[发明专利]采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换电路及方法

说明书

本发明公开了采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换电路及方法，具体为：设置粗斜坡信号Ramp_f，以ΔV为步长在整个量化区间内寻找信号所处的区间，找到信号所处的细量化区间后，粗量化对应的比较器翻转，粗量化完成；在粗量化进行时，细量化同时开始，通过保持电容C1、C2与细斜坡信号Ramp_f，产生两路互补细量化斜坡信号Ramp_L1和Ramp_L2，设置比较器CMP1和CMP2，通过开关电容控制网络的控制，实现粗量化与细量化的并行处理。本发明加快了量化速度，达到了更好的性能。

技术领域

本发明属于模拟数字转换技术领域，具体涉及采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换电路，还涉及采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换方法。

背景技术

由于CMOS图像传感器具有功耗低和成像速度快，获得了大量的关注。随着图像传感器的广泛发展，在部分高速摄像中，对传感器的帧率提出了较大的要求。传统的单斜式模数转换电路已经无法满足要求。在此基础上技术人员提出了两步式的单斜模数转换电路，该转换电路先进行粗量化操作，再进行细量化操作，一次量化的时间为2^M+2^N，这种串行的结构存在量化速度较慢的问题。

发明内容

本发明的目的是提供采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换电路，解决了现有技术中存在的量化速度慢的问题。

本发明的另一个目的是提供采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换方法。

本发明所采用的技术方案是，采用全并行高速转换的两步式单斜模数转换电路，包括比较器CMP1和比较器CMP2，比较器CMP1和比较器CMP2的正端输入连接输入信号VIN，负端输入连接开关电容控制网络的输出，比较器CMP1和比较器CMP2的输出端通过第一数字逻辑控制电路分别连接边沿D触发器DFF1和边沿D触发器DFF2的输入端，边沿D触发器DFF1和边沿D触发器DFF2的输出端连接第二数字逻辑控制电路，第一数字逻辑控制电路和第二数字逻辑控制电路分别连接计数器COUNTER2和计数器COUNTER1的输入端，计数器COUNTER2和计数器COUNTER1的输出端连接数字求和电路。

本发明的特点还在于，

开关电容控制网络包括粗斜坡控制开关S1和S2、细斜坡控制开关S5和S6、数字控制开关S3和S4以及保持电容C1和C2，粗斜坡控制开关S1一端连接粗斜坡信号Ramp_c，另一端连接比较器CMP2的负输入端和保持电容C2的上极板，粗斜坡控制开关S2一端连接粗斜坡信号Ramp_c，另一端连接比较器CMP1的负输入端和保持电容C1的上极板，细斜坡控制开关S5一端连接细斜坡信号Ramp_f，另一端连接保持电容C2，细斜坡控制开关S6一端连接细斜坡信号Ramp_f，另一端连接保持电容C1，数字控制开关S3一端连接基准电压，另一端连接保持电容C2的下极板，数字控制开关S4一端连接基准电压，另一端连接保持电容C1的下极板。

数字控制开关S4一端连接的基准电压为Vref，数字控制开关S3一端连接的基准电压为Vref-1/2LSB。

本发明所采用的另一技术方案是，采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换方法，采用上述单斜模数转换电路，具体为：设置粗斜坡信号Ramp_f，以ΔV为步长在整个量化区间内寻找信号所处的区间，找到信号所处的细量化区间后，粗量化对应的比较器翻转，粗量化完成；在粗量化进行时，细量化同时开始，通过保持电容C1、C2与细斜坡信号Ramp_f，产生两路互补细量化斜坡信号Ramp_L1和Ramp_L2，设置比较器CMP1和CMP2，通过开关电容控制网络的控制，实现粗量化与细量化的并行处理。

本发明的特点还在于，

互补细量化斜坡信号Ramp_L1和Ramp_L2由粗量化结束时的电压值上升至粗量化的下一个台阶电压，互补细量化斜坡信号Ramp_L1和Ramp_L2的电压差值为二分之一个粗量化的台阶电压值。