[实用新型]模数转换器、读出电路及图像传感器

说明书

本申请适用于模拟集成电路设计领域，提供了一种模数转换器、读出电路及图像传感器。模数转换器中的第一斜坡发生模块用于提供第一斜坡信号。像素信号量化模块用于根据第一斜坡信号以p分辨率对像素信号进行量化，生成第一量化结果。第二斜坡发生模块用于提供M段参考斜坡信号，其中，M段参考斜坡信号采用多种分辨率、多种斜率的方式；像素信号量化模块还用于根据第一量化结果在M段参考斜坡信号中确定目标段参考斜坡信号，以及用于根据目标段参考斜坡信号以目标段参考斜坡信号对应的目标分辨率对像素信号进行量化，生成第二量化结果。本申请实施例提供的一种模数转换器，解决了现有SS ADC量化速度慢的问题。

技术领域

本申请属于模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种模数转换器、读出电路及图像传感器。

背景技术

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器凭借着其低功耗、低成本等优势，已经逐渐占据了图像采集领域的主导地位。CMOS图像传感器的另一个主要优势是，它可以将像素阵列、放大器、模数转换器甚至数字信号处理系统集成在一块芯片上，具有很高的集成度。其中模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)是CMOS图像传感器读出电路的重要组成部分，根据其类型一般可分为三类：像素级ADC、列级ADC和芯片级ADC，而列级ADC在像素填充因子和芯片面积、速度以及功耗上做了很好的折中，因此在低功耗、高速、高分辨率的CMOS图像传感器中得到广泛应用。

CMOS图像传感器中应用最广泛的列级ADC是单斜ADC(SS ADC)，因为它电路简单，容易实现，且列独立电路消耗的芯片面积和功耗较小。但对于一个分辨率为n位的SS ADC，完成一次量化需要2ⁿ个时钟周期，量化速度较慢，因此在高帧率、高分辨率的CMOS图像传感器中，SS ADC并不适用。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种模数转换器，可以解决现有SS ADC量化速度慢的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种模数转换器，包括第一斜坡发生模块、第二斜坡发生模块和像素信号量化模块；所述第一斜坡发生模块和所述第二斜坡发生模块均与所述像素信号量化模块电连接；

所述第一斜坡发生模块，用于提供第一斜坡信号；

所述像素信号量化模块，用于根据所述第一斜坡信号以p分辨率对像素信号进行量化，生成第一量化结果；

所述第二斜坡发生模块，用于提供M段参考斜坡信号，其中，所述M段参考斜坡信号中的第i段参考斜坡信号的斜率小于等于第i+1段参考斜坡信号的斜率，第i段参考斜坡信号对应以q_i分辨率对所述像素信号进行量化，第i+1 段参考斜坡信号对应以q_i+1分辨率对所述像素信号进行量化，q_i≥q_i+1， q₁₊p＝n，i＝1、2、…、M-1，M≤2^p，n为所述模数转换器的最高分辨率；

所述像素信号量化模块，还用于根据所述第一量化结果在所述M段参考斜坡信号中确定目标段参考斜坡信号，以及用于根据所述目标段参考斜坡信号以所述目标段参考斜坡信号对应的目标分辨率对所述像素信号进行量化，生成第二量化结果。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二斜坡发生模块包括第二斜坡发生器和斜率调节模块；所述第二斜坡发生器通过所述斜率调节模块与所述像素信号量化模块电连接；

所述第二斜坡发生器，用于提供第二斜坡信号；

所述斜率调节模块，用于根据所述第二斜坡信号生成所述M段参考斜坡信号。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述斜率调节模块包括N个斜坡采样电容和N个控制开关；