信号转换装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种信号转换装置以及方法。信号转换装置包括：积分模块，配置为基于积分电流进行积分，以提供积分电压；以及控制模块，其被配置为在第一时间段中，基于所述积分电压与参考电位的比较结果获得具有第一精度的第一量化信号以及残余量，其中，所述第一时间段具有预设的时间长度；在第二时间段中，使得所述积分模块通过所述积分电流对所述残余量积分，以基于所述第二时间段的时间长度来确定具有第二精度的第二量化信号。

Signal Conversion Device and Method

【技术实现步骤摘要】
信号转换装置及方法
本申请属于信息显示领域，尤其涉及一种基于时间的信号转换装置及其方法。
技术介绍
读出集成电路一直是红外焦平面阵列领域的研究热点，其像素电路按照读出方式通常分为数字像素和模拟像素两种。与模拟像素相比，数字像素可以显著提高电荷处理能力，这一点对于长波红外焦平面阵列的读出尤为重要。随着长波红外焦平面阵列读出电路的像素间距越来越小，基于像素级ADC的红外读出电路在电荷处理能力和信噪比方面越来越具有优势。传统基于PFM的像素ADC通常由PFM环路，N位计数器组成。该类型的像素级ADC有着超大电荷处理能力这个优势，但是存在电荷余量被丢弃的问题。针对该问题，一般采用两级量化方式，对电荷余量也进行量化。传统的两级量化方式，细量化方式是对余量采用直接斜坡型比较量化、采样后量化等方法，细量化精度十分有限。因此，亟需一种具有较高细量化精度的信号转换装置及方法。
技术实现思路
本申请针对上述问题，本申请提供了一种信号转换装置，该装置包括：积分模块，配置为基于积分电流进行积分，以提供积分电压；以及控制模块，其被配置为在第一时间段中，基于所述积分电压与参考电位的比较结果获得具有第一精度的第一量化信号以及残余量，其中，所述第一时间段具有预设的时间长度；在第二时间段中，使得所述积分模块通过所述积分电流对所述残余量积分，以基于所述第二时间段的时间长度来确定具有第二精度的第二量化信号。本申请还提供了一种量化方法，包括：在第一时间段中，利用积分电流来执行折叠积分，以获得第一精度的第一量化信号和残余量，其中，所述第一时间段具有指定的时间长度；在第二时间段中，通过所述积分电流对所述残余量进行积分，并基于所述第二时间段的时间长度来确定具有第二精度的第二量化信号。通过采用本申请的技术方案，能够实现基于时间长度来进行较高精度的量化，从而提高细量化精度。附图说明参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。图1为依据本申请实施例的信号转换装置的架构图；图2a示出了依据本申请另一实施例的信号转换装置的架构图；图2b为图2a中信号转换装置的时序图；图2c为图2a中信号转换装置的复位信号的示意图；图3a示出了依据本申请另一实施例的信号转换装置的架构图；图3b为图3a中信号转换装置的时序图。具体实施方式在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本申请一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本申请的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本申请的所有实施例。可以理解，在不偏离本申请的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本申请的范围由所附的权利要求所限定。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。对于附图中的各单元之间的连线，仅仅是为了便于说明，其表示至少连线两端的单元是相互通信的，并非旨在限制未连线的单元之间无法通信。在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。晶体管可指任何结构的晶体管，例如场效应晶体管(FET)。当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。基于上述内容，本申请提出一种基于时间的信号转换装置，通过PFM方式来进行M位粗量化，而N位细量化通过量化时间来确定最终的量化结果，进而提升量化精度。这里的粗、细旨在形容该两种量化的单位量程不同，粗量化的单位量程小于等于细量化的满量程。图1为依据本申请实施例的信号转换装置的架构图。如图所示，信号转换装置100包括积分模块110、控制模块120和探测模块130。具体而言，积分模块110包括耦积分电容C以及复位单元111，通过积分电流在积分电容C上积分，以提供积分电压VINT，其中，积分电流由探测模块130在外部信号的影响下来提供。控制模块120包括比较单元121和逻辑单元122，其中，比较单元121用于比较积分电压VINT和参考电位VREF，并且将比较结果提供至逻辑单元122。逻辑单元122根据比较结果生成电压生成量化结果SL、SH以及量化过程中的复位信号CL。积分电容C经由晶体管M耦合到探测器D，并且经由开关S耦合到高电位VR，其中，晶体管M接收控制信号MC以对探测器D施加偏压。比较单元121的第一输入端(即，负输入端)耦合到积分电容C以获取积分电压VINT，比较单元121的第二输入端(即，正输入端)耦合到参考电位VREF，比较单元121的输出端耦合到逻辑单元122以向逻辑单元122提供积分电压VINT与参考电位VREF的比较结果。逻辑单元122基于该比较结果以确定是否复位积分电容C的电位，并且确认粗量化的结果。譬如，在粗量化阶段，逻辑单元122基于该比较结果生成复位信号CL，以将积分电容C复位。下面分阶段地对图1中的信号转换装置的工作进行阐述。(1)初始阶段在该阶段，开关S闭合，积分电容C上的电位被复位到电位VR，探测器D不对电容C进行放电。(2)粗量化阶段在本实施例中，粗量化阶段的时间长度tINT根据应用场景来确定。当探测器D感光后，能够以积分电流IINT对积分电容C进行放电，从而使得积分电容C上的电位VINT以指定的斜率进行降低，即VINT是斜坡电压。当积分电容C上的电位降低到小于等于参考电位VREF时，比较单元121的输出将从低电平翻转为高电平。逻辑单元122获取到该高电平，产生电荷复位信号CL，以使得电荷传输单元111将积分电容C复位至电位VR。逻辑单元122还配置为对比较单元121输出信号的翻转次数进行计数，并且将时间长度tINT内所获得的翻转次数作为粗量化结果SH。为了便于描述，在本实施例中，将积分电容C上的电位从VR变换到VREF所对应的电荷变化量作为一个电荷包Q0。(3)细量化阶段在此阶段，探测器D上的电流继续对在电容C上进行最后一次放电，当积分电压VINT最后一次小于等于参考电压VREF时，比较单元121翻转，细量化停止，逻辑单元输出细量化结果SL。由于细量化阶段和粗量化阶段的探测器电流保持相同，因此，通过确定细量化的时间长度，便可以确定细量化的结果。逻辑单元122还被配置为以指定的时钟信号来标定细量化阶段的时间。细量化的最大值(满量程)可以大于等于粗量化的最小值，因此，细量化在满量程时所对应的电荷量大于等于一个电荷包的电荷量Q0，可以由表达式(1)来表示：D×tU×IINT≥Q0＝T×IINT(1)其中，D为细量化满量程的数，tU是用来标定细量化时间长度的单位时间刻度，IINT为探测器电流，Q0为电荷包的电荷量，T为粗量化单位时间的长度(即，比较单元两次翻转之间的间隔)。可以理解的，当D*t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号转换装置，包括：积分模块，配置为基于积分电流进行积分，以提供积分电压；以及控制模块，其被配置为在第一时间段中，基于所述积分电压与参考电位的比较结果获得具有第一精度的第一量化信号以及残余量，其中，所述第一时间段具有预设的时间长度；在第二时间段中，使得所述积分模块通过所述积分电流对所述残余量积分，以基于所述第二时间段的时间长度来确定具有第二精度的第二量化信号。

