模数转换器、模数转换器电路和处理器系统技术方案

阅读:32 留言:0更新日期:2018-05-16 18:26
本实用新型专利技术公开了一种模数转换器,所述模数转换器可包括积分器、门控环形振荡器、粗计数器、相位状态寄存器、计数器寄存器和逻辑电路。所述门控环形振荡器可将相位状态信号连续地输出到所述相位状态寄存器。所述相位状态信号包括多个相位节点,所述多个相位节点中的每一者经由多个延迟级传输信号而形成。可将所述相位节点之一提供给所述粗计数器。所述相位状态寄存器和所述计数器寄存器可分别存储最新对应相位状态和粗计数器输出。对应于模拟图像输入信号的控制信号可控制所存储的相位状态和所存储的粗计数器输出向所述逻辑电路的输出。所述逻辑电路可基于所述相位状态寄存器和所述计数器寄存器的所述输出来生成所述模拟图像输入信号的数字版本。

Analog to digital converter, analog to digital converter circuit and processor system

The utility model discloses an analog to digital converter, which can include an integrator, a gated ring oscillator, a coarse counter, a phase state register, a counter register and a logical circuit. The gated ring oscillator can continuously output the phase state signal to the phase status register. The phase state signal comprises a plurality of phase nodes, each of which is formed by transmitting signals at a plurality of delay stages. One of the phase nodes can be provided to the coarse counter. The phase state register and the counter register can store the latest corresponding phase state and the coarse counter output respectively. The control signal corresponding to the analog image input signal can control the stored phase state and the output of the stored coarse counter output to the logic circuit. The logic circuit can generate a digital version of the analog image input signal based on the transmission of the phase state register and the counter register.

