[發明專利]具有數字雙采樣功能的單斜式模數轉換器、芯片及終端

有效

• 申請號: 201611269169.2
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106656185B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 林升;白云芳
• 申請（專利權）人: 唯捷創芯(天津)電子技術股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/12
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;杜梁緣

本發明公開了一種具有數字雙采樣功能的單斜式模數轉換器、芯片及終端。在該單斜式模數轉換器中，第一采樣開關連接在模擬信號輸入端和第一采樣電容的第一極板之間，第二采樣開關連接在高基準電壓和第一采樣電容的第一極板之間；斜坡發生器的斜坡信號輸出端連接第二采樣電容的第一極板；第一采樣電容和第二采樣電容的第二極板分別連接差分比較器的負、正輸入端；差分比較器的負、正輸入端分別通過比較器復位開關連接到差分比較器的正、負輸出端；同時，差分比較器的正、負輸出端分別連接鎖存器的正、負輸入端；鎖存器的輸出信號連接計數器的使能端，計數器輸出的數字信號為單斜式模數轉換器的模數轉換結果。

技術領域

本發明涉及一種單斜式模數轉換器，尤其涉及一種具有數字雙采樣功能的單斜式模數轉換器，同時也涉及采用該單斜式模數轉換器的集成電路芯片及相應的通信終端，屬于模擬集成電路技術領域。

背景技術

模數轉換電路的作用在于將傳感器感知到的模擬信號轉換為數字信號，以便后續的數字信號處理電路進行處理和存儲。它是連接模擬信號與數字信號的關鍵電子電路之一，被廣泛應用在各種模擬信號傳感器中。

單斜式模數轉換器是一種結構簡單、可靠性高且具有中等精度和中等轉換速度的模數轉換器，因其結構特點被廣泛應用在多傳感器并行傳感系統中，例如圖像傳感器芯片等?，F有技術中提供的單斜式模數轉換器的結構通常如圖1所示，其主要由比較器、脈沖鎖存器、寄存器、計數器和斜坡發生器等電路組成。它的工作過程如下：首先采樣輸入的模擬信號，同時計數器開始計數，比較器對斜坡發生器輸出的斜坡信號與輸入的模擬信號進行比較，當斜坡信號大于輸入信號時，比較器輸出將會出現上升沿翻轉，脈沖鎖存器將此上升沿轉換為一個脈沖，這個脈沖控制寄存器將此時計數器輸出的數字編碼進行保存，該數字編碼即為單斜式模數轉換器對模擬輸入信號的量化結果。

在傳統的圖像傳感器芯片中，斜坡發生器和計數器電路屬于列共享電路，而比較器、脈沖鎖存器和寄存器是每列獨立的電路。因此，比較器和斜坡發生器共同決定了模數轉換器的線性度。在多模擬量模數轉換應用中，斜坡發生器可以共用，這樣大幅降低了模數轉換的非一致性，例如當單斜式模數轉換器充當圖像傳感器中列并行模數轉換器時。在這種情況下，比較器的性能成為影響模數轉換結果一致性的關鍵因素。

在現有技術中，消除這一影響的主要辦法就是單純提升比較器的性能，例如提升比較器的增益和帶寬等，但這樣勢必提升了比較器的復雜度以及對芯片面積和功耗的消耗。

在申請號為201610402539.9的中國專利申請中，中國科學院微電子研究所提供了一種具有誤差自動校正的單斜式模數轉換器電路。該電路包含檢測子系統和模數量化子系統。檢測子系統包括可調基準電壓產生電路、比較器、開關電容減法電路、循環模數轉換器、譯碼器。利用可調基準電壓產生電路、斜坡信號和比較器直接實現對于誤差方向的判斷，進而確定斜坡起始信號的調整方向；通過開關電容減法電路、循環模數轉換器和譯碼器直接量化誤差的大小，從而確定斜坡起始信號需要被調整的值。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種具有數字雙采樣功能的單斜式模數轉換器。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種采用該單斜式模數轉換器的集成電路芯片及相應的通信終端。

為實現上述發明目的，本發明采用下述的技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種具有數字雙采樣功能的單斜式模數轉換器。它包括兩個采樣開關、兩個采樣電容、差分比較器、鎖存器、計數器、斜坡發生器和比較器復位開關；其中，

第一采樣開關連接在所述單斜式模數轉換器的模擬信號輸入端和第一采樣電容的第一極板之間，第二采樣開關連接在所述單斜式模數轉換器的高基準電壓和第一采樣電容的第一極板之間；

所述斜坡發生器的斜坡信號輸出端連接第二采樣電容的第一極板；