커패시터의 자연 방전을 이용하여 전력 소모를 최소화하고, 준안정(metastability)에 의한 문제가 없고, 공정에 따른 시간 이득 변화를 최소화할 수 있으며, 높은 입력 범위를 확보할 수 있는 시간 증폭기, 이를 포함하는 아날로그-디지털 변환기 및 이미지 센서가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 시간 증폭기는 입력 신호의 에지와 설정된 클록 신호의 에지 간의 시간잔여 차이를 증폭하여 출력하는 시간 증폭기에 있어서, 제1 입력단과 인가되는 제1 전압과 제2 입력단에 인가되는 제2 전압을 비교하여 상기 시간잔여 차이를 증폭하기 위한 출력 클록을 출력하는 비교 회로; 상기 제1 입력단과 접지 사이에 연결되는 시동 커패시터; 상기 제2 입력단과 접지 사이에 상기 시동 커패시터와 병렬로 연결되는 리셋 커패시터; 및 상기 시동 커패시터 및 상기 리셋 커패시터와 병렬로 연결되고, 상기 비교 신호의 에지와 상기 클록 신호의 에지에 의해 생성되는 리셋 신호와 상기 리셋 신호의 에지에 의해 생성되는 시동 신호에 따라 스위칭되는 스위칭부;를 포함한다. 상기 스위칭부는 상기 리셋 신호에 따라 상기 리셋 커패시터를 자연 방전시킨 후, 상기 시동 신호에 따라 상기 시동 커패시터를 자연 방전시키도록 구성된다.