高速数据读出设备和使用其的CMOS图像传感器。一种数据读出设备可包括：比较电路，其被构造为将像素信号与斜坡信号进行比较以生成比较结果；计数器阵列，其被构造为接收所述比较结果以从第一定时直至第二定时对各个时钟脉冲进行计数，以将所计数的时钟脉冲的数量转换为差分数据并通过差分数据线输出该差分数据；以及感测放大器阵列，其被构造为接收差分数据以基于判断时钟感测并放大差分数据。感测放大器阵列可包括复制延时器，该复制延时器被构造为基于读出定时来延迟判断时钟和预充电脉冲信号并在读出定时从计数器阵列读出数据。