[實用新型]模數轉換器和具有其的CMOS圖像傳感器

有效

• 申請號: 201520383551.0
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN204810256U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 裴學用;郭先清;傅璟軍
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本實用新型涉及圖像傳感器技術領域，特別涉及一種模數轉換器以及一種具有模數轉換器的CMOS圖像傳感器。

背景技術

模數轉換器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)是CMOS圖像傳感器(CMOSimagesensors，CIS)中不可或缺的部分。相關的模數轉換器一般可分為三類：芯片級、列并行級和像素級。從速度、噪聲和實現難度等方面綜合考慮，列并行級ADC越來越流行。

在相關技術中，為消除像素單元引起的固定模式噪聲(FixedPatternNoise，FPN)，一般需要采用雙采樣技術，簡單來說要，解析像素單元輸出的兩個信號，兩者之差即是像素單元的真正輸出信號。相關技術提出了兩種模數轉換器電路，以解析像素單元輸出的兩個信號，一種是差分電路，先將像素單元輸出的兩個信號相減，再將相減結構與斜坡信號進行比較，其存在的缺點是，無法消除電路中的固定偏差，對比較器等模擬電路的性能要求高；另一種是分時電路，像素單元輸出的兩個信號分別與斜波信號相比，之后將兩次比較結果相減，其存在的缺點是，結果與像素單元輸出的第一個信號相關，需要針對第一個信號調節斜坡信號的初始電壓，增加了電路難度。因此，相關技術存在改進的需要。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種模數轉換器，能夠有效消除固定偏差，并且轉換結果與像素單元輸出的第一個信號無關。

本實用新型還提出了一種具有模數轉換器的CMOS圖像傳感器。

為達到上述目的，本實用新型一方面提出了一種模數轉換器，包括：用于輸出第一斜坡信號和第二斜坡信號的斜坡發生器；比較單元，所述比較單元包括第一電容、第二電容、第一復位開關、第二復位開關和比較器，所述第一電容連接在所述比較器的負輸入端與像素單元的輸出端之間，所述第二電容連接在所述比較器的正輸入端與所述斜坡發生器的輸出端之間，所述第一復位開關連接在所述比較器的負輸入端與所述比較器的第一輸出端之間，所述第二復位開關連接在所述比較器的正輸入端與所述比較器的第二輸出端之間，所述第一復位開關和所述第二復位開關在所述斜坡發生器輸出所述第二斜坡信號前先閉合進行復位后打開，所述比較單元對所述像素單元輸出的第一電壓和第一斜坡信號電壓進行比較，并對所述第一電壓和第二斜坡信號電壓進行比較，以及對所述像素單元輸出的第二電壓和所述第二斜坡信號電壓進行比較；計數器，所述計數器與所述比較器的第一輸出端相連，所述計數器在所述比較單元對所述第一電壓和所述第二斜坡信號電壓進行比較時進行第一次計數以獲得第一計數結果，并在所述比較單元對所述像素單元輸出的第二電壓和所述第二斜坡信號電壓進行比較時進行第二次計數以獲得第二計數結果，其中，將所述第二計數結果減去所述第一計數結果以對所述像素單元的輸出信號進行轉換。

根據本實用新型提出的模數轉換器，比較單元對像素單元輸出的第一電壓和第一斜坡信號電壓進行比較，并對第一電壓和第二斜坡信號電壓進行比較，以及對像素單元輸出的第二電壓和第二斜坡信號電壓進行比較，計數器在比較單元對第一電壓和第二斜坡信號電壓進行比較時進行第一次計數以獲得第一計數結果，并在比較單元對像素單元輸出的第二電壓和第二斜坡信號電壓進行比較時進行第二次計數以獲得第二計數結果，并將第二計數結果減去第一計數結果以對像素單元的輸出信號進行轉換，從而能夠有效消除固定偏差，并且轉換結果與像素單元輸出的第一個信號無關。

具體地，所述第一計數結果完成對所述第二斜坡信號電壓與所述第一斜坡信號電壓之間第一壓差的轉換，所述第二計數結果完成對所述第一壓差與第二壓差之和的轉換，其中，所述第二壓差為所述第二電壓與所述第一電壓之間的差值。

進一步地，所述的模數轉換器還包括用于鎖存所述計數器的計數結果的鎖存器，所述鎖存器通過第三開關與所述計數器相連。

具體地，當所述模數轉換器為N位模數轉換器時，所述計數器為N+1位計數器且第N+1位為符號位，其中，N為大于1的整數。

其中，所述N+1位計數器包括N+2個D觸發器。

為達到上述目的，本實用新型另一方面提出了一種CMOS圖像傳感器，包括：所述的模數轉換器。

根據本實用新型提出的CMOS圖像傳感器，通過上述的模數轉換器，能夠有效消除固定偏差，并且轉換結果與像素單元輸出的第一個信號無關。

附圖說明

圖1是根據本實用新型實施例的模數轉換器的結構示意圖；