[發明專利]圖像傳感器的列并行單斜率ADC的數字校準的自動偏移調整

有效

• 申請號: 201210087581.8
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102811059B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 杰夫·雷辛斯基;王洪規;一兵·米歇爾·王;李湘洙
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H04N5/365;H04N5/3745
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 郭放,許偉群

技術領域

本發明的一些實施例總體而言涉及處理信號，更具體而言涉及一種用于列并行單斜率模數轉換器(ADC)的數字校準的方法和系統。

背景技術

隨著計算機和處理器變得越來越強大，在數字領域將進行越來越多的信號處理。數字信號處理可以執行復雜的操作以將輸入數據控制得與現實中的模擬信號近似，并且可以實時執行操作，或者可以儲存數字數據以供將來處理。由于現實中的信號以模擬信號存在，因此需要將這些模擬信號轉換成等效的數字信號。

模數轉換器(ADC)用于許多應用中，諸如，例如轉換工業應用中的模擬控制信號、音樂中的音頻信號、數碼相機中的攝影圖像、和數碼攝影機中的視頻圖像。與眾多的電路一樣，由于針對不同的限制來做出折中所以ADC具有許多不同的類型。諸如“快閃”ADC的一些ADC由于每個額外的比特要求比較器的數量加倍，因此在電路和布局空間方面相對昂貴且因而在分辨率上有限制，但其轉換速度很快。諸如斜坡ADC的其他ADC可能相對簡單，但轉換時間長。并且，隨著分辨率數的增加，轉換時間也將增加。

因此，具體應用需要考慮各種限制，并確定何種設計最佳地實現其目的。然而，選擇特定的設計并且可能地對其進行修改以改進其設計，可能還是存在某些需要克服的挑戰。

對于高分辨率和高速成像而言，列并行ADC結構已成為CMOS圖像傳感器中最廣泛使用的ADC。實現CMOS圖像傳感器的良好性能的一個主要挑戰是有效地降低列固定模式噪聲(CFPN)。

通過結合附圖將根據現有方法和傳統方法的系統與本申請余下所列舉的本發明的一些方面進行比較，本領域技術人員將清楚現有方法和傳統方法的進一步限制和不足。

發明內容

本發明的某些實施例提供了一種使用模數轉換器(ADC)的方法，所述方法包括：在校準周期期間，在自動歸零時間段期間將自動歸零電壓施加到所述ADC中的比較器的第一輸入和第二輸入。在所述自動歸零時間段結束時將第一校準電壓增加到所述第二輸入，然后確定在所述自動歸零時間段結束時所述第二輸入處的電壓與能夠在所述ADC的校準階段期間在所述第二輸入處確定的最大電壓差之間的差值電壓。確定大于所述差值電壓的校準偏移電壓，以及通過將所述第一校準電壓減少所述校準偏移電壓來產生第二校準電壓，其中，在轉換周期期間將所述第二校準電壓施加到所述第二輸入。

從以下的說明書和附圖中將完全理解本發明的這些及其他優點、方面和新穎特征，以及本發明所示實施例的細節。

附圖說明

圖1A是可以用于本發明的一個實施例的用于模數轉換的示例性系統的框圖。

圖1B是可以用于本發明的一個實施例的用于模數轉換的示例性系統的框圖。

圖2是根據本發明的一個實施例的用于列并行模數轉換器的示例性系統的框圖。

圖3是根據本發明的一個實施例的用于模數轉換的示例性系統的框圖。

圖4是根據本發明的一個實施例的用于模數轉換的示例性系統的框圖。

圖5是根據本發明的一個實施例的示例性比較器結構的框圖。

圖6是根據本發明的一個實施例的用于模數轉換系統的示例性系統的電路圖。

圖7是示出根據本發明的一個實施例的用于列并行ADC中的比較器的校準過程的時序圖。

圖8至圖9是示出根據本發明的一個實施例的提供有解決方案的非理想情況的時序圖。

圖10A至圖10B是示出根據本發明的一個實施例的用于為參照圖8至圖9所描述的問題提供解決方案的、施加到比較器的輸入電壓的電路圖。

圖11至圖12是示出根據本發明的一個實施例的針對參照圖8至圖9所描述的問題的解決方案的時序圖。

圖13是示出根據本發明的一個實施例的用于列并行ADC中的比較器的校準過程的時序圖。

圖14至圖15是示出根據本發明的一個實施例的提供有解決方案的非理想情況的時序圖。

圖16至圖17是示出根據本發明的一個實施例的針對參照圖14至圖15所描述的問題的解決方案的時序圖。

具體實施方式

下面將參照附圖詳細描述本發明的實施例，使得本領域技術人員能夠容易地實施本發明的范圍。

本發明的某些實施例可以提供用于校準列并行模數轉換器(ADC)的方法和系統。

圖1A是可以用于本發明的一個實施例的用于模數轉換和數模轉換的示例性系統的框圖。參見圖1A，示出了用于處理輸入數據的電路的一部分，包括ADC陣列110、處理器120和控制邏輯130。