[发明专利]一种用于CMOS图像传感器的列级ADC及其实现方法

权利要求书

1.一种用于CMOS图像传感器的列级ADC，其特征在于，包括比较器第一级（12）、比较器第二级（16）和补偿电容（15）；

所述比较器第一级（12）的正端输入为光电信号Vin，其负端输入为斜坡参考信号Vramp，所述比较器第一级（12）的输出端与比较器第二级（16）的输入端相连，所述比较器第二级（16）的输出端通过补偿电容（15）与比较器第一级（12）的负端相连接，所述比较器第二级（16）的输出端还提供有外部输出VCOMP；

所述比较器第一级（12）和比较器第二级（16）的翻转方向相反；

还包括负载均衡器（17），负载均衡器（17）的一个输入端与比较器第二级（16）输出端相连接，另一个输入端为ADC-Lowpower；

当负载均衡器（17）的ADC-Lowpower输入为低电平时，比较器第二级（16）其所在支路的电流和负载均衡器（17）所在支路的电流一个为0，一个不为0；

当负载均衡器（17）的ADC-Lowpower输入为高电平时，负载均衡器（17）所在支路的电流均为0。

2.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的列级ADC，其特征在于，所述比较器第一级（12）包括NMOS M1、NMOS M2、PMOS M3、PMOS M4和第二NMOS，比较器第二级（16）包括PMOS M5和第三NMOS；

PMOS M3、PMOS M4 和PMOS M5的S极均接入VDD，PMOS M3的G极、PMOS M3的D极、PMOS M4的G极均与NMOS M1的D极相连，NMOS M1的G极接光电信号Vin，PMOS M4的D极、NMOS M2的D极与PMOS M5的G极相连，NMOS M2的S极与PMOS M1的S极相连后接入第二NMOS的D极，第二NMOS的G极接有偏置电流，第二NMOS的S极接地，PMOS M2的G极接斜坡参考信号Vramp；

PMOS M5的D极同时接第三NMOS的D极、补偿电容（15）并提供外部输出VCOMP，补偿电容（15）的另一端与NPMOS M2的G极相连，第三NMOS的G极接有偏置电流，第三NMOS的S极接地。

3.根据权利要求2所述的用于CMOS图像传感器的列级ADC，其特征在于，负载均衡器（17）包括PMOS M6、第一PMOS、PMOS M7和第四NMOS；

PMOS M6的S极接入VDD，NMOS M6的G极接ADC-Lowpower，PMOS M6的D极与第一PMOS的S极相连接，第一PMOS的D极与G极相连后与PMOS M7的S极相连接，PMOS M7的G极与NMOS M5的D极相连，NMOS M7的D极与第四NMOS的D极相连，第四NMOS的G极接有偏置电流，第四NMOS的S极接地。

4.一种用于CMOS图像传感器的列级ADC的实现方法，其特征在于，利用权利要求1-3任一项所述的列级ADC提高其转换线性度，具体操作为：

1）输入的斜坡参考信号Vramp接近光电信号Vin时，比较器第一级（12）和比较器第二级（16）均进行翻转；

2）由于比较器第一级（12）中的MOS管的栅漏寄生电容存储的电荷不能突变，比较器第一级（12）翻转引起斜坡参考信号Vramp畸变，参考信号Vramp畸变的畸变方向与比较器第一级（12）的翻转方向相同；

同时补偿电容（15）中的存储的电荷不能突变，比较器第二级（16）翻转也引起斜坡参考信号Vramp畸变，参考信号Vramp畸变的方向与比较器第二级（16）的翻转方向相同；

上述两个的畸变方向相反，从而减小斜坡参考信号Vramp畸变，提升转换精度。