[发明专利]单斜模数转换器及图像传感器

说明书

本发明实施例公开了一种单斜模数转换器及图像传感器，具有模数转换效率高和精度高的特点。该单斜模数转换器包括粗斜坡发生器、细斜坡发生器、全差分比较器、逻辑控制电路和计数模块；粗斜坡发生器的差分输出端分别经由第一和第二电容耦合至全差分比较器的差分输入端；细斜坡发生器的差分输出端分别经由第三和第四电容耦合至全差分比较器的差分输入端；单斜模数转换器的差分输入端经由开关耦合至全差分比较器的差分输入端；全差分比较器的差分输出端、逻辑控制电路和计数模块串联且逻辑控制电路用于控制单斜模数转换器依次工作于采样阶段、粗量化阶段和细量化阶段，以及在粗量化阶段和细量化阶段开启计数模块以对粗量化结果和细量化结果进行计数。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种单斜模数转换器及图像传感器。

背景技术

图像传感器一般是用来将外界的光信号转换为电信号的装置，其工作原理一般为：外界光照射图像传感器中的像素阵列后，发生光电效应，产生电信号；产生的电信号经由模拟信号处理和模数转换等处理之后，转换成数字图像信号输出。常见的图像传感器包括：CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器。

在图像传感器中，用于实现模拟信号至数字信号转换的ADC(Analog to DigitalConverter，模数转换器或A/D转换器)是关键部件之一，其性能高低直接影响图像传感器的性能高低。在现有技术中，图像传感器中常用的ADC包括：单斜(Sing-Slop)模数转换器(SSADC)，此种结构的优点是结构简单，缺点是转换速率低和精度低。另外，现有技术也提出了带保持电容的两步式单斜模数转换器，此种结构，将模数转换分为粗量化和细量化两步操作，并且利用保持电容来存储粗量化的比较结果，从而提高转换速率。但是，此种结构仍然存在精度低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种单斜模数转换器及图像传感器，其同时具有高转换速率和高精度的特点。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种单斜模数转换器，包括：粗斜坡发生器、细斜坡发生器、全差分比较器、逻辑控制电路和计数模块；其中，所述粗斜坡发生器的差分输出端分别经由第一电容和第二电容耦合至所述全差分比较器的差分输入端；所述细斜坡发生器的差分输出端分别经由第三电容和第四电容耦合至所述全差分比较器的差分输入端；所述单斜模数转换器的差分输入端，用于接收差分模拟输入信号，并经由开关电路耦合至所述全差分比较器的差分输入端；所述全差分比较器的差分输出端、所述逻辑控制电路和所述计数模块串联，且所述逻辑控制电路用于控制所述单斜模数转换器依次工作于采样阶段、粗量化阶段和细量化阶段，以及在所述粗量化阶段和细量化阶段开启所述计数模块以对所述粗量化结果和细量化结果进行计数，以生成最终的模数转换结果。

其中，所述第一至第四电容的电容值相等。

其中，所述粗斜坡发生器的同相和反相输出端分别通过所述第一和第二电容耦合至所述全差分比较器的同相和反相输入端，且所述细斜坡发生器的同相和反相输出端分别通过所述第三和第四电容耦合至所述全差分比较器的反相和同相输入端。

其中，所述单斜模数转换器的同相和反相输入端分别经由所述开关电路的第一和第二开关耦合至所述全差分比较器的反相和同相输入端。

其中，在所述粗量化阶段，所述逻辑控制电路开启所述粗斜坡发生器，且所述逻辑控制电路在检测到所述全差分比较器的同相输出端由低电平跳变为高电平时，控制所述粗量化阶段结束。

其中，在所述细量化阶段，所述逻辑控制电路开启所述细斜坡发生器，且所述逻辑控制电路在检测到所述全差分比较器的反相输出端由低电平跳变为高电平时，控制所述细量化阶段结束。

其中，在所述采样阶段，所述开关电路将所述单斜模数转换器的差分输入端连接至所述全差分比较器的差分输入端，以将所述单斜模数转换器的差分输入端上的差分模拟输入信号采样并保存至所述第一至第四电容。