时间至数字转换器制造技术

公开了一种时间至数字转换器电路(700、700)，该时间至数字转换器电路包括连接以形成延迟线(815)的多个延迟级(810

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时间至数字转换器


[0001]本公开属于时间至数字转换器领域，并且具体地涉及用于飞行时间传感器的时间至数字转换器电路。

技术介绍

[0002]诸如智能电话和平板设备之类的设备可以实现飞行时间传感器，以用于检测到目标的距离。距离的这种确定可以是有用的，例如，用于准确地调整在设备上实现的相机的焦点，以便能够对距相机一定距离范围处的目标进行聚焦成像。
[0003]飞行时间传感器可以使用被配置为朝向目标发射辐射的一个或多个辐射发射元件来实现。这种飞行时间传感器还可以实现用于检测从目标反射的辐射的一个或多个辐射敏感元件。飞行时间测量(例如，从辐射发射元件发射的辐射在辐射敏感元件处被接收的往返时间)可以指示到目标的距离。
[0004]为了准确地确定到目标的距离，飞行时间的精确和准确测量是必要的。一些飞行时间传感器实现用于检测反射辐射的单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列。此类飞行时间传感器可实现用于指示由SPAD阵列在特定时间段内检测到的反射辐射的强度的电路。
[0005]一些这样的飞行时间传感器实现时间至数字转换器，其可以被配置为提供经过时间的数字表示，并且在一些情况下可以用于形成基于直方图的飞行时间传感器。
[0006]来自时间至数字转换器的经过时间的数字表示中的任何误差可能影响到目标的距离的确定的准确性。已知时间至数字转换器表现出差分非线性误差，其可以至少部分地由设备之间的失配、传播延迟和实现时间至数字转换器的电路内的其他布局相关效应引起。
[0007]为了解决这些问题，一些现有技术的时间至数字转换器已经使用大型设备来实现，以减少设备失配的影响。然而，这样的大设备可能增加整体晶粒(die)尺寸，从而招致成本并增加功耗。其他现有技术解决方案可能需要复杂的电路或数据的高级后处理，以尝试校正或补偿可能由于设备失配而引起的误差。
[0008]因此，期望提供一种适用于飞行时间传感器的准确、低成本和低复杂度的时间至数字转换器。此外，还期望提供一种减少这种时间至数字转换器中的误差的方法。
[0009]因此，本公开的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻现有技术的上述缺点中的至少一个。

