图像传感器斜坡信号的产生电路、形成方法技术

本发明专利技术提供了一种图像传感器斜坡信号的产生电路、形成方法，其中，所述图像传感器斜坡信号的产生电路，包括：系数控制单元、多个斜坡信号电流产生单元和电阻负载；所述系数控制单元适于根据应用需求，提供多个不同的斜坡信号系数；所述多个不同的斜坡信号系数分别对应传输至所述多个斜坡信号电流产生单元，以使得所述多个斜坡信号电流产生单元提供不同权重的斜坡信号电流流经所述电阻负载，从而得到所需要的斜坡信号。本发明专利技术的技术方案提供的非线性斜坡信号产生电路的设计方案能够提供非线性斜坡信号，并且产生的斜坡信号可通过调整系数来调整斜率。来调整斜率。来调整斜率。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器斜坡信号的产生电路、形成方法


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种图像传感器斜坡信号的产生电路、形成方法。

技术介绍

[0002]在图像传感器中，随着像素单元阵列规模的不断扩大，传统的芯片级模数转换器（Chip Level Analog to Digital Converter）已经不能满足高帧率的要求，所以高帧率图像传感器采用列级的模数转换器。其中，列级模数转换器（Column Level Analog to Digital Converter）具有只需小的面积和功耗就能实现高精度的特点，被广泛应用在高像素高帧率的图像传感器中。
[0003]列级模数转换器主要由比较器和存储单元或者计数单元组成。而在模数转换器（Analog to Digital Converter, ADC）中需要一个斜坡（VRAMP）信号作为比较器的比较电平，斜坡信号的精度直接影响到SS ADC的输出精度；另外，高帧率图像传感器的应用场景需要对应的高速的斜坡信号，因此如何产生高速高精度的斜坡信号是一个非常重要的研究课题。
[0004]参考图1所示，在现有技术中，斜坡信号产生电路通常由控制电路11、电流源阵列22、开关阵列33以及电阻负载R组成；差分的开关阵列33根据控制电路11输出信号决定电流源阵列22的电流流向正相或者反相的输出端，一系列经过开关阵列33的电流在输出端汇总相加最后得到所需的电流，该电流流经电阻负载R后产生所需的斜坡信号。
[0005]在现有的斜坡信号产生电路中，所产生的斜坡信号为线性的斜坡信号。当图像传感器阵列规模越来越大且帧率要求越来越高时，线性的斜坡信号往往会成为列级模数转换器的瓶颈，它很难再消耗较少的时间同时达到较高的精度。另外，图像传感器的应用场景越来越广泛多变，单一的线性斜坡信号也很难适应不同的应用需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种图像传感器斜坡信号的产生电路及其形成方法，解决现有技术中单一的线性斜坡信号也很难适应不同的应用需求的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器斜坡信号的产生电路，包括：系数控制单元、多个斜坡信号电流产生单元和电阻负载；所述系数控制单元适于根据应用需求，提供多个不同的斜坡信号系数；所述多个不同的斜坡信号系数分别对应传输至所述多个斜坡信号电流产生单元，以使得所述多个斜坡信号电流产生单元提供不同权重的斜坡信号电流流经所述电阻负载，从而得到所需要的斜坡信号。
[0008]优选地，所述多个斜坡信号电流产生单元包括至少一个非线性斜坡信号电流产生单元。
[0009]优选地，所述电阻负载两端的电压在单位周期时间内增加的量相同时，所产生的
斜坡信号为线性斜坡信号；所述电阻负载两端的电压在单位周期时间内增加的量不同时，所产生的斜坡信号为非线性斜坡信号。
[0010]优选地，当单位周期时间内流向电阻负载的电流增加或者减少的电流大小相同时，所产生的斜坡信号为线性斜坡信号；当单位周期时间内流向电阻负载的电流增加或者减少的电流大小不同时，所产生的斜坡信号为非线性斜坡信号。
[0011]优选地，所述斜坡信号电流产生单元为电流舵结构数模转换器。
[0012]优选地，所述斜坡信号电流产生单元包括：至少一电流源单元和至少一状态存储单元；所述电流源单元彼此并联；所述状态存储单元与所述电流源单元一一对应，并级联连接，所述状态存储单元适于在差分时钟信号驱动下，控制所述电流源的开关信号的逐级传递，从而实现输出端电流的累加或递减，以产生斜坡信号。
