[发明专利]使用滞后特性的单斜率模数转换器及模数转换方法

说明书

相关申请信息

本申请要求于2007年1月29日提交的申请号为10-2007-0009136的韩国专利申请的优先权，在此通过引用将其公开内容按其全文中所阐述的合并于此。

技术领域

本公开内容涉及模数转换技术，并且更具体的，涉及使用滞后特性的单斜率模数转换器及模数转换方法。

背景技术

单斜率模数转换器，即单斜率ADC，接收具有恒定电压电平的输入信号并将其与斜坡信号相比较，并且当输入信号的电压电平与斜坡信号的电压电平变为相同时，将时间或时间点转换为数字信号或数字代码。

图1是常规单斜率ADC的框图。单斜率ADC 10包括比较器12、反相器14和代码生成器16。

代码生成器16可以包括计数器(未示出)。响应于从斜坡信号RAMP开始倾斜升降时的时间的时钟信号CLK，计数器开始计数，并输出n比特(n是自然数)数字值作为计数结果。因此，当输入信号INPUT的电压电平与斜坡信号RAMP的电压电平变为相同时，在该时间或时间点上代码生成器16输出n比特数字值作为数字信号(或数字代码)。

图2A和2B示出了图1所示的单斜率ADC 10的比较器12的输出信号与代码生成器16的输入信号的波形。

参考图1、2A和2B，当比较器12将输入信号INPUT的电压电平与斜坡信号RAMP的电压电平相比较时，比较器12输出一个输出信号，其包括斜坡信号RAMP的噪声，以及由比较器12引入的噪声。

即使不考虑由反相器14所产生的噪声，斜坡信号RAMP的噪声和来自比较器12的噪声在它们通过反相器14时也被输入到代码生成器16，因此，斜坡信号RAMP的噪声和来自比较器12的噪声直接影响由代码生成器16输出的数字代码OC。数字代码OC可以是由计数器输出的n比特数字值。

图2A示出了比较器12的理想输出信号或完全未引入任何噪声的比较器12的输出信号，及代码生成器16的输入信号的波形。在此情况下，代码生成器16输出数字代码CODE1，其表明了当输入信号INPUT的电压电平与斜坡信号RAMP的电压电平变为相同时的时间或时间点。

而图2B示出了包括噪声的比较器12的输出信号及反映该噪声的代码生成器16的输入信号的波形。在此情况下，由于包括在比较器12的输出信号中的噪声的影响，代码生成器16输出数字代码CODE2，而不是数字代码CODE1。输出代码噪声由数字代码CODE2与数字代码CODE1之间的差值来表示。

换句话说，由于基于输出信号中包括的噪声而产生的数字代码噪声的影响，代码生成器16没有准确地将当输入信号INPUT的电压电平与斜坡信号RAMP的电压电平变为相同时的时间或时间点转换为数字代码。

另外，在不能优化比较器12特性的情况下，例如，不能消除噪声的情况下，由于在包括图1所示的单斜率ADC 10的CMOS图像传感器中的具有排列在几列中的列平行结构的布局区域的限制，代码生成器16受到由比较器12引入的噪声的影响。

因此，由于包含在CMOS图像传感器中的代码生成器16不能准确地将当输入信号INPUT的电压电平与斜坡信号RAMP的电压电平变为相同时的时间或时间点转换为数字代码，CMOS图像传感器的性能将相当大得降低。

因此，为了改进单斜率ADC 10或包含此类单斜率ADC 10的CMOS图像传感器的性能，迫切需要能够减小由比较器12所产生的并输入到代码生成器16中的噪声的单斜率ADC。

发明内容

本发明的示范性实施例提供了一种单斜率ADC，其减小了由比较器所产生的并输入到噪声减小代码生成单元的噪声，以及一种包括该单斜率ADC的CMOS图像传感器。

根据本发明的示范性实施例，提供了一种单斜率模数转换器，其包括第一比较器、第二比较器和代码生成单元。第一比较器接收具有恒定电平的输入信号，并将其与斜坡信号相比较，随后输出比较信号。第二比较器具有滞后特性，包含连接到第一比较器输出端的输入端。代码生成单元连接到第二比较器的输出端，并输出与第二比较器的输出信号的状态转换时间点相对应的数字代码。

第二比较器可以具体化为施密特触发器或施密特触发器反相器。单斜率模数转换器还可以包括控制器，其能够控制施密特触发器或施密特触发器反相器的上升阈值或下降阈值中的至少一个。

代码生成单元包括：计数器，其响应于时钟输出数字计数值；和代码生成器，其响应第二比较器的输出信号和数字计数值将第二比较器输出信号的状态转换的时间点的数字计数值输出为数字代码。