列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法技术

本公开涉及一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法，属于电子技术领域，能够增大动态范围并提高图像质量，以及提高输入信号小的情况下的分辨率以及图像清晰度。该列级模数转换器包括：非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元中的电流单元的电流具有从左至右或者从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。

A / D converter and a / D conversion method applied to a / D converter

【技术实现步骤摘要】
列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法
本公开涉及电子
，具体地，涉及一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法。
技术介绍
常规的单斜率列级模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)的结构如图1所示。每列输入信号分别接到对应的列比较器输入端，并与线性斜坡电压发生器输出的随时间变化的线性斜坡电压Vramp进行比较，线性斜坡电压发生器和计数器使用同一频率的时钟信号Clock。图2以10位常规单斜率列级ADC为例，示出了其中的线性斜坡电压发生器的结构。其中，所有电流单元idac0的电流均相同，使得线性斜坡电压发生器输出线性的斜坡电压，如图3所示。常规单斜率列级ADC的缺点包括：(1)动态范围小，使得使用该列级ADC的传感器可以探测的场景照度的范围窄、图像细节少，最终得到的图像质量差；(2)在列级ADC的输入信号小的时候，分辨率低，图像不够清晰。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法，能够增大动态范围并提高图像质量，以及提高输入信号小的情况下的分辨率以及图像清晰度。为了实现上述目的，本公开提供一种列级模数转换器，该列级模数转换器包括：非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至n行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第一电流，第n+1至n+i行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第二电流，第n+i+1至n+i+j行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第三电流，第n+i+j+1至N行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第四电流，而且第一电流<第二电流<第三电流<第四电流。可选地，所述第二电流为所述第一电流的2倍，所述第三电流为所述第二电流的2倍，所述第四电流为所述第三电流的2倍。可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至m列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第五电流，第m+1至m+l列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第六电流，第m+l+1至m+l+k列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第七电流，第m+l+k+1至M列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第八电流，而且第五电流<第六电流<第七电流<第八电流。可选地，所述第六电流为所述第五电流的2倍，所述第七电流为所述第六电流的2倍，所述第八电流为所述第七电流的2倍。本公开还提供一种应用于列级模数转换器的模数转换方法，该方法包括：非线性斜坡电压发生器向比较器输出非线性的斜坡电压，其中所述非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及所述比较器将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至n行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第一电流，第n+1至n+i行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第二电流，第n+i+1至n+i+j行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第三电流，第n+i+j+1至N行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第四电流，而且第一电流<第二电流<第三电流<第四电流。可选地，所述第二电流为所述第一电流的2倍，所述第三电流为所述第二电流的2倍，所述第四电流为所述第三电流的2倍。可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至m列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第五电流，第m+1至m+l列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第六电流，第m+l+1至m+l+k列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第七电流，第m+l+k+1至M列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第八电流，而且第五电流<第六电流<第七电流<第八电流。可选地，所述第六电流为所述第五电流的2倍，所述第七电流为所述第六电流的2倍，所述第八电流为所述第七电流的2倍。通过采用上述技术方案，由于所述非线性斜坡电压发生器的电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或者从上至下逐渐增大的趋势，使得非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压，因此能够增大动态范围，使得使用该列级模数转换器的传感器可以探测更宽的场景照度范围，从而产生更多细节的图像，提高图像质量，以及能够在输入信号比较低的情况增大分辨率，输出的数据多(同样ΔVin的情况下)，使得图像暗处更加清晰。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是现有的常规单斜率列级ADC的结构示意图。图2以10位常规单斜率列级ADC为例示出了其中的线性斜坡电压发生器的结构。图3示出了线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压随时间的变化。图4示出了根据本公开一种实施方式的列级模数转换器的示意框图。图5示意性地示出了根据本公开实施例的列级模数转换器的结构示意图。图6以10位列级模数转换器为例示意性地示出了根据本公开实施例的列级模数转换器中的电流单元阵列的示意框图。图7示意性地示出了电流单元的一种示例性电路结构图。图8示出了在采用图6所示的电流单元阵列的情况下根据本公开实施例的列级模数转换器中的非线性斜坡电压发生器输出的非线性斜坡电压随时间变化的示意图。图9示出了在采用图6所示的电流单元阵列的情况下根据本公开实施例的例如10位列级模数转换器的工作时序图。图10示出了根据本公开一种实施例的应用于列级模数转换器的模数转换方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。图4示出了根据本公开一种实施方式的列级模数转换器的示意框图，如图4所示，该列级模数转换器1包括：非线性斜坡电压发生器11，该非线性斜坡电压发生器11包括电流单元阵列，其中，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或者从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器11在所述列级模数转换器1的输入电压较小时输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列级模数转换器，其特征在于，该列级模数转换器包括：非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。

【技术特征摘要】
1.一种列级模数转换器，其特征在于，该列级模数转换器包括：非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。2.根据权利要求1所述的列级模数转换器，其特征在于，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至n行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第一电流，第n+1至n+i行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第二电流，第n+i+1至n+i+j行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第三电流，第n+i+j+1至N行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第四电流，而且第一电流<第二电流<第三电流<第四电流。3.根据权利要求2所述的列级模数转换器，其特征在于，所述第二电流为所述第一电流的2倍，所述第三电流为所述第二电流的2倍，所述第四电流为所述第三电流的2倍。4.根据权利要求1所述的列级模数转换器，其特征在于，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至m列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第五电流，第m+1至m+l列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第六电流，第m+l+1至m+l+k列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第七电流，第m+l+k+1至M列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第八电流，而且第五电流<第六电流<第七电流<第八电流。5.根据权利要求4所述的列级模数转换器，其特征在于，所述第六电流为所述第五电流的2倍，所述第七电流为所述第六电流的2倍，所述第八电流为所述第七电流的2倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏树平，郭先清，裴学用，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44