[发明专利]利用电阻结构的斜坡信号发生器

说明书

本发明提供了一种利用电阻结构的斜坡信号发生器，包括：移位寄存器模块、移位寄存器控制模块、电阻阵列、开关以及模拟电压缓冲器；其中，电阻阵列与开关一一对应连接，移位寄存器模块控制各个开关的启闭，移位寄存器控制模块向移位寄存器模块发送动作执行信号；移位寄存器控制模块的启闭由时钟信号和开始信号来控制；将开关导通的连线均连接至一节点，该节点与模拟电压缓冲器的输入端相连，模拟电压缓冲器的输出端向外输出电压信号，本发明的电路结构简单，节省面积，避免了相邻选通信号间的交叠以及输出电压的毛刺，提高了输出斜坡电压信号的精度，且选通信号的路径延时较短，速度更快，输入信号较少，控制简单，使用灵活，方便输出的台阶数。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种利用电阻结构的斜坡信号发生器。

背景技术

斜坡信号发生器在现在的集成电路芯片中应用较多，其主要应用在模拟电路中，例如Σ-ΔADC、积分型ADC中，特别是积分型ADC中，斜坡信号发生器输出的斜坡信号作为ADC的参考电压，其精度决定了整个ADC的精度，所以，高精度的斜坡信号发生器是模拟电路设计中的一个很重要的模块。

传统的斜坡信号发生器主要有数字模拟转换器(DAC)结构和积分器结构。积分器结构包括电阻电容(RC)结构和开关电容结构，RC结构需要消耗较大的面积，其输出斜坡信号的斜率受电阻和电容的绝对值的影响，因而芯片间差异较大，开关电容结构容易受电荷注入、时钟馈通等非理想因素影响。DAC电路包括电阻结构、电容结构、电流舵结构，电容结构DAC需要消耗较大的面积，电流舵结构DAC在需要做到高精度时也需要消耗较大的面积和功耗，电阻串结构DAC相对来说结构简单，精度较高。

电阻串结构的DAC电路单调性较好，且电阻相对于电容来说消耗的面积更小。本发明是在传统的电阻串结构的DAC电路的基础上做了改进，为简单起见，下面的说明主要以3bit的DAC结构为例说明。图1和图2所示分别为两种传统的电阻串结构的DAC电路结构。如图1所示，该DAC电路在电阻串上产生不同的电压，然后通过三级开关选通一个电压，该电压经模拟缓冲电路后输出，输入控制码b2b1b0依次从全0变化至全1，则可输出斜坡电压信号，但该电路由于电压节点至模拟缓冲器输入端的路径较长，寄生电阻电容较大，因而该结构的速度收到很大限制，另外，由于输入码变化时不可能完全同步，所以可能会出现两个电压节点短暂短接的可能，这样会造成输出电压较大的毛刺，影响了输出信号的精度。图2所示电阻串DAC结构中将图1中所示的三级开关减少至一个开关，并使用译码器对输入数字码进行译码，替代开关网络，使寄生电阻和寄生电容显著降低，转换速度得到明显改善，但这种结构仍然可能会使输出出现毛刺，且当需要的台阶增多时，译码器结构更加复杂，另外，当需要的台阶不是2N(N为整数)时，译码器结构会更加复杂。

如何在电阻串结构DAC实现的斜坡发生器的基础上，改进结构和电路，解决掉以上提到的一些问题，对于高精度斜坡发生器的实现很重要。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种利用电阻结构的高精度斜坡信号发生器。

为了达到上述目的，本发明提供了一种一种斜坡信号发生器，包括：移位寄存器模块、移位寄存器控制模块、电阻阵列、开关以及模拟电压缓冲器；其中，电阻阵列与开关一一对应连接，移位寄存器模块控制各个开关的启闭，移位寄存器控制模块向移位寄存器模块发送动作执行信号；移位寄存器控制模块的启闭由时钟信号和开始信号来控制；将开关导通的连线均连接至一节点(V-SEL)，该节点与模拟电压缓冲器的输入端相连，模拟电压缓冲器的输出端向外输出电压信号。

优选地，所述动作执行信号包括斜坡开始信号(ST)，复位信号(RST)，第一时钟信号(CKS1)，第一时钟信号的反相第二时钟信号(CKS2)，第二时钟信号的反相偶数单元选通信号(CK-EVEN)和奇数单元选通信号(CK-ODD)。

优选地，所述移位寄存器模块由多个单元级联而成，级联的单元的个数由所需的电压台阶的个数决定。