[0013]优选地，所述斜坡信号电流产生单元包括至少一电流源单元，所述电流源单元中的MOS晶体管的宽长比值大小决定流向所述电阻负载的电流大小。
[0014]优选地，当所述斜坡信号电流产生单元中电流源单元对应的MOS晶体管的宽长比越大，所述斜坡信号电流产生单元流向电阻负载的电流越大；当所述斜坡信号电流产生单元中电流源单元对应的MOS晶体管的宽长比越小，该斜坡信号电流产生单元流向电阻负载的电流越小。
[0015]优选地，所述电流源单元和所述状态存储单元之间设置有所述状态存储单元控制的差分开关组，所述差分开关组分别连接所述状态存储单元的输出及其反相的差分输出。
[0016]优选地，相邻的所述状态存储单元分别输入差分时钟信号，或者相同时钟信号；当所述状态存储单元适于在检测到输入的差分时钟信号的变化沿时，输入电平传送至输出端。
[0017]优选地，所述状态存储单元还适于在状态控制信号控制下进行复位，或在状态控制信号控制下根据时钟信号的翻转将输出结果逐级传递。
[0018]优选地，所述状态存储单元的输出端的电平用于控制所述差分开关组，以选择依次打开或者关闭电流源阵列，从而产生斜坡信号。
[0019]优选地，所有级联的所述状态存储单元分为N组，包括1组使能状态的所述状态存储单元和N
‑
1组休眠状态的所述状态存储单元。
[0020]优选地，每组所述状态存储单元包含M个状态存储单元级联，当编号为N到编号为N+M
‑
1这一组的状态存储单元工作时，其它组的状态存储单元输出固定值而内部无时钟信号在翻转；其中，M大于等于2。
[0021]优选地，所述电流源单元的权重大小彼此相同或者彼此不同。
[0022]优选地，所述电流源阵列中每个电流源单元权重相同时，产生的斜坡信号为线性的斜坡信号；当电流源阵列中每个电流源单元权重不同时，产生的斜坡信号为非线性的斜坡信号。
[0023]优选地，所述系数控制单元通过产生不同的偏置电压来控制不同斜坡信号电流产生单元的权重系数。
[0024]优选地，所述系数控制单元包括：镜像输入电流的电流镜像晶体管MN_1、MN_
2、
……
、MN_n，以及偏置电压产生晶体管MP_1、MP_2、
……
、MP_n；通过设置电流镜像晶体管MN_1、MN_2、
……
、MN_n管子的宽长比设置流向偏置电压产生管子MP_1、MP_2、
……
、MP_n的电流，以控制所产生的偏置电压Vbias_1、Vbias_2、
……
、Vbias_n，从而控制斜坡信号电流产生单元所产生的电流；或者，通过设置偏置电压产生晶体管MP_1、MP_2、
……
、MP_n的宽长比设置置电压Vbias_1、Vbias_2、
……
、Vbias_n，从而控制斜坡信号电流产生单元所产生的电流。
[0025]优选地，所述斜坡信号电流产生单元的输出电流通过输出节点流向电阻负载，所述电阻负载的另一端连接固定电压或者接地，所述输出节点和所述电阻负载之间输出斜坡信号。
[0026]优选地，至少有一个电路单位周期时间内流向电阻负载的电流增加或者减少的电流大小不同，以保证产生的斜坡信号为非线性斜坡信号。
[0027]本专利技术的技术方案还提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，包括：系数控制单元、多个斜坡信号电流产生单元和电阻负载；所述系数控制单元适于根据应用需求，提供多个不同的斜坡信号系数；所述多个不同的斜坡信号系数分别对应传输至所述多个斜坡信号电流产生单元，以使得所述多个斜坡信号电流产生单元提供不同权重的斜坡信号电流流经所述电阻负载，从而得到所需要的斜坡信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述多个斜坡信号电流产生单元包括至少一个非线性斜坡信号电流产生单元。3.根据权利要求2所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述电阻负载两端的电压在单位周期时间内增加的量相同时，所产生的斜坡信号为线性斜坡信号；所述电阻负载两端的电压在单位周期时间内增加的量不同时，所产生的斜坡信号为非线性斜坡信号。4.根据权利要求2所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，当单位周期时间内流向所述电阻负载的电流增加或者减少的电流大小相同时，所产生的斜坡信号为线性斜坡信号；当单位周期时间内流向所述电阻负载的电流增加或者减少的电流大小不同时，所产生的斜坡信号为非线性斜坡信号。5.