[發(fā)明專利]圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路及其實現(xiàn)方法

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• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113395058A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙立新;喬勁軒;黃種藝
• 申請（專利權(quán)）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H03K4/08
• 分類號: H03K4/08;H04N5/369
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路及其實現(xiàn)方法，所述圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路的實現(xiàn)方法包括：提供時鐘信號驅(qū)動級聯(lián)的狀態(tài)存儲單元，通過所述狀態(tài)存儲單元實現(xiàn)控制電流源單元的開關(guān)信號的逐級傳遞，從而實現(xiàn)輸出端電流的累加或遞減，從而通過對應(yīng)的電流源單元實現(xiàn)輸出端電流的累加或遞減，以形成斜坡信號。本發(fā)明提供圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路及其實現(xiàn)方法中，該斜坡信號產(chǎn)生電路不需要多條高頻的傳輸線來傳輸高頻時鐘信號和數(shù)字碼信號，而且不需要進行譯碼，不會因為譯碼出錯而帶來的毛刺問題，從而提高圖像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

由于CMOS工藝具備高度集成的特點，可以在一顆芯片上集成像素部分和信號處理電路部分，因此非常適用于實現(xiàn)現(xiàn)今流行的移動設(shè)備中的圖像傳感器。

而在CMOS圖像傳感器中，隨著像素單元陣列規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的芯片級模數(shù)轉(zhuǎn)換器要么速度慢，要么面積、功耗消耗比較大，已經(jīng)不能滿足高幀率高像素低消耗的要求。所以高幀率高像素低消耗的圖像傳感器采用列級的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中（Single SlopeAnalog to Digital Converter, SSADC）具有只需小的面積和功耗就能實現(xiàn)高精度的特點，被廣泛應(yīng)用在高像素高幀率高像素低消耗的圖像傳感器中。

在SS ADC中，需要一個斜坡（ramp）信號作為比較器的比較電平，它的精度直接影響到SS ADC的輸出精度，所以如何產(chǎn)生一個高精度的斜坡信號是一個非常重要的研究課題。

在現(xiàn)有的斜坡信號產(chǎn)生電路中，電流舵結(jié)構(gòu)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Current SteeringDigital to Analog Converter, CSDAC）因其本身結(jié)構(gòu)更適用于高速高精度特性而被廣泛地應(yīng)用于高速高精度的斜坡信號產(chǎn)生電路中。

傳統(tǒng)CSDAC結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CSDAC通常由一組電流源陣列20和相應(yīng)的開關(guān)陣列30組成，差分的開關(guān)陣列30根據(jù)輸入的數(shù)字碼決定電流流向正相或者反相的輸出端，一系列經(jīng)過開關(guān)陣列30的電流在輸出端匯總相加最后得到所需的電流，該電流流經(jīng)電阻R后產(chǎn)生所需的電壓Vramp。

在傳統(tǒng)CSDAC中，在開關(guān)陣列30的控制端，需要輸入時鐘信號Dacclk和數(shù)字碼信號DinN:0來產(chǎn)生控制開關(guān)的信號。所需要斜坡信號Vramp精度越高時，輸入進去的數(shù)字碼信號 DinN:0就越多；所需要速度越快時，時鐘信號Dacclk和數(shù)字碼信號 DinN:0頻率就越高。

在高幀率高精度的應(yīng)用場景中，傳統(tǒng)的CSDAC就需要多條高速的傳輸線來傳輸高頻的時鐘信號Dacclk和數(shù)字碼信號 DinN:0，它們很容易受外界因素（例如寄生電容寄生電阻，電壓壓降，互相串?dāng)_等）影響而導(dǎo)致輸出的斜坡信號產(chǎn)生噪聲等干擾，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。

另外，傳統(tǒng)的CSDAC需要將數(shù)字碼進行譯碼，譯碼結(jié)果控制電流單元的開關(guān)情況，譯碼過程容易帶來輸出的斜坡信號產(chǎn)生毛刺的現(xiàn)象，同樣會導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的CSDAC導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降的問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路的實現(xiàn)方法，包括，提供時鐘信號驅(qū)動級聯(lián)的狀態(tài)存儲單元，通過所述狀態(tài)存儲單元實現(xiàn)控制電流源單元的開關(guān)信號的逐級傳遞，從而通過對應(yīng)的電流源單元實現(xiàn)輸出端電流的累加或遞減，以形成斜坡信號。

優(yōu)選地，所述電流源單元的電流大小相同時，產(chǎn)生的斜坡信號為線性的斜坡信號；所述電流源單元的輸出電流值不同時，產(chǎn)生非線性的斜坡信號。

優(yōu)選地，所述斜坡信號為完全線性的斜坡信號，為完全非線性的斜坡信號，或者為階段性的線性與階段性非線性相銜接的斜坡信號。

優(yōu)選地，在所述圖像傳感器斜坡信號產(chǎn)生電路正常工作時，僅時鐘信號在翻轉(zhuǎn)，以使得產(chǎn)生的斜坡信號毛刺較小。