[發明專利]一種寬動態范圍高精度的像素級時間幅度轉換器

有效

• 申請號: 201710750704.4
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107367926B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 唐鶴;鄭炯衛;何生生;彭傳偉;楊磊;劉增鑫;甄少偉;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種寬動態范圍高精度的像素級時間幅度轉換器，包括多個像素模塊組成的像素陣列和斜坡信號產生模塊，其特征在于，所述時間幅度轉換器還包括三角波信號產生模塊，

所述斜坡信號產生模塊用于產生斜坡信號(RAMP)并輸出到所述像素模塊的第一輸入端，所述三角波信號產生模塊用于產生三角波信號(TRIANGLE)并輸出到所述像素模塊的第二輸入端，所述像素模塊用于采樣并得到斜坡電壓和三角波電壓；

所述像素模塊包括第一源隨器、第二源隨器、第一開關(S1)、第二開關(S2)、第一電容(C1)和第二電容(C2)，

所述第一源隨器的輸入端作為所述像素模塊的第一輸入端，第一開關(S1)和第一電容(C1)串聯，其串聯點作為所述像素模塊的第一輸出端輸出所述斜坡電壓，第一開關(S1)的另一端接所述第一源隨器的輸出端，第一電容(C1)的另一端接地；

所述第二源隨器的輸入端作為所述像素模塊的第二輸入端，第二開關(S2)和第二電容(C2)串聯，其串聯點作為所述像素模塊的第二輸出端輸出所述三角波電壓，第二開關(S2)的另一端接所述第二源隨器的輸出端，第二電容(C2)的另一端接地。

2.根據權利要求1所述的寬動態范圍高精度的像素級時間幅度轉換器，其特征在于，所述第一源隨器和第二源隨器為n型源隨器，

所述第一源隨器包括第一NMOS管(MN1)和第一電流源(IB1)，所述第一NMOS管(MN1)的柵極作為所述第一源隨器的輸入端，其漏極接電源電壓，其源極作為所述第一源隨器的輸出端并通過第一電流源(IB1)后接地；

所述第二源隨器包括第二NMOS管(MN2)和第二電流源(IB2)，所述第二NMOS管(MN2)的柵極作為所述第二源隨器的輸入端，其漏極接電源電壓，其源極作為所述第二源隨器的輸出端并通過第二電流源(IB2)后接地。

3.根據權利要求1所述的寬動態范圍高精度的像素級時間幅度轉換器，其特征在于，所述斜坡信號產生模塊包括第一運算放大器(AMP1)、第二運算放大器(AMP2)、第三電容(C3)、第三開關(S3)、第四開關(S4)和第三電流源(IB3)，

第一運算放大器(AMP1)的同相輸入端連接基準電壓(VREF)，其反相輸入端通過第三開關(S3)后連接第三電流源(IB3)的負極，第三電流源(IB3)的正極接地；

第三電容(C3)和第四開關(S4)并聯并接在第一運算放大器(AMP1)的反相輸入端和輸出端之間；

第二運算放大器(AMP2)的同相輸入端連接第一運算放大器(AMP1)的輸出端，其輸出端連接其反相輸入端并作為所述斜坡信號產生模塊的輸出端輸出所述斜坡信號(RAMP)。

4.根據權利要求1所述的寬動態范圍高精度的像素級時間幅度轉換器，其特征在于，所述三角波信號產生模塊包括第三運算放大器(AMP3)、第四運算放大器(AMP4)、第一比較器(COMP1)、第二比較器(COMP2)、第四電流源(IB4)、第五電流源(IB5)、第五開關(S5)、第六開關(S6)、第四電容(C4)、控制開關和RS觸發器，

第四電流源(IB4)的負極接電源電壓，其正極接控制開關的一端；

第五電流源(IB5)的負極接控制開關的另一端并通過第五開關(S5)后連接第三運算放大器(AMP3)的反相輸入端，其正極接地；

第三運算放大器(AMP3)的同相輸入端連接基準電壓(VREF)，其輸出端連接第一比較器(COMP1)的反相輸入端、第二比較器(COMP2)的同相輸入端和第四運算放大器(AMP4)的同相輸入端；

第六開關(S6)和第四電容(C4)并聯并接在第三運算放大器(AMP3)的反相輸入端和輸出端之間；

第一比較器(COMP1)的同相輸入端連接上限電壓(VH)，其輸出端連接RS觸發器的R輸入端；

第二比較器(COMP2)的反相輸入端連接下限電壓(VL)，其輸出端連接RS觸發器的S輸入端；

RS觸發器的Q輸出端連接控制開關的控制端；

第四運算放大器(AMP4)的輸出端連接其反相輸入端并作為所述三角波信號產生模塊的輸出端輸出所述三角波信號(TRIANGLE)。