根据权利要求1所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述斜坡信号电流产生单元为电流舵结构数模转换器。6.根据权利要求1所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述斜坡信号电流产生单元包括：至少一电流源单元和至少一状态存储单元；所述电流源单元彼此并联；所述状态存储单元与所述电流源单元一一对应，并级联连接，所述状态存储单元适于在差分时钟信号驱动下，控制所述电流源的开关信号的逐级传递，从而实现输出端电流的累加或递减，以产生斜坡信号。7.根据权利要求1所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于：所述斜坡信号电流产生单元包括至少一电流源单元，所述电流源单元中的MOS晶体管的宽长比值大小决定流向所述电阻负载的电流大小。8.根据权利要求7所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于：当所述斜坡信号电流产生单元中所述电流源单元对应的MOS晶体管的宽长比越大，所述斜坡信号电流产生单元流向电阻负载的电流越大；当所述斜坡信号电流产生单元中所述电流源单元对应的MOS晶体管的宽长比越小，该斜坡信号电流产生单元流向电阻负载的电流越小。9.根据权利要求6所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述电流源单元和所述状态存储单元之间设置有所述状态存储单元控制的差分开关组，所述差分开关组分别连接所述状态存储单元的输出及其反相的差分输出。10.根据权利要求9所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，相邻的所述状态存储单元分别输入差分时钟信号，或者相同时钟信号；当所述状态存储单元适于在检测到输入的差分时钟信号的变化沿时，输入电平传送至输出端。
11.根据权利要求9所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述状态存储单元还适于在状态控制信号控制下进行复位，或在状态控制信号控制下根据时钟信号的翻转将输出结果逐级传递。12.根据权利要求9所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述状态存储单元的输出端的电平用于控制所述差分开关组，以选择依次打开或者关闭电流源阵列，从而产生斜坡信号。13.根据权利要求6所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所有级联的所述状态存储单元分为N组，包括1组使能状态的所述状态存储单元和N
‑
1组休眠状态的所述状态存储单元。14.根据权利要求13所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，每组所述状态存储单元包含M个状态存储单元级联，当编号为N到编号为N+M
‑
1这一组的状态存储单元工作时，其它组的状态存储单元输出固定值而内部无时钟信号在翻转；其中，M大于等于2。15.根据权利要求6所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述电流源单元的权重大小彼此相同或者彼此不同。16.根据权利要求6所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述电流源阵列中每个电流源单元权重相同时，产生的斜坡信号为线性的斜坡信号；当电流源阵列中每个电流源单元权重不同时，产生的斜坡信号为非线性的斜坡信号。17.根据权利要求1所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述系数控制单元通过产生不同的偏置电压来控制不同斜坡信号电流产生单元的权重系数。18.根据权利要求1或17所述的图像传感器斜坡信号的产生电路，其特征在于，所述系数控制单元包括：镜像输入电流的电流镜像晶体管MN_1、MN_2、
……
、MN_n，以及偏置电压产生晶体管MP_1、MP_2、
……
、MP_n；通...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立新，黄种艺，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：