[發(fā)明專利]分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器圖像感測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010993847.X
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112601035B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡肇芳;楊征
• 申請（專利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/378
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

一種分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器圖像感測系統(tǒng)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器比較器將從位線接收到的模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。比較器由經(jīng)耦接以提供分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的M個上輸出位的逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器與經(jīng)耦接以提供N個下輸出位的斜坡模數(shù)轉(zhuǎn)換器共享。逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括連接到比較器的M個緩沖位電容器。每個緩沖位電容器包括位電容器、位緩沖器以及受逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器的上輸出位中的一個控制的位開關(guān)。斜坡緩沖器耦接在斜坡產(chǎn)生器與斜坡電容器之間。斜坡電容器進(jìn)一步耦接到相同比較器。斜坡緩沖器和位緩沖器以及其相同種類的緩沖器的共享的實施方案減小分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微分非線性誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及圖像傳感器，且具體地但非排它地，涉及供用于從圖像傳感器讀出圖像數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換(analog to digital conversion，ADC)電路系統(tǒng)，尤其涉及一種分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器圖像感測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

圖像傳感器已變得隨處可見。這些圖像傳感器廣泛地用于數(shù)字靜態(tài)攝像機(jī)、蜂窩式電話、安全性攝像機(jī)以及醫(yī)學(xué)、汽車和其它應(yīng)用中。圖像傳感器通常利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary-Metal-Oxide-Semiconducto r，CMOS)圖像傳感器來捕獲所成像場景的圖像數(shù)據(jù)。CMOS裝置包含像素陣列，所述像素陣列在特定時間量內(nèi)對來自場景的入射光感光。此暴露時間允許個別像素的電荷累積，直到像素具有特定信號電壓值(也稱為像素灰度值)為止。隨后可將這些個別信號電壓值關(guān)聯(lián)到表示所成像場景的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中。

圖像質(zhì)量極為重要。為達(dá)成較高質(zhì)量，陣列內(nèi)的像素的數(shù)量的增加提供一種解決方案。為了在圖像數(shù)據(jù)中消除盡可能多的噪聲，提供另一解決方案。在CMOS圖像傳感器中減少噪聲的常見方式是相關(guān)雙采樣(correlated double sampling，CDS)。CDS通過針對給定像素計算信號電壓值(圖像灰度值)與復(fù)位信號(圖像黑背景噪聲，也稱為暗電流噪聲)之間的差來減少信號中的噪聲。實施CDS從圖像數(shù)據(jù)中減少固定模式噪聲和其它時間噪聲。相關(guān)雙采樣可在模擬域或數(shù)字域中進(jìn)行。

一種用于對具有多個像素的圖像傳感器進(jìn)行數(shù)字相關(guān)雙采樣的系統(tǒng)包含：用于將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)且輸出復(fù)位數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器級；用于存儲數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和復(fù)位數(shù)據(jù)兩者的存儲器；以及用于基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)與數(shù)字復(fù)位數(shù)據(jù)之間的減除來產(chǎn)生數(shù)字相關(guān)雙采樣圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字相關(guān)雙采樣(DCDS)級。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括位線、樣本電容器、斜坡緩沖器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器邏輯以及斜坡計數(shù)器。樣本電容器耦接在位線與比較器的第一輸入端之間。斜坡緩沖器耦接在斜坡產(chǎn)生器與斜坡電容器的第一端子之間，其中斜坡電容器的第二端子耦接到比較器的第二輸入端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括M個緩沖位電容器，其中M是整數(shù)，其中M個緩沖位電容器中的每一個包括位電容器、位緩沖器以及位開關(guān)，其中位電容器的第一端子耦接到比較器的第二輸入端，且其中位緩沖器耦接在位電容器的第二端子與位開關(guān)的第一端子之間。逐次逼近寄存器邏輯經(jīng)耦接以提供由比較器的輸出值確定的分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的M個上輸出位，其中M個上輸出位的每個位確定相應(yīng)的位開關(guān)的第一端子與第二端子和第三端子中的一個之間的耦接。斜坡計數(shù)器，耦接到比較器的輸出端以在比較器的輸出端翻轉(zhuǎn)其值時鎖存且提供分級式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的N個下輸出位，其中N是整數(shù)。