本发明专利技术提供一两步式单斜坡模数转换器，包括：斜坡发生器，用于产生下降和上升斜坡电压；选通开关，输入端连接斜坡发生器的输出端，用于在开关控制信号的控制下选择接入下降或上升斜坡电压；比较器，第一输入端连接选通开关的输出端，第二输入端连接像素电压，用于比较接入电压和像素电压并输出比较结果；存储器，连接比较器的比较输出端，用于在粗量化阶段，根据比较结果存储最高位的值；数字控制逻辑模块，连接存储器的输出端，用于根据最高位的值产生开关控制信号以选通选通开关；计数器，连接比较器的比较输出端，用于在细量化阶段，根据比较结果进行剩余位的量化计数。通过本发明专利技术解决了现有两步SSADC存在的面积和功耗增加的问题。
1、列并行的单斜坡模数转换器(single slope adc，ss adc)具有电路结构简单、噪声低、面积小和功耗低等一系列优点，但是其a/d转换速度较慢，每n位a/d转换需要2n个时钟周期，这制约了cmos图像传感器(cis)的读出速度，限制了cis分辨率和帧率的提升。
2、为了提高ss adc的读出速度，提出了两步ss adc的概念，传统的两步ss adc量化过程如图1所示。整个a/d转换过程被分为粗量化和细量化两个阶段，首先量化高c位(高c位和低f位可设定，例如11位的adc，一般选择高c位为3位，低f位为8位)，对应的量化步长δvc为vref/2c，粗量化将量化范围vref分成了2c个电压区间。根据粗量化结果，可以确定输入信号所属电压范围，之后选择合适的细量化信号接入比较器，完成低f位的量化，细量化对应的量化步长δvf为(vref/2c)/2f。因此，对于n位分辨率，两步ss adc只需要(2c+2f)个时钟周期，其中n＝c+f。
3、两步ss adc可以大幅度提高a/d转换速度，但是由于粗量化将量化范围vref分成了2c个电压区间，使得传统的两步ss adc需要2c个斜坡发生器进行细量化(粗量化可以复用细量化的斜坡发生器)，一般情况下粗量化会设计为3bit，也即需要8个斜坡发生器，而8个斜坡发生器会显著增加cis的面积和功耗，另外，多个斜坡之间斜率的不匹配会导致线性度的下降。
r/>技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种两步式单斜坡模数转换器、读出电路、图像系统及方法，用于解决现有两步ss adc因斜坡发生器数量较多导致cis的面积和功耗增加的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种两步式单斜坡模数转换器，所述两步式单斜坡模数转换器包括：
3、斜坡发生器，用于根据斜坡控制信号产生下降斜坡电压和上升斜坡电压并输出；
4、选通开关，输入端连接所述斜坡发生器的输出端，用于在开关控制信号的控制下，选择接入所述下降斜坡电压或所述上升斜坡电压；
5、比较器，第一输入端连接所述选通开关的输出端，第二输入端连接像素电压，用于比较所述第一输入端的接入电压和所述像素电压并输出比较结果；
6、存储器，连接所述比较器的比较输出端，用于在粗量化阶段，根据所述比较结果存储最高位的值；
7、数字控制逻辑模块，连接所述存储器的输出端，用于根据所述最高位的值产生所述开关控制信号以选通所述选通开关；
8、计数器，连接所述比较器的比较输出端，用于在细量化阶段，根据所述比较结果进行剩余位的量化计数。
9、可选地，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
10、第一耦合电容，连接于所述选通开关的输出端和所述比较器的第一输入端之间；
11、第二耦合电容，连接于所述像素电压和所述比较器的第二输入端之间。
12、可选地，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
13、第一清零开关，连接于所述比较器的第一输入端和第一输出端之间，并受控于第一清零控制信号；
14、第二清零开关，连接于所述比较器的第二输入端和第二输出端之间，并受控于第二清零控制信号。
15、可选地，所述斜坡发生器采用电流舵式数模转换器实现。
16、可选地，所述斜坡发生器包括：m组电流控制单元、第一负载电阻及第二负载电阻，其中，m组所述电流控制单元的电路结构均包括：电流源、第一控制开关及第二控制开关；
17、所述电流源的电源端连接电源电压，所述电流源的输入端连接偏置电压，所述电流源输出端连接所述第一控制开关的第一端及所述第二控制开关的第一端，所述第一控制开关的第二端通过所述第一负载电阻接地并产生所述下降斜坡电压，所述第二控制开关的第二端通过所述第二负载电阻接地并产生所述上升斜坡电压，所述第一控制开关受控于所述斜坡控制信号，所述第二控制开关受控于所述斜坡控制信号的反相信号；其中，m为大于1的正数。
18、可选地，所述存储器为1位存储器，所述计数器为(n-1)位计数器，其中，n为所述两步式单斜坡模数转换器的分辨率。
19、可选地，所述数字控制逻辑模块还用于产生所述斜坡控制信号。
20、本专利技术还提供一种读出电路，所述读出电路包括：如上任一项所述的两步式单斜坡模数转换器。
21、本专利技术还提供一种图像系统，所述图像系统包括：如上所述的读出电路。
22、本专利技术还提供一种如上任一项所述的两步式单斜坡模数转换器的转换方法，所述转换方法包括：
23、初始阶段，基于所述斜坡控制信号将所述下降斜坡电压的值设为vref，并将所述上升斜坡电压的值设为0；
24、粗量化阶段，基于所述斜坡控制信号将所述下降斜坡电压的值由vref降至1/2vref，并将所述上升斜坡电压的值由0升至1/2vref；同时，基于所述开关控制信号控制所述选通开关接入所述下降斜坡电压；