技术实现思路

[0010]本公开属于时间至数字转换器领域，并且具体地涉及用于飞行时间传感器的时间至数字转换器，该飞行时间传感器诸如用于确定到基于相机的设备(诸如智能电话等)中的目标的距离的那些时间至飞行时间传感器。
[0011]根据本公开的第一方面，提供了一种时间至数字转换器电路，包括：连接以形成延迟线的多个延迟级；多个事件计数器；编码器电路，用于触发延迟线；以及分仓(binning)电
路，用于将事件与来自多个事件计数器的事件计数器相关联。编码器电路被配置为顺序地触发多个延迟级中的不同延迟级。分仓电路基于来自延迟线的信号选择事件计数器。有利地，顺序地触发多个延迟级中的不同延迟级避免了连续地将相同的延迟级与相同的事件计数器相关联。因此，可能由于时间至数字转换器内的组件之间的失配引起的系统误差(其可以表现为时间至数字转换器的性能中的差分非线性)可以通过跨多个事件计数器对此类误差的影响求平均来减轻。
[0012]编码器电路可以被配置为生成相对于延迟线的第一级的第一偏移。第一偏移可对应于对延迟线的触发的入口点。
[0013]有利地，这种编码器提供了一种补充现有的基于延迟线的时间至数字转换器电路的手段，而不需要大量的重新设计。也就是说，现有的基于延迟线的时间至数字转换器电路的绝大多数电路可以保持不变，只有延迟线的触发电路需要修改以实现编码器。
[0014]此外，这种编码器可以完全使用数字电路来实现，而不需要添加或修改任何模拟电路。这样，编码器电路可以容易地适用于不同的技术节点并且可移植到不同的技术节点。
[0015]编码器电路可包括被配置为将来自计数器的输出转换成对应于第一偏移的数据的独热码转换器(one
‑
hot converter)。例如，独热码转换器可为一元或二元至独热码转换器。例如，计数器可以是二元计数器，并且转换器可以是二元至独热码转换器。
[0016]分仓电路可包括解码器电路，用于生成用于偏移事件计数器的选择的第二偏移。
[0017]编码器电路可被配置为将数据提供到解码器电路。例如，编码器电路可被配置为将计数器的输出提供到解码器电路。第二偏移可以用于补偿第一偏移。与第一偏移相比，第二偏移可以具有相同的幅度但符号相反，例如，对于+31的第一偏移，第二偏移可以是
‑
31。
[0018]解码器可以包括多路复用器电路，其被配置为将检测到的事件与多个事件计数器中的任何事件计数器相关联。多路复用器电路系统的配置可对应于第二偏移。
[0019]分仓电路可包括温度计(thermometer)至独热码转换器，其被配置为将来自延迟线的信号转换成用于选择单个事件计数器的信号。例如，分仓电路可包括被配置为将来自延迟线的信号转换成用于选择单个事件计数器的信号的一元码至独热码转换器。
[0020]多个事件计数器可以被配置为对应于直方图存储器。每个事件计数器可以包括纹波计数器，例如n位纹波计数器。
[0021]每个延迟级可以包括被配置为接收调节电流的延迟元件。延迟元件的定时可以取决于调节电流。
[0022]根据本专利技术的第二方面，提供了一种飞行时间传感器，包括：单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列；以及至少一个根据第一方面的时间至数字转换器电路。SPAD的阵列耦合到至少一个时间至数字转换器电路，并且至少一个时间至数字转换器电路被配置为将SPAD事件与来自多个事件计数器的事件计数器相关联。
[0023]飞行时间传感器可以包括多个时间至数字转换器电路；以及全局延迟锁定环(global delay
‑
locked loop，DLL)，其被配置为向多个时间至数字转换器电路中的每一个提供控制电流。每个延迟级的传播延迟可以由控制电流限定。
[0024]根据本专利技术的第三方面，提供了一种装置，包括：根据第二方面的飞行时间传感器；相机；以及耦合到飞行时间传感器和相机的处理电路。处理电路可以被配置为响应于由飞行时间传感器确定的到目标的距离来调节相机的焦点和/或调整由相机拍摄的图像。
[0025]该装置可以是以下之一：智能电话；蜂窝电话；平板电脑；膝上型电脑等。
[0026]根据本专利技术的第四方面，提供了一种减少时间至数字转换器电路中的误差的方法，时间至数字转换器电路包括延迟线、分仓电路和多个事件计数器，其中该方法包括：
[0027]配置用于延迟线的触发器以顺序地触发延迟线的不同延迟级；以及
[0028]配置分仓电路以基于来自延迟线的信号从多个事件计数器中选择事件计数器。
[0029]该方法可以包括配置解码器电路以生成用于偏移对事件计数器的选择的偏移的步骤。
[0030]以上
技术实现思路
旨在仅仅是示例性的而非限制性的。本公开包括单独或以各种组合的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种时间至数字转换器电路(700，800)，包括：多个延迟级(810
‑
N)，所述多个延迟级(810
‑
N)连接以形成延迟线(815)；多个事件计数器(860
‑
N)；编码器电路(890)，用于触发所述延迟线；以及分仓电路(845)，用于将事件与来自多个事件计数器的事件计数器相关联，其中所述编码器电路被配置为顺序触发所述多个延迟级中的不同延迟级，并且其中所述分仓电路基于来自所述延迟线的信号选择所述事件计数器。2.根据权利要求1所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述编码器电路(890)被配置为生成相对于所述延迟线(815)的第一级的第一偏移，所述第一偏移对应于对所述延迟线的触发的入口点。3.根据权利要求2所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述编码器电路(890)包括独热码转换器(920)，所述独热码转换器(920)被配置为将来自计数器(910)的输出转换为对应于所述第一偏移的数据。4.根据任一前述权利要求所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述分仓电路(845)包括解码器电路(895)，所述解码器电路(895)用于生成用于偏移对事件计数器(860
‑
N)的选择的第二偏移。5.根据权利要求4所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述编码器电路(890)被配置为向所述解码器电路(895)提供数据，使得所述第二偏移用于补偿所述第一偏移。6.根据权利要求4或5所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述解码器电路(895)包括多路复用器电路，所述多路复用器电路被配置为将检测到的事件与所述多个事件计数器(860
‑
N)中的任何事件计数器相关联。7.根据任一前述权利要求所述的时间至数字转换器电路(700，800)，其中所述分仓电路(845)包括温度计至独热码转换器(835)，所述温度计至独热码转换器(835)被配置为将来自所述延迟线(815)的信号转换为用于选择单个事件计数器(860
‑
N)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：ams国际有限公司，
类型：发明
国别省市：