用于多模数转换的方法技术

一种用于多模数转换的方法，包括：多个模数转换器(analog

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多模数转换的方法


[0001]本专利技术涉及一种模数转换器(analog
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digital convertor，ADC)，具体涉及多转换ADC。更详细地，本专利技术涉及具有多转换功能的单斜率ADC(single
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slope ADC，SS ADC)。本专利技术还涉及用于生成静态图像(静止图像)或运动图像(视频图像)等数字图像的图像传感器。此外，本专利技术涉及包括图像传感器的装置，例如移动设备、数码相机等等。

技术介绍

[0002]数字照相机、数码摄像机和具备摄像机功能的设备(例如，手机、智能手机、无线通信终端、平板设备、个人计算机等)都包括互补金属氧化物半导体(Complementary Metal
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Oxide
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Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器(Charge Coupled Device，CCD)类型等的图像传感器。
[0003]图像传感器包括多个像素单元和多个ADC，像素单元输出与入射光强度相对应的信号电平的模拟信号，ADC用于将从像素单元输出的那些模拟信号转换为数字信号。
[0004]单斜率ADC(single slope ADC，SS ADC)为ADC的一种类型。SS ADC使比较器将具有斜坡波形(斜坡参考信号)的参考信号与像素单元输出的模拟信号进行比较，并根据比较器的输出来输出数字信号。SS ADC可以降低量化和输入噪声等时间噪声，并具有功耗低和硅面积小的优点。
[0005]关于SS ADC，第8,816,893号美国专利的说明书提出了一种具有多转换功能(多转换ADC)的SS ADC。多转换ADC多次执行模拟信号到数字信号的转换，并在斜坡参考信号的每个周期内输出转换结果的平均值。平均转换结果降低了量化噪声以及模拟信号和斜坡参考信号中的噪声。
[0006]下面参考图6和图7进一步描述多转换ADC(ADC 90)。图6为相关技术提供的描述AD转换器的示意性电路图。图7为相关技术提供的描述斜坡参考信号的修改的时序图。
[0007]如图6所示，在ADC 90中，模拟信号通过电容器C0输入到比较器的负(
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)输入端。斜坡参考信号通过电容器C1和C2输入到比较器的正(+)输入端。斜坡参考信号的信号电平通过开关SW1的开/关切换进行重置。在图6中，重置之后的斜坡参考信号表示为“修改的斜坡参考信号”。
[0008]开关SW1的开/关切换由控制电路输出的斜坡控制信号控制。控制电路根据比较器的输出执行开关SW1的开/关切换。例如，当重置斜坡参考信号等于或小于输入像素信号时，控制电路响应于从比较器输出的Hi电平信号执行开/关切换。
[0009]例如，如图7所示，斜坡参考信号的信号电平在大信号采样(LARGE SIGNAL SAMPLING)部分被重置一次，其波形被修改为包括两个齿波的波形。在该部分中，执行一次AD转换。在小信号采样(SMALL SIGNAL SAMPLING)部分，斜坡参考信号的信号电平被重置5次，其波形被修改为包括6个齿波的波形。在该部分中，执行了6次AD转换。
[0010]转换计数器根据比较器的输出计算斜坡参考信号的每个周期内的AD转换次数。当比较器的输出端处于HI电平时，求和计数器计算主时钟的脉冲数。算术运算符将求和计数
器执行的计数结果除以转换计数器的计数结果，以计算平均值。这种平均方式降低了量化噪声和输入噪声。图像传感器包括多个ADC，每个ADC具有与ADC 90相同的结构，这些ADC通过公共斜坡参考线彼此电连接，用于传输斜坡参考信号。
[0011]在上述ADC 90中，开关SW1的开/关切换生成瞬时电流，使得切换噪声电压可以由于其寄生电阻而出现在公共斜坡参考线中。切换噪声电压导致斜坡参考信号波形的干扰，而干扰导致其它比较器输出错误的比较结果。此外，比较器输出中的错误在数字信号中产生噪声(切换噪声)。斜坡参考信号波形的干扰通过公共斜坡参考线传播到其它ADC。因此，通过公共参考线传播的切换噪声(即，串扰噪声)导致最终从图像传感器输出的数字图像的质量降低。

