[實(shí)用新型]模數(shù)轉(zhuǎn)換器、讀出電路及圖像傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202220813743.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN217307783U
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王冬臣;任冠京;湯黎明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 思特威（上海）電子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/378
• 分類號(hào): H04N5/378;H04N5/3745;H04N5/374
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 田甜

本申請(qǐng)適用于模擬集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器、讀出電路及圖像傳感器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第一斜坡發(fā)生模塊用于提供第一斜坡信號(hào)。像素信號(hào)量化模塊用于根據(jù)第一斜坡信號(hào)以p分辨率對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行量化，生成第一量化結(jié)果。第二斜坡發(fā)生模塊用于提供M段參考斜坡信號(hào)，其中，M段參考斜坡信號(hào)采用多種分辨率、多種斜率的方式；像素信號(hào)量化模塊還用于根據(jù)第一量化結(jié)果在M段參考斜坡信號(hào)中確定目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)，以及用于根據(jù)目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)以目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)分辨率對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行量化，生成第二量化結(jié)果。本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，解決了現(xiàn)有SS ADC量化速度慢的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于模擬集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器、讀出電路及圖像傳感器。

背景技術(shù)

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器憑借著其低功耗、低成本等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)逐漸占據(jù)了圖像采集領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。CMOS圖像傳感器的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是，它可以將像素陣列、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器甚至數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)集成在一塊芯片上，具有很高的集成度。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)是CMOS圖像傳感器讀出電路的重要組成部分，根據(jù)其類型一般可分為三類：像素級(jí)ADC、列級(jí)ADC和芯片級(jí)ADC，而列級(jí)ADC在像素填充因子和芯片面積、速度以及功耗上做了很好的折中，因此在低功耗、高速、高分辨率的CMOS圖像傳感器中得到廣泛應(yīng)用。

CMOS圖像傳感器中應(yīng)用最廣泛的列級(jí)ADC是單斜ADC(SS ADC)，因?yàn)樗娐泛?jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且列獨(dú)立電路消耗的芯片面積和功耗較小。但對(duì)于一個(gè)分辨率為n位的SS ADC，完成一次量化需要2ⁿ個(gè)時(shí)鐘周期，量化速度較慢，因此在高幀率、高分辨率的CMOS圖像傳感器中，SS ADC并不適用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以解決現(xiàn)有SS ADC量化速度慢的問題。

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括第一斜坡發(fā)生模塊、第二斜坡發(fā)生模塊和像素信號(hào)量化模塊；所述第一斜坡發(fā)生模塊和所述第二斜坡發(fā)生模塊均與所述像素信號(hào)量化模塊電連接；

所述第一斜坡發(fā)生模塊，用于提供第一斜坡信號(hào)；

所述像素信號(hào)量化模塊，用于根據(jù)所述第一斜坡信號(hào)以p分辨率對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行量化，生成第一量化結(jié)果；

所述第二斜坡發(fā)生模塊，用于提供M段參考斜坡信號(hào)，其中，所述M段參考斜坡信號(hào)中的第i段參考斜坡信號(hào)的斜率小于等于第i+1段參考斜坡信號(hào)的斜率，第i段參考斜坡信號(hào)對(duì)應(yīng)以q_i分辨率對(duì)所述像素信號(hào)進(jìn)行量化，第i+1 段參考斜坡信號(hào)對(duì)應(yīng)以q_i+1分辨率對(duì)所述像素信號(hào)進(jìn)行量化，q_i≥q_i+1， q₁₊p＝n，i＝1、2、…、M-1，M≤2^p，n為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最高分辨率；

所述像素信號(hào)量化模塊，還用于根據(jù)所述第一量化結(jié)果在所述M段參考斜坡信號(hào)中確定目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)，以及用于根據(jù)所述目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)以所述目標(biāo)段參考斜坡信號(hào)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)分辨率對(duì)所述像素信號(hào)進(jìn)行量化，生成第二量化結(jié)果。

在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二斜坡發(fā)生模塊包括第二斜坡發(fā)生器和斜率調(diào)節(jié)模塊；所述第二斜坡發(fā)生器通過所述斜率調(diào)節(jié)模塊與所述像素信號(hào)量化模塊電連接；

所述第二斜坡發(fā)生器，用于提供第二斜坡信號(hào)；

所述斜率調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述第二斜坡信號(hào)生成所述M段參考斜坡信號(hào)。

在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述斜率調(diào)節(jié)模塊包括N個(gè)斜坡采樣電容和N個(gè)控制開關(guān)；