【技术实现步骤摘要】
模数转换器、模数转换器电路和处理器系统
本专利技术整体涉及成像设备,并且更具体地讲,涉及具有模数转换器(ADC)的成像设备。
技术介绍
图像传感器常在电子设备,例如,移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中,电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。通常将电路耦接到各个像素列以读出来自图像像素的模拟图像信号。模数转换器用于将该模拟图像信号转换为对应的数字图像数据。ADC通常是具有积分器和比较器的双斜率ADC,其提供输出到计数器。计数器使用时钟信号的上升沿和/或下降沿来控制。在第一积分周期期间,积分器从共模电平开始对一个时间周期内的模拟图像信号进行积分。该时间周期将决定转换的比特分辨率。第二积分周期从第一积分周期结束时的电压电平开始。在第二积分周期期间,将参考信号(而非如在第一积分周期中的模拟图像信号)施加于积分器输入。当积分器输出与比较器的共模电平相交时,第二积分周期结束。测量第一积分周期和第二积分周期两者的持续时间。使用第一积分周期和第二积分周期的持续时间之比获得模拟图像信号对应的数字数据。计数器输出该数字数据作为ADC的数字输出。在常规双斜率ADC中,在其实施中存在转换时间与分辨率之间的权衡。因此,难以在得到令人满意的噪声性能的情况下同时进行低比特分辨率下的高速转换和高比特分辨率下的高速转换。另外,使用时钟信号的上升沿和/或下降沿为ADC计时会对转换数据的速度构成固有的限制。因此,可能期望的是能够提供具有改进的模数转换器电路的成像设备。
技术实现思路
本技术的一个方面涉及一种接收模拟信号的模数转换器,包括:输出相位状态信号的多个延迟级;存储该相位状态信号的相位状态寄存器;基于该相位状态信号的一部分生成计数器信号的粗计数器;以及基于计数器信号和相位状态信号生成与所接收的模拟信号相对应的数字信号的电路。根据一个实施例,模数转换器还包括接收来自于粗计数器的计数器信号并基于控制信号输出计数器信号到电路的计数器寄存器。根据一个实施例,模数转换器还包括在积分器输入处接收模拟信号并输出积分器输出的积分器;在比较器输入处接收积分器输出并基于积分器输出来输出比较器输出的比较器,其中比较器输入可切换地耦接到多个比较电压,并且其中比较器被配置为通过将积分器输出与多个比较电压中所选择的一者进行比较以生成控制信号;以及控制多个比较电压中的哪个耦接到比较器输入的数字控制电路。本技术的另一个方面涉及一种模数转换器电路,包括:接收模拟信号的积分器;输出标识相位延迟状态的相位状态信号的门控环形振荡器;以及接收相位状态信号并基于该相位状态信号所标识的相位延迟状态生成数字信号的电路,该数字信号对应于积分器所接收的模拟信号。根据一个实施例,模数转换器电路包括从门控环形振荡器接收相位状态信号的相位状态寄存器;从门控环形振荡器接收相位状态信号的一部分的计数器;从计数器接收计数器值的计数器寄存器;以及耦接到相位状态寄存器的输出和计数器寄存器的输出的输出逻辑电路,其中输出逻辑电路输出数字信号,模数转换器电路还包括:接收计数器值的附加计数器寄存器;多路复用器,多路复用器具有耦接到计数器寄存器的输出的第一输入,具有耦接到附加计数器寄存器的输出的第二输入,并且具有耦接到输出逻辑电路的输出;生成相位状态记录控制信号的逻辑电路,其中计数器寄存器和相位状态寄存器从逻辑电路接收相位状态记录控制信号;以及从逻辑电路接收相位状态记录控制信号并基于相位状态记录控制信号生成延迟的信号的延迟电路,其中附加计数器寄存器从延迟电路接收延迟的信号。根据一个实施例,模数转换器电路中的相位状态信号包括一组相位节点,并且其中计数器接收的相位状态信号的一部分包括一组相位节点中所选择的一者。根据一个实施例,模数转换器电路中的积分器被配置为接收模拟信号、正参考电压和负参考电压中所选择的一者。根据一个实施例,模数转换器电路中的积分器被配置为在多个第一积分周期和多个第二积分周期期间对输入电压进行积分。本技术的另一个方面涉及一种处理器系统,包括:中央处理单元;存储器;透镜;输入-输出电路;图像传感器像素阵列,其中透镜使图像光聚焦于图像传感器像素阵列,并且其中图像传感器像素被配置为响应于图像光而生成模拟图像信号;以及模数转换器电路,该模数转换器电路被配置为将模拟图像信号转换成数字像素数据,其中模数转换器电路包括:多个延迟级,多个延迟级输出用于将模拟图像信号转换成数字像素数据的相位状态信号;以及相位状态寄存器,该相位状态寄存器接收从多个延迟级输出的相位状态信号。根据一个实施例,处理器系统还包括耦接在多个延迟级与相位状态寄存器之间的多个数据线,其中相位状态信号包括多个相位节点,并且其中多个相位节点中的每一者通过多个数据线的各自不同的数据线提供给相位状态寄存器。附图说明图1为根据一个实施方案的示例性电子设备的示意图,该电子设备具有图像传感器和处理电路以便使用图像像素阵列捕获图像。图2是根据一个实施方案的耦接到模数转换器电路的示例性像素阵列的示意图。图3是根据一个实施方案的执行相位延迟计数的示例性模数转换器电路的框图。图4是根据一个实施方案的示例性时序图,示出了如何使用相位状态信号操作图3中所示类型的模数转换器电路。图5是根据一个实施方案的用于操作图3中所示类型的相位延迟计数模数转换器的示例性时序图。图6是根据一个实施方案的框图,示出了单个门控环形振荡器可如何由耦接到多个像素列的模数转换器电路共用。图7是根据一个实施方案的用于操作具有图6中所示类型的共用门控环形振荡器的模数转换器电路的示例性时序图。图8是根据一个实施方案的用于展示数据线的相对时序的示例性时序图,这些数据线用于通过共用门控环形振荡器触发数据到寄存器的记录。图9是根据一个实施方案的框图,示出了图3中所示类型的模数转换器电路可如何包括多个比较电压和多个输入参考电压。图10和图11是根据一个实施方案的用于操作图9中所示类型的模数转换器的示例性时序图。图12是根据一个实施方案的示例性时序图,示出了图3中所示类型的模数转换器电路可如何执行分数阶积分操作以防止积分器饱和。图13是根据一个实施方案的框图,示出了具有用于通过实施双采样方法来去除粗略计数误差的电路块的示例性模数电路。图14A和图14B是根据一个实施方案的具有多个积分通道的示例性模数转换器电路的框图。图15是根据一个实施方案的用于操作图14A和图14B中所示类型的模数转换器电路的示例性时序图。图16是根据本专利技术的一个实施方案的处理器系统的框图,该处理器系统可采用图1至图15的一些实施方案。具体实施方式电子设备,例如,数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器,所述图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括图像像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件,例如,将入射光转换为图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(如,数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可(例如)具有数十万或数百万像素(如,百万像素)。图像传感器可包括控制电路(例如,用于操作图像像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路,所述图像信号与光敏元件所生成的电荷相对应。图1为示例性成像系统(例如,电子设备)的示意图,该成像系统使用图像传感器捕获图像。图1的本文档来自技高网...
模数转换器、模数转换器电路和处理器系统

