[發明專利]利用電阻結構的斜坡信號發生器

有效

• 申請號: 201611127700.2
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106788345B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 何學紅;張遠;董林妹
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H03K4/08
• 分類號: H03K4/08
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明提供了一種利用電阻結構的斜坡信號發生器，包括：移位寄存器模塊、移位寄存器控制模塊、電阻陣列、開關以及模擬電壓緩沖器；其中，電阻陣列與開關一一對應連接，移位寄存器模塊控制各個開關的啟閉，移位寄存器控制模塊向移位寄存器模塊發送動作執行信號；移位寄存器控制模塊的啟閉由時鐘信號和開始信號來控制；將開關導通的連線均連接至一節點，該節點與模擬電壓緩沖器的輸入端相連，模擬電壓緩沖器的輸出端向外輸出電壓信號，本發明的電路結構簡單，節省面積，避免了相鄰選通信號間的交疊以及輸出電壓的毛刺，提高了輸出斜坡電壓信號的精度，且選通信號的路徑延時較短，速度更快，輸入信號較少，控制簡單，使用靈活，方便輸出的臺階數。

技術領域

本發明涉及圖像傳感器技術領域，具體涉及一種利用電阻結構的斜坡信號發生器。

背景技術

斜坡信號發生器在現在的集成電路芯片中應用較多，其主要應用在模擬電路中，例如Σ-ΔADC、積分型ADC中，特別是積分型ADC中，斜坡信號發生器輸出的斜坡信號作為ADC的參考電壓，其精度決定了整個ADC的精度，所以，高精度的斜坡信號發生器是模擬電路設計中的一個很重要的模塊。

傳統的斜坡信號發生器主要有數字模擬轉換器(DAC)結構和積分器結構。積分器結構包括電阻電容(RC)結構和開關電容結構，RC結構需要消耗較大的面積，其輸出斜坡信號的斜率受電阻和電容的絕對值的影響，因而芯片間差異較大，開關電容結構容易受電荷注入、時鐘饋通等非理想因素影響。DAC電路包括電阻結構、電容結構、電流舵結構，電容結構DAC需要消耗較大的面積，電流舵結構DAC在需要做到高精度時也需要消耗較大的面積和功耗，電阻串結構DAC相對來說結構簡單，精度較高。

電阻串結構的DAC電路單調性較好，且電阻相對于電容來說消耗的面積更小。本發明是在傳統的電阻串結構的DAC電路的基礎上做了改進，為簡單起見，下面的說明主要以3bit的DAC結構為例說明。圖1和圖2所示分別為兩種傳統的電阻串結構的DAC電路結構。如圖1所示，該DAC電路在電阻串上產生不同的電壓，然后通過三級開關選通一個電壓，該電壓經模擬緩沖電路后輸出，輸入控制碼b2b1b0依次從全0變化至全1，則可輸出斜坡電壓信號，但該電路由于電壓節點至模擬緩沖器輸入端的路徑較長，寄生電阻電容較大，因而該結構的速度收到很大限制，另外，由于輸入碼變化時不可能完全同步，所以可能會出現兩個電壓節點短暫短接的可能，這樣會造成輸出電壓較大的毛刺，影響了輸出信號的精度。圖2所示電阻串DAC結構中將圖1中所示的三級開關減少至一個開關，并使用譯碼器對輸入數字碼進行譯碼，替代開關網絡，使寄生電阻和寄生電容顯著降低，轉換速度得到明顯改善，但這種結構仍然可能會使輸出出現毛刺，且當需要的臺階增多時，譯碼器結構更加復雜，另外，當需要的臺階不是2N(N為整數)時，譯碼器結構會更加復雜。

如何在電阻串結構DAC實現的斜坡發生器的基礎上，改進結構和電路，解決掉以上提到的一些問題，對于高精度斜坡發生器的實現很重要。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種利用電阻結構的高精度斜坡信號發生器。

為了達到上述目的，本發明提供了一種一種斜坡信號發生器，包括：移位寄存器模塊、移位寄存器控制模塊、電阻陣列、開關以及模擬電壓緩沖器；其中，電阻陣列與開關一一對應連接，移位寄存器模塊控制各個開關的啟閉，移位寄存器控制模塊向移位寄存器模塊發送動作執行信號；移位寄存器控制模塊的啟閉由時鐘信號和開始信號來控制；將開關導通的連線均連接至一節點(V-SEL)，該節點與模擬電壓緩沖器的輸入端相連，模擬電壓緩沖器的輸出端向外輸出電壓信號。

優選地，所述動作執行信號包括斜坡開始信號(ST)，復位信號(RST)，第一時鐘信號(CKS1)，第一時鐘信號的反相第二時鐘信號(CKS2)，第二時鐘信號的反相偶數單元選通信號(CK-EVEN)和奇數單元選通信號(CK-ODD)。

優選地，所述移位寄存器模塊由多個單元級聯而成，級聯的單元的個數由所需的電壓臺階的個數決定。