電壓保持部控制至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的那些開關晶體管的導通、截止操作。
2. 如權利要求l所述的升壓電路，其中，在待機時，當所述電位連接至所述基準電壓生成部的輸出側時，所述輸出端子電壓保持部進行控 制，使得連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的全部 開關晶體管導通。
3. 如權利要求l所述的升壓電路，其中，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管之中的至少連接在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的那些開關晶體管包括寄生二極管，并且那 些開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到所述輸出端子，并且在待機時，當所述電位連接至所述基準電壓生成部的輸出側時，所 述輸出端子電壓保持部進行控制，使得至少連接在所述輸入節(jié)點與所述 輸出端子之間的開關晶體管以及連接在所述輸入節(jié)點與所述基準電位之 間的各開關晶體管之中的至少連接至所述輸入節(jié)點的開關晶體管截止。
4. 如權利要求l所述的升壓電路，其中，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管包括寄生二極管，連接在 所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄 生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到所述輸出端子，連接在所述輸入節(jié) 點與所述基準電位之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的 正向為從所述基準電位到所述輸入節(jié)點，并且在待機時，當所述電位連接至所述基準電壓生成部的輸出側時，所 述輸出端子電壓保持部進行控制，使得所述多個開關晶體管截止。
5. 如權利要求l所述的升壓電路，其中，在待機時，當所述電位連接至所述輸出端子時，所述輸出端子電壓 保持部進行控制，使得連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié)點與所述輸出端 子之間的各開關晶體管之中的至少連接在所述輸出端子與所述升壓節(jié)點 之間的那些開關晶體管截止。
6. 如權利要求1所述的升壓電路，其中，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管之中的至少連接在所述輸 入節(jié)點與所述輸出端子之間的那些開關晶體管包括寄生二極管，并且那 些開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到 所述輸出端子，并且在待機時，當所述電位連接至所述輸出端子時，所述輸出端子電壓保持部進行控制，使得至少連接在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的 那些開關晶體管截止。
7. 如權利要求l所述的升壓電路，其中，在所述電荷泵部中，所述多個開關晶體管包括寄生二極管，連接在 所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄 生二極管的正向為從所述輸入節(jié)點到所述輸出端子，連接在所述輸入節(jié) 點與所述基準電位之間的各開關晶體管被連接成使得相應寄生二極管的 正向為從所述基準電位到所述輸入節(jié)點，并且在待機時，當所述電位連接至所述輸出端子時，所述輸出端子電壓 保持部進行控制，使得所述多個開關晶體管截止。
8. 如權利要求1~7中任一項所述的升壓電路，其中，所述電荷泵部 中的各開關晶體管是場效應晶體管，并且所述輸出端子電壓保持部把來自所述輸出端子的升壓電壓用于各個 所述開關晶體管的開關信號的驅動電壓。
9. 如權利要求8所述的升壓電路，其中，所述輸出端子電壓保持部 使所述驅動電壓中包含由來自所述輸出端子的所述升壓電壓的分壓電壓 決定的電壓。
10. —種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括像素部，其具有矩陣狀的多個像素電路，所述像素電路具有將光信號轉換為電信號并對應于曝光時間存儲所述電信號的元件；像素驅動部，其能進行驅動從而響應于控制信號從所述像素部讀取 圖像數(shù)據(jù)；和升壓電源部，其包括升壓電路，并且將所述控制信號設定為通過所 述升壓電路升壓的電壓電平， 所述升壓電路包括輸出端子，生成升壓用的基準電壓的基準電壓生成部，使所述基準電壓升壓并使升壓后的基準電壓從所述輸出端子輸出的 電荷泵部，和在待機時使所述輸出端子保持為高電平電壓的輸出端子電壓保持部，所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的輸入的輸入節(jié)點，被形成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一個升壓節(jié)點，至少一個基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并被形成在 