【技术保护点】
一种接收模拟信号的模数转换器,包括:输出相位状态信号的多个延迟级;存储所述相位状态信号的相位状态寄存器;基于所述相位状态信号的一部分生成计数器信号的粗计数器;以及基于所述计数器信号和所述相位状态信号生成与所接收的模拟信号相对应的数字信号的电路。

【技术特征摘要】
2016.05.18 US 15/157,6771.一种接收模拟信号的模数转换器,包括:输出相位状态信号的多个延迟级;存储所述相位状态信号的相位状态寄存器;基于所述相位状态信号的一部分生成计数器信号的粗计数器;以及基于所述计数器信号和所述相位状态信号生成与所接收的模拟信号相对应的数字信号的电路。2.根据权利要求1所述的模数转换器,还包括:接收来自于所述粗计数器的所述计数器信号并基于控制信号输出所述计数器信号到所述电路的计数器寄存器。3.根据权利要求2所述的模数转换器,还包括:在积分器输入处接收所述模拟信号并输出积分器输出的积分器;在比较器输入处接收所述积分器输出并基于所述积分器输出来输出比较器输出的比较器,其中所述比较器输入可切换地耦接到多个比较电压,并且其中所述比较器被配置为通过将所述积分器输出与所述多个比较电压中所选择的一者进行比较以生成所述控制信号;以及控制所述多个比较电压中的哪个耦接到所述比较器输入的数字控制电路。4.模数转换器电路,包括:接收模拟信号的积分器;输出标识相位延迟状态的相位状态信号的门控环形振荡器;以及接收所述相位状态信号并基于所述相位状态信号所标识的所述相位延迟状态生成数字信号的电路,所述数字信号对应于所述积分器所接收的所述模拟信号。5.根据权利要求4所述的模数转换器电路,其中所述电路包括:从所述门控环形振荡器接收所述相位状态信号的相位状态寄存器;从所述门控环形振荡器接收所述相位状态信号的一部分的计数器;从所述计数器接收计数器值的计数器寄存器;以及耦接到所述相位状态寄存器的输出和所述计数器寄存器的输出的输出逻辑电路,其中所述输出逻辑电路输出所述数字信号,所述模数转换器电路还包括:接收所述计数器值的附加计数器寄存器;多路复用器,所述多路复用器具有...

【专利技术属性】
技术研发人员:李泰哈T·格蒂斯G·吉伦
申请(专利权)人:半导体元件工业有限责任公司
类型:新型
编号:201720433184
国别省市:美国,US

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