技术实现思路

[0012]实施例提供了一种AD转换器、一种图像传感器、一种移动设备或数码相机等装置、一种将模拟信号转换为数字信号的方法和一种生成数字图像的方法。例如，所述移动设备可以是手机、智能手机、无线通信终端、平板设备、个人计算机等等，可以捕获图像和/或视频。
[0013]为实现上述目的，实施例采用如下技术方案：
[0014]一个实施例的第一方面提供了一种进行多模数转换的方法。根据第一方面所述的方法包括：
[0015]多个模数转换器(analog
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digital converter，ADC)中的一个ADC从斜坡发生器接收斜坡参考信号；
[0016]所述ADC中的控制电路根据所述接收到的斜坡参考信号生成本地斜坡信号；
[0017]所述ADC中的比较器将输入到所述ADC的模拟信号与所述本地斜坡信号进行比较；
[0018]所述ADC根据所述比较器的输出生成数字信号，
[0019]其中，所述本地斜坡信号是通过根据所述比较器的所述输出将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平来生成的，
[0020]在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内，从所述斜坡发生器输出的所述斜坡参考信号的所述信号电平保持不变，所述ADC生成数字信号的过程被暂停。
[0021]根据所述第一方面，在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内，所述ADC生成数字信号的过程被暂停，使得能够避免由所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置引起的噪声对所述数字信号造成干扰。
[0022]具体地，即使在某个ADC中产生的噪声通过所述公共斜坡参考线传播到其它ADC，由所述噪声引起的干扰也不会发生在这些ADC中的任何一个中的数字信号上，从而也可以避免串扰噪声对所述数字信号造成干扰。在生成所述数字信号的过程被暂停的周期内，不执行AD转换，使得能够减少AD转换次数，从而降低ADC的功耗。此外，所述多AD转换还可以减少量化噪声和输入噪声等时间噪声。
[0023]根据所述第一方面，在所述方法的第一种可能实现方式中，所述生成数字信号包括：
[0024]计算所述斜坡参考信号的每个周期内的转换次数；
[0025]当所述比较器的所述输出处于预定电平时，计算主时钟的脉冲数；
[0026]根据所述计算到的转换次数和所述计算到的主时钟的脉冲数生成所述数字信号，
[0027]其中，所述计算转换次数和所述计算主时钟的脉冲数在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内被暂停。
[0028]根据所述第一方面的所述第一种可能实现方式，在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内，所述计算所述斜坡参考信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于多模数转换的方法，其特征在于，包括：多个模数转换器(analog
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digital converter，ADC)中的一个ADC从斜坡发生器接收斜坡参考信号；所述ADC中的控制电路根据所述接收到的斜坡参考信号生成本地斜坡信号；所述ADC中的比较器将输入到所述ADC的模拟信号与所述本地斜坡信号进行比较；所述ADC根据所述比较器的输出生成数字信号，其中，所述本地斜坡信号是通过根据所述比较器的所述输出将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平来生成的，在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内，从所述斜坡发生器输出的所述斜坡参考信号的所述信号电平保持不变，所述ADC生成数字信号的过程被暂停。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成数字信号包括：计算所述斜坡参考信号的每个周期内的转换次数；当所述比较器的所述输出处于预定电平时，计算主时钟的脉冲数；根据所述计算到的转换次数和所述计算到的主时钟的脉冲数生成所述数字信号，其中，所述计算转换次数和所述计算主时钟的脉冲数在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内被暂停。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：所述ADC接收周期比所述斜坡参考信号的周期短的脉冲串，以重置所述接收到的斜坡参考信号的所述信号电平，其中，所述脉冲串中的每个脉冲的宽度对应于所述重置之后的所述预定周期，所述将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平是在所述脉冲串中的脉冲的上升沿执行的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平是通过开关电路的切换执行的，所述重置之后的所述预定周期被设置为比由所述开关电路的切换产生的瞬态现象的建立时间长的周期。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脉冲串的设置方式是，主时钟的每N个脉冲(N≥2)出现所述脉冲串中的一个脉冲。6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述斜坡参考信号是根据在所述脉冲串的LO电平持续时间内从主时钟提取的脉冲集生成的。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，N被设置为16、32或64。8.一种多模数转换电路，其特征在于，包括：斜坡发生器，用于生成斜坡参考信号；多个模数转换器(analog
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digital converter，ADC)，用于从所述斜坡发生器接收所述斜坡参考信号，其中，所述多个ADC中的一个ADC包括：控制器，用于从所述斜坡发生器接收所述斜坡参考信号，并根据所述接收到的斜坡参
考信号生成本地斜坡信号；比较器，用于将输入到所述ADC的模拟信号与所述本地斜坡信号进行比较，其中，所述控制器生成数字信号，其中，所述数字信号根据所述比较器的所述输出将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平，在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内，所述斜坡发生器使所述斜坡参考信号的所述信号电平保持恒定不变，所述ADC根据所述比较器的所述输出生成数字信号，并在所述重置之后的所述预定周期内暂停生成数字信号的过程。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述ADC执行：计算所述斜坡参考信号的每个周期内的转换次数；当所述比较器的所述输出处于预定电平时，计算主时钟的脉冲数；根据所述计算到的转换次数和所述计算到的主时钟的脉冲数生成所述数字信号，其中，所述计算转换次数和所述计算主时钟的脉冲数在所述多个ADC中的至少一个ADC中进行重置之后的预定周期内被暂停。10.根据权利要求8或9所述的电路，其特征在于，所述ADC还接收周期比所述斜坡参考信号的周期短的脉冲串，以重置所述接收到的斜坡参考信号的所述信号电平，其中，所述脉冲串中的每个脉冲的宽度对应于所述重置之后的所述预定周期，所述将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平是在所述脉冲串中的脉冲的上升沿执行的。11.根据权利要求8至10中任一项所述的电路，其特征在于，所述控制器通过开关电路的切换将所述接收到的斜坡参考信号的信号电平重置为预定初始电平，所述重置之后的所述预定周期被设置为比由所述开关电路的切换产生的瞬态现象的建立时间长的周期。12.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述脉冲串的设置方式是，主时钟的每N个脉冲(N≥2)出现所述脉冲串中的一个脉冲。13.根据权利要求10或12所述的电路，其特征在于，所述斜坡发生器根据在所述脉冲串的LO电平持续时间内从主时钟提取的脉冲集，生成所述斜坡参考信号。14.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，N被设置为16、32或64。15.一种图像传感器，其特征在于，包括：多个像素单元，用于通过光电转换生成与接收光量对应的电平的模拟信号；多模数转换电路，用于接收从所述多个像素单元中的至少一个像素单元输出的所述模拟信号作为模拟信号，所述电路包括：斜坡发生器，用于生成斜坡参考信号，以及多个模数转换器(analog
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【专利技术属性】
技术研发人员：樱木孝正，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：