一种模数转换器和成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种模数转换器，所述模数转换器包括比较电路和开关电路，所述开关电路用于提供多个开关控制信号到所述比较电路，所述比较电路接收斜坡电压信号和像素电压信号并根据开关电路提供开关控制信号工作在共模平衡状态。本实用新型专利技术模数转换器能够有效抑制比较电路增益带来的延迟和系统失调，将每一列模数转换器偏差调整一致，使得输出信号稳定性更好。本实用新型专利技术还提供一种用于上述模数转换器的成像装置。

An analog-to-digital converter and imaging device

The utility model discloses an analog-to-digital converter, the analog-to-digital converter includes a comparison circuit and a switch circuit, the switch circuit is used to provide a plurality of switch control signals to the comparison circuit, the comparison circuit receives a ramp voltage signal and a pixel voltage signal, and provides a switch control signal according to the switch circuit to work in a common mode balanced state. The analog-to-digital converter of the utility model can effectively suppress the delay and system maladjustment caused by the gain of the comparison circuit, adjust the deviation of each column of analog-to-digital converter uniformly, and make the output signal more stable. The utility model also provides an imaging device for the analog-to-digital converter.

【技术实现步骤摘要】
一种模数转换器和成像装置
本技术涉及图像感测领域，尤其涉及一种用于图像传感器的模数转换器和成像装置。
技术介绍
随着科技日新月异的发展，图像传感器及其成像装置被广泛应用在各行各业和人们日常生活中。例如，数码相机、摄像机、手机、无人机、监控设备、汽车，以及医疗设备、自动化生产车间等。一般地，外界物体发射或反射的光信号经过透镜处理后被图像传感器的像素矩阵接收，进而产生像素电荷信号。所述像素电荷信号和斜坡电压信号通过输入模数转换电路处理。常用的模数转换电路容易产生噪声干扰。现有技术中，输入的像素信号一般包括初始信号和图像信号两个阶段，在这两个阶段分别与斜坡电压进行比较。由于两次比较的共模电压不一致，使得模数转换器计数器的延迟(delay)不一致，导致每一列像素的输出信号偏差不一致，进而影响图像质量。
技术实现思路
本技术的一个方面公开了模数转换器，所述模数转换器包括比较电路和开关电路，所述开关电路用于提供多个开关控制信号到所述比较电路，所述比较电路接收斜坡电压信号和像素电压信号并根据开关电路提供开关控制信号工作在共模平衡状态。进一步的，所述模数转换器还包括计数器，所述计数器连接所述比较电路输出端，用于根据比较电路的输出信号输出数字信号。进一步的，所述开关电路与所述比较电路并联连接，所述开关电路通过不同的开关控制信号控制所述比较电路的输入信号达到共模平衡，所述比较电路包括连接到所述斜坡电压生成电路的第一输入端，用于接收所述斜坡电压生成电路提供的斜坡电压信号，所述比较电路的第二输入端用于接收来自所述像素矩阵的像素电压信号，所述比较电路的输出端用于提供基于斜坡电压和像素电压的电平比较结果，所述计数器根据所述电平比较结果得到对应的图像电荷的数字表示。进一步的，所述比较电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容和第二电容，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关，所述第一晶体管和第二晶体管相互并联耦合在第三、第四晶体管和电流产生电路之间，所述第三晶体管的栅极和漏极短接，并和第四晶体管的栅极相连，所述第三晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极，所述第四晶体管的漏极连接所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极相连并连接电源电压。进一步的，所述第五开关和第六开关是晶体管开关，所述第五开关的漏极连接所述第一晶体管和所述第三晶体管的漏极，源极连接所述第一晶体管的栅极,所述第六开关的漏极连接所述第二晶体管和所述第四晶体管的漏极，源极连接所述第二晶体管的栅极,所述第五开关的栅极和所述第六开关的栅极被提供有自动调零控制信号。进一步的，自动调零控制信号为低电平时，所述第五开关和第六开关处于闭合状态,所述第一开关和第三开关处于断开状态；所述第二开关和第四开关处于闭合状态，此时所述第五开关和第六开关导通，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极电压达到共模平衡。进一步的，在初始信号比较阶段，像素电压为初始电压，自动调零控制信号为高电平，所述第五开关和第六开关处于断开状态，所述第一开关和第三开关处于闭合状态，所述开关第二开关和第四开关处于断开状态，第一电容的一端电极接收斜坡电压输入，第一晶体管的栅极电压相应增大第一增量，斜坡电压生成电路输出的斜坡电压逐渐减小，所述第一晶体管的栅极电压相应减小。进一步的，初始信号比较结束，自动调零控制信号为低电平，所述第五开关和第六开关处于闭合状态，所述第一开关和第三开关处于断开状态，所述第二开关和第四开关处于闭合状态，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极电压达到共模平衡。进一步的，图像信号比较阶段，像素电压从初始电压变为图像电压，自动调零控制信号变为高电平，所述第五开关和第六开关处于断开状态，所述第一开关和第三处于闭合状态；所述第二开关和第四开关处于断开状态，第一电容的一端输入斜坡电压，另一端的电压相应增大第二增量。进一步的，自动调零控制信号变为低电平，所述第五开关和第六开关导通，所述第一开关和第三开关断开，所述第二开关和第四开关导通，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极电压达到共模平衡。本技术的另一方面还提供了一种成像装置，像素矩阵、与所述像素矩阵连接的控制电路、与所述像素矩阵连接的读出电路、与所述读出电路连接的斜坡电压生成电路以及与所述控制电路和斜坡电压生成电路连接的时序电路，所述读出电路包括模数转换器，所述模数转换器包括比较电路、开关电路和计数器，所述开关电路用于提供多个开关控制信号到所述比较电路，所述比较电路接收斜坡电压信号和像素电压信号并根据开关电路提供开关控制信号达到共模平衡，所述计数器根据所述比较电路的比较结果输出对应的数字信号。进一步的，所述像素矩阵包括若干行和若干列成矩阵排布的像素单元，所述控制电路通过每一行所述像素单元提供控制信号，所述时序电路提供所述控制电路、所述斜坡电压生成电路和所述读出电路的工作时序信号，所述读出电路从所述像素矩阵读取图像数据，所述读出电路能够提供处理后的图像显示信号到显示装置。进一步的，所述模数转换器可以是上述任一所述的模数转换器。本技术模数转换器能够有效解决模数转换器的延迟不一致导致每一列输出信号偏差不一致的问题，具有较好的稳定性。附图说明图1是本技术成像装置一个实施例的示意图；图2是本技术模数转换器的一个实施例的示意图；图3是本技术模数转换器的一个实施例的电路结构示意图；图4是本技术模数转换器的一个实施例的时序示意图；图5是本技术模数转换器另一实施例的示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，是本技术成像装置一种实施例的方框示意图。所述成像装置10包括像素矩阵11、与所述像素矩阵11连接的控制电路12、与所述像素矩阵11连接的读出电路13、与所述读出电路13连接的斜坡电压生成电路15以及与所述控制电路12和斜坡电压生成电路15连接的时序电路14。所述像素矩阵11可以包括若干行和若干列成矩阵排布的像素单元，所述控制电路12可通过每一行所述像素单元提供控制信号。所述时序电路提供所述控制电路、所述斜坡电压生成电路和所述读出电路的工作时序信号。所述读出电路13可以从所述像素矩阵11读取图像数据(如像素信号)。所述读出电路13可以提供处理后的图像显示信号到显示装置16，例如电脑显示器、手机等。在所述实施例中，上述像素矩阵11的像素单元可以包括光电二极管。在本技术其他或变更实施例中，所述像素单元还可以包括其他光电转换元件。在本技术其他或变更实施例中，所述像素单元还可以根据需要设置不同具有排列布置，不必按照行、列布置。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换器，其特征在于，所述模数转换器包括比较电路和开关电路，所述开关电路用于提供多个开关控制信号到所述比较电路，所述比较电路接收斜坡电压信号和像素电压信号并根据开关电路提供的开关控制信号工作在共模平衡状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，所述模数转换器包括比较电路和开关电路，所述开关电路用于提供多个开关控制信号到所述比较电路，所述比较电路接收斜坡电压信号和像素电压信号并根据开关电路提供的开关控制信号工作在共模平衡状态。


