[发明专利]一种增益线性化控制方法

说明书

本发明提供一种增益线性化控制方法，对增益控制系统的优化及对模拟增益误差的自适应补偿，当控制系统接收到输入增益控制信号Gain_in后，首先计算出期望增益与实际增益，其中实际增益用于ADC增益控制，然后通过期望增益与实际增益的差值得到增益误差，当增益误差超过容差范围时，通过高精度数字补偿电路对ADC输出结果进行增益补偿，最终得到增益误差较小的输出结果，本发明降低对模拟增益精度的要求，降低了设计成本，解决了因ADC中增益电路精度不足导致的增益调整非线性的技术问题。

技术领域

本发明涉及电路增益补偿技术领域，具体涉及一种增益线性化控制方法。

背景技术

对于CIS(Cmos Image Sensor，图像传感器)中，如图1所示，传感器在外部感光后把光信号转换为模拟电压信号，然后通过ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)处理电压信号，转换为后段的ISP(Image Signal Processing，图像信号数据处理)处理单元需要的数字量，从而得到补偿后的数字量。

随着图像传感器技术的进步，可使用场景越来越多，在夜晚也希望能够拍摄出清晰明亮的图像。但是，暗光场景下接受到的光信号弱，ADC转换后的电信号低，输出图像偏暗。现有技术中，通常通过增加曝光时间与调整增益的手段提升暗场景图像亮度。其中，调整增益是在ADC转换时，通过调整ADC输出单位比特对应的电压幅度实现输出数字量的放大效果，从而得到更明亮的图像。但是在上述手段中，电压量在转换数字量过程中由于ADC内增益模块的精度损失，会导致增益误差(Gain Error)。通常情况下简单的增益电路如图2所示，控制单元输出控制信号Gain_sel，控制增益模块中16个开关sel选择相同电阻的不同组合，在基准电压VREF下输出不同电流IREF，作为后段斜波生成模块(量化传感器输出电压量)的基准电流，控制斜波最低有效位LSB(Least SignificantBit)。在该手段中，通过Gain_sel来调整增益时，由于期望增益的精度较高，对应的Gain_sel计算结果不是整数，但是作为模拟电路的控制信号时需要在控制单元做取整处理，由此导致增益误差产生，并且，如图3所示，中高增益范围内产生的增益误差会越来越大。

上述误差反映到CIS中，会出现图像的像素值经过ADC增益转换后，输出图像的亮度与期待亮度不符的情况。尤其是在暗光环境，感光部分接受到的信号少，通过提高增益提升图像亮度时，输出图像亮度与期待图像亮度会因增益误差产生较大偏差。同时，在上述增益调整非线性的情况下，后段ISP随着外部环境亮度变化做自动增益控制时，增益非线性的问题也会增加自动增益控制设计的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种增益线性化控制方法。当控制系统接收到输入增益控制信号Gain_in后，首先计算出期望增益与实际增益，其中实际增益用于ADC增益控制，然后通过期望增益与实际增益的差值得到增益误差，当增益误差超过容差范围时，通过高精度数字补偿电路对ADC输出结果进行增益补偿，最终得到增益误差较小的输出结果。解决了因ADC中增益电路精度不足导致的增益调整非线性的技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种增益线性化控制方法，包括以下步骤：

S1、向控制系统输入增益控制信号Gain_in；

S2、计算出期望增益和实际增益；

S3、通过期望增益和实际增益计算得到增益误差；

S4、对增益误差进行判定，当增益误差超过容差范围时，对ADC输出结果 D_in进行增益误差补偿；当增益误差未超过容差范围时，不进行增益误差补偿；

S5、当需进行增益误差补偿时，计算增益补偿倍数；

S6、当需进行增益误差补偿时，进行增益补偿处理，获得增益补偿结果 D_out。