25、比较所述像素电压vpix和所述下降斜坡电压，若vpix<1/2vref，则将最高位msb置为第一标记位，并基于所述开关控制信号控制所述选通开关维持接入所述下降斜坡电压，若vpix>1/2vref，则将msb置为第二标记位，并基于所述开关控制信号控制所述选通开关切换接入所述上升斜坡电压；
26、细量化阶段，基于所述斜坡控制信号控制所述下降斜坡电压的值逐渐下降或控制所述上升斜坡电压的值逐渐上升，并对剩余位进行量化，以得到所有位的量化结果。
27、本专利技术还提供一种如上任一项所述的两步式单斜坡模数转换器的转换方法，所述转换方法包括：
28、初始阶段，基于所述斜坡控制信号将所述上升斜坡电压的值设为0，并将所述下降斜坡电压的值设为vref；
29、粗量化阶段，基于所述斜坡控制信号将所述上升斜坡电压的值由0升至1/2vref，并将所述下降斜坡电压的值由vref降至1/2vref；同时，基于所述开关控制信号控制所述选通开关接入所述上升斜坡电压；
30、比较所述像素电压vpix和所述上升斜坡电压，若vpix<1/2vref，则将最高位msb置为第一标记位，并基于所述开关控制信号控制所述选通开关切换接入所述下降斜坡电压，若vpix>1/2vref，则将msb置为第二标记位，并基于所述开关控制信号控制所述选通开关维持接入所述上升斜坡电压；
31、细量化阶段，基于所述斜坡控制信号控制所述下降斜坡电压的值逐渐下降或控制所述上升斜坡电压的值逐渐上升，并对剩余位进行量化，以得到所有位的量化结果。
32、可选地，所述像素电压包括图像电压和/或复位电压。
33、可选地，当所述像素电压包括所述图像电压和所述复位电压时，基于所述上升斜坡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器包括：
2.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
3.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
4.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述斜坡发生器采用电流舵式数模转换器实现。
5.根据权利要求4所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述斜坡发生器包括：M组电流控制单元、第一负载电阻及第二负载电阻，其中，M组所述电流控制单元的电路结构均包括：电流源、第一控制开关及第二控制开关；
6.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述存储器为1位存储器，所述计数器为(N-1)位计数器，其中，N为所述两步式单斜坡模数转换器的分辨率。
7.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述数字控制逻辑模块还用于产生所述斜坡控制信号。
8.一种读出电路，其特征在于，所述读出电路包括：如权利要求1-7任一项所述的两步式单斜坡模数转换器。
9.一种图像系统，其特征在于，所述图像系统包括：如权利要求8所述的读出电路。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的两步式单斜坡模数转换器的转换方法，其特征在于，所述转换方法包括：
11.一种如权利要求1-7任一项所述的两步式单斜坡模数转换器的转换方法，其特征在于，所述转换方法包括：
12.根据权利要求10或11所述的转换方法，其特征在于，所述像素电压包括图像电压和/或复位电压。
13.根据权利要求12所述的转换方法，其特征在于，当所述像素电压包括所述图像电压和所述复位电压时，基于所述上升斜坡电压或所述下降斜坡电压量化所述复位电压，或者，基于所述上升斜坡电压和所述下降斜坡电压分别量化所述复位电压，并基于所述图像电压的量化结果选择所述复位电压的量化结果，以进行相关双采样获取图像信号。
...
【技术特征摘要】
1.一种两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器包括：
2.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
3.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述两步式单斜坡模数转换器还包括：
4.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述斜坡发生器采用电流舵式数模转换器实现。
5.根据权利要求4所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述斜坡发生器包括：m组电流控制单元、第一负载电阻及第二负载电阻，其中，m组所述电流控制单元的电路结构均包括：电流源、第一控制开关及第二控制开关；
6.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述存储器为1位存储器，所述计数器为(n-1)位计数器，其中，n为所述两步式单斜坡模数转换器的分辨率。
7.根据权利要求1所述的两步式单斜坡模数转换器，其特征在于，所述数字控制逻辑模...
【专利技术属性】
技术研发人员：衡佳伟，陈鹏，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。