所述輸入節(jié)點與基準電位之間，至少一個升壓電容器，所述升壓電容器具有連接至對應的所述升壓 節(jié)點的第一端子和連接至對應的所述基準節(jié)點的第二端子，以及被設置在所述輸入節(jié)點與至少一個所述升壓節(jié)點之間、在最后級的 所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸入節(jié)點與所述基準節(jié)點之 間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，所述多個 開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者截止，其中，在待機時，所述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成部 的輸出側或者所述輸出端子與相當于高電平的電位連接，并且取決于所 述電位是連接至所述基準電壓生成部的輸出側還是連接至所述輸出端 子，所述輸出端子電壓保持部控制至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié) 點與所述輸出端子之間的各開關晶體管的導通、截止操作。
11.如權利要求IO所述的固體攝像器件，其中，各個所述像素電路包括輸出節(jié)點；將光信號轉換為電信號并存儲信號電荷的光電轉換元件；傳輸元件，其利用作為所述控制信號的傳輸信號而被設定為導通或 者截止，并且當被設定為導通時將所述光電轉換元件中的電荷傳輸?shù)剿?述輸出節(jié)點；以及復位元件，其利用作為所述控制信號的復位信號而被設定為導通或 者截止，并且當被設定為導通時使所述輸出節(jié)點復位，并且所述升壓電源部將所述傳輸信號和所述復位信號中的至少所述復位信號設定為通過所述升壓電路升壓的電壓電平。
12. —種照相機系統(tǒng)，所述照相機系統(tǒng)包括 固體攝像器件；在所述固體攝像器件中形成對象圖像的光學系統(tǒng)；和對來自所述固體攝像器件的輸出圖像信號進行處理的信號處理電路，所述固體攝像器件包括像素部，其具有矩陣狀的多個像素電路，所述像素電路具有將光信 號轉換為電信號并對應于曝光時間存儲所述電信號的元件；像素驅動部，其能進行驅動從而響應于控制信號從所述像素部讀取圖像數(shù)據(jù)；和升壓電源部，其包括升壓電路，并且將所述控制信號設定為通過所 述升壓電路升壓的電壓電平， 所述升壓電路包括輸出端子，生成升壓用的基準電壓的基準電壓生成部， 使所述基準電壓升壓并使升壓后的基準電壓從所述輸出端子輸出的 電荷泵部，和在待機時使所述輸出端子保持為高電平電壓的輸出端子電壓保持部，所述電荷泵部包括接受所述基準電壓的輸入的輸入節(jié)點，被形成在所述輸入節(jié)點與所述輸出端子之間的至少一個升壓節(jié)點，至少一個基準節(jié)點，所述基準節(jié)點與所述升壓節(jié)點對應并被形成在 所述輸入節(jié)點與基準電位之間，至少一個升壓電容器，所述升壓電容器具有連接至對應的所述升壓 節(jié)點的第一端子和連接至對應的所述基準節(jié)點的第二端子，以及被設置在所述輸入節(jié)點與至少一個所述升壓節(jié)點之間、在最后級的 所述升壓節(jié)點與所述輸出端子之間、在所述輸入節(jié)點與所述基準節(jié)點之 間和在所述基準電位與所述基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，所述多個開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或者截止，其中，在待機時，所述輸出端子電壓保持部使所述基準電壓生成部 的輸出側或者所述輸出端子與相當于高電平的電位連接，并且取決于所 述電位是連接至所述基準電壓生成部的輸出側還是連接至所述輸出端 子，所述輸出端子電壓保持部控制至少連接在所述電荷泵部中的輸入節(jié) 點與所述輸出端子之間的各開關晶體管的導通、截止操作。
全文摘要
本發(fā)明提供升壓電路、固體攝像器件和照相機系統(tǒng)，該升壓電路包括輸出端子；生成升壓用的基準電壓的基準電壓生成部；使基準電壓升壓并使升壓后的基準電壓從輸出端子輸出的電荷泵部；和在待機時使輸出端子保持為高電平電壓的輸出端子電壓保持部。電荷泵部包括輸入節(jié)點、至少一個升壓節(jié)點、至少一個基準節(jié)點、至少一個升壓電容器以及設置在輸入節(jié)點與至少一個升壓節(jié)點之間、在最后級的升壓節(jié)點與輸出端子之間、在輸入節(jié)點與基準節(jié)點之間和在基準電位與基準節(jié)點之間的多個開關晶體管，這些開關晶體管響應于開關信號被切換為導通或截止。因此，能在不使電路復雜化和電路擴大化且不使電力消耗增加的情況下，在抑制后級電路的故障的同時生成升壓電壓。
文檔編號H02M3/07GK101656472SQ20091016299
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月22日
發(fā)明者岡野正史 申請人:索尼株式會社