【技术特征摘要】
1.一种信号转换装置，包括：积分模块，配置为基于积分电流进行积分，以提供积分电压；以及控制模块，其被配置为在第一时间段中，基于所述积分电压与参考电位的比较结果获得具有第一精度的第一量化信号以及残余量，其中，所述第一时间段具有预设的时间长度；在第二时间段中，使得所述积分模块通过所述积分电流对所述残余量积分，以基于所述第二时间段的时间长度来确定具有第二精度的第二量化信号。2.如权利要求1所述的信号转换装置，其中，所述控制模块还被配置为：在所述第一时间段中，基于所述比较结果来向所述积分模块提供复位信号，以复位所述积分电压。3.如权利要求2所述的信号转换装置，其中，所述控制模块还被配置为：在所述第二时间段中，通过指定的时钟信号来确定所述第二时间段的时间长度，进而确定所述第二量化信号。4.如权利要求2所述的信号转换装置，其中，所述控制模块包括：比较单元，其第一输入端接收所述积分电压，第二输入端接收所述参考电位；逻辑单元，其中，所述逻辑单元包括计数器；逻辑门阵列，其第一输入端耦合到所述比较单元的输出端，第二输入端接收所述指定的时钟信号，第三输入端接收量化指示信号，所述逻辑门阵列配置为在所述第二时间段中，向所述计数器传输所述指定的时钟信号，并且所述量化指示信号将所述指定的时钟信号和所述积分模块隔离。5.如权利要求4所述的信号转换装置，其中，所述控制模块配置为基于所述计数器所获取的所述指定的时钟信号来确定所述第二量化信号。6.如权利要求4所述的信号转换装置，其中，所述逻辑门阵列还配置为：在所述第一时间段，基于所述比较单元的输出信号和所述量化指示信号来产生至少一个复位信号。7.如权利要求6所述的信号转换装置，其中，所述积分模块包括电荷传输单元，其中，所述电荷传输单元包括：第一晶体管，其第一极接收第一复位信号，控制极接收第一偏置信号；第二晶体管，其第一极耦合到所述第一晶体管的第二极，控制极接收第二偏置信号；以及第三晶体管，其第一极耦合到所述第二晶体管的第二极，控制极接收第二复位信号，第二极耦合到所述比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛育泽，卓毅，黄兆丰，
申请(专利权)人：北京贯月芯通科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11