[發明專利]模擬數字的轉換方法及其相關模擬數字轉換器

有效

• 申請號: 201310530745.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104601173B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 許哲豪
• 申請（專利權）人: 聯詠科技股份有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H04N5/335;H04N5/341
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明公開了一種模擬數字的轉換方法及其相關模擬數字轉換器。所述轉換方法包含有通過一模擬信號對一電容充電，以取樣所述模擬信號的電壓；在所述電容的電壓等于所述模擬信號的電壓時，耦接所述電容以及多個參考電壓至一比較器，以比較所述電容的電壓與所述多個參考電壓并產生一第一比較結果；在所述第一比較結果的狀態改變時，耦接所述電容至一斜波產生器，以比較所述斜波產生器的一斜波信號與一壓差并產生一第二比較結果；在所述第二比較結果的狀態改變時，取得所述斜波信號的一第一電壓值；以及根據所述第一參考電壓以及所述斜波信號的所述第一電壓值，取得所述模擬信號的一數字碼。

技術領域

本發明涉及一種模擬數字轉換的方法及其模擬數字轉換器，尤其涉及一種利用多重參考電壓以及單一斜波產生器實現兩階式模擬數字的轉換方法及其模擬數字轉換器。

背景技術

圖像感應器演變成速度越來越快，且能更精確地捕捉各種實物（例如，可見光，紅外線，...）的圖像。例如，以10M畫素以上捕捉每秒120張圖的手持相機已經成為日常生活商品。同樣地，極快速（每秒10,000張圖）以及超準確的科學感應器以用來發展生命科學、機器人、建筑等。為了市場的需求，不斷改善這些影像，需要從系統的設計和技術創新著手。例如，提高速度和感應器質量，多個整合電路互相堆棧，以實現的簡潔影像器。此外，新的讀出架構開發，以實現更高的讀取速度。然而，這需要模擬數字轉換器（analog-to-digitalconverters，ADC）的設計創新，減少面積和功耗，同時提高速度和分辨率。

隨著集成電路制程技術的進步，模擬數字轉換器輸出的一數字信號的位數越來越高。也就是說，數字信號代表的量值與輸入的模擬信號越來越接近。當然，數字信號的位數提高亦表示模擬數字轉換器的電路復雜度上升、布局面積增加與噪聲抵抗需求提高。下述的專利文件教導模擬數字轉換器及其相關的方法。

美國專利號US20120025062公開一種混合式模擬數字轉換器、一影像感應器以及用來提供多個數字碼的方法。然而，實現所述專利需要大量的電容必須利用較大的像素感應器。因此，難以實現小體積的影像感應器。

IEEE文件“Multiple-Ramp Column-Parallel ADC Architectures for COMSImage Sensor”公開一種影像器，其具有平行處理模擬數字，并根據根據一多重斜波單一斜率模擬數字轉換器。其缺點在于需要多組斜波產生器，導致耗電問題。

歐洲專利號EP1351490公開一種改善讀取電路的影像感應器。以及美國專利號US6670904公開一種用于互補式金屬氧化物半導體的雙斜波模擬數字轉換器。然而，上述專利的實現方式僅局限于一線性法（Linear search）。

發明內容

因此，本發明的主要目的即在于公開一種模擬數字的轉換方法，以達到減省電源消耗以及縮短轉換時間。

本發明公開一種模擬數字的轉換方法。所述轉換方法包含有通過所述模擬信號對一電容充電，以取樣所述模擬信號的電壓；在所述電容的電壓等于所述模擬信號的電壓時，耦接所述電容以及多個參考電壓至一比較器，以比較所述電容的電壓與所述多個參考電壓并產生一第一比較結果；在所述第一比較結果的狀態改變時，耦接所述電容至一斜波產生器，以比較所述斜波產生器的一斜波信號與所述多個參考電壓的一第一參考電壓以及所述電容的電壓間的一壓差并產生一第二比較結果；在所述第二比較結果的狀態改變時，取得所述斜波信號的一第一電壓值；以及根據所述第一參考電壓以及所述斜波信號的所述第一電壓值，取得所述模擬信號的所述數字碼。