2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述模数转换器还包括计数器，所述计数器连接所述比较电路的输出端，用于根据比较电路的输出信号输出数字信号。


3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述开关电路与所述比较电路并联连接，所述开关电路通过不同的开关控制信号控制所述比较电路的输入信号达到共模平衡，所述比较电路包括连接到一个斜坡电压生成电路的第一输入端，用于接收所述斜坡电压生成电路提供的斜坡电压信号，所述比较电路的第二输入端用于接收来自一个像素矩阵的像素电压信号，所述比较电路的输出端用于提供基于斜坡电压和像素电压的电平比较结果，所述计数器根据所述电平比较结果得到对应的图像电荷的数字表示。


4.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述比较电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容和第二电容，所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关，所述第一晶体管和第二晶体管相互并联耦合在第三、第四晶体管和电流产生电路之间，所述第三晶体管的栅极和漏极短接，并和第四晶体管的栅极相连，所述第三晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极，所述第四晶体管的漏极连接所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极相连并连接电源电压。


5.根据权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述第五开关和第六开关是晶体管开关，所述第五开关的漏极连接所述第一晶体管和所述第三晶体管的漏极，源极连接所述第一晶体管的栅极,所述第六开关的漏极连接所述第二晶体管和所述第四晶体管的漏极，源极连接所述第二晶体管的栅极,所述第五开关的栅极和所述第六开关的栅极被提供有自动调零控制信号。


6.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，当自动调零控制信号为低电平时，所述第五开关和第六开关处于闭合状态,所述第一开关和第三开关处于断开状态，所述第二开关和第四开关处于闭合状态，所述第五开关和第六开关导通，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极电压达到共模平衡。


7.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在初始信号比较阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小明，
申请(专利权)人：深圳阜时科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44