【技术实现步骤摘要】
一种两步式双斜率模数转换器及其模数转换方法
本专利技术涉及模数转换器，特别是涉及一种两步式双斜率模数转换器及其模数转换方法。
技术介绍
CMOS阵列式读出电路具有集成度高、体积小、功耗低、价格便宜等显著优势，得到越来越多的重视。读出电路中，核心处理单元模数转换器(ADC)一直是设计的难点和研究的热点。传统的ADC以单斜率ADC为主，其通过斜坡发生器产生斜坡信号，并与像素的模拟信号进行比较，完成从全0到全1的比较，而比较器输出的翻转点(输出电平由高电平变为低电平或由低电平到高电平)就成为像素的模拟信号转换成的数字码。但是，这种传统的单斜率ADC无法实现高精度和高速度的共赢，因为在该结构中，高精度意味着增加斜坡信号的斜坡时间或增加时钟信号的频率，这样就会降低系统的处理速度及增加电路难度。传统的单斜率ADC的系统架构主要包括比较器、计数器、锁存器以及斜坡发生器。对于K位精度的转换精度，单斜率ADC需要2K个转换周期才能完成一次模数转换。而后来出现的采用了两种斜率的ADC，包含了一个粗斜坡产生电路和多个细斜坡产生电路...
【技术保护点】
1.一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，包括粗斜坡产生电路、细斜坡产生电路、比较器、粗斜坡计数器、细斜坡计数器以及时序控制电路，比较器的正输入端接模拟输入信号，时序控制电路控制选择粗斜坡产生电路或细斜坡产生电路的输出端与比较器负端输入连接，同时，时序控制电路控制选择比较器输出与粗斜坡计数器或细斜坡计数器连接，比较器输出还连接时序控制电路的一个输入端；时序控制电路控制粗斜坡产生电路和细斜坡产生电路之间的通断，另外，时序控制电路通过控制粗斜坡产生电路中开关使其产生阶梯状电压值；并将粗斜坡计数器输出的高位比特数据和细斜坡计数器输出的低位比特数据串联作为数字输出信号输出。/n
【技术特征摘要】
1.一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，包括粗斜坡产生电路、细斜坡产生电路、比较器、粗斜坡计数器、细斜坡计数器以及时序控制电路，比较器的正输入端接模拟输入信号，时序控制电路控制选择粗斜坡产生电路或细斜坡产生电路的输出端与比较器负端输入连接，同时，时序控制电路控制选择比较器输出与粗斜坡计数器或细斜坡计数器连接，比较器输出还连接时序控制电路的一个输入端；时序控制电路控制粗斜坡产生电路和细斜坡产生电路之间的通断，另外，时序控制电路通过控制粗斜坡产生电路中开关使其产生阶梯状电压值；并将粗斜坡计数器输出的高位比特数据和细斜坡计数器输出的低位比特数据串联作为数字输出信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，时序控制电路通过控制单刀双掷开关S1选择粗斜坡产生电路或细斜坡产生电路的输出端与比较器负端输入连接，同时，时序控制电路通过控制单刀双掷开关S2选择比较器输出与粗斜坡计数器或细斜坡计数器连接。
3.根据权利要求1所述的一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，粗斜坡产生电路包括2M个电阻2M个开关B<1>～B<2M>和一个由运算放大器构成的输出缓冲器，其中，2M个电阻依次串联连接，电阻R1的第一端接地，电阻R1的第二端接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端接电阻R3的第一端，以此类推，电阻的第一端接电阻的第二端，电阻的第二端接参考电压Vref；开关B<1>～B<2M>的一端分别接电阻的第二端，开关B<1>～B<2M>的另一端均与运算放大器的正输入端连接，运算放大器的负输入端与运算放大器的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，该粗斜坡产生电路能够获得参考电压Vref的任何比例的部分值，具体输出的比例由开关B<1>～B<2M>是否闭合决定，通过时序控制电路产生开关B<1>～B<2M>的控制电平Φ1～Φ2M，控制电平使开关B<1>～B<2M>中仅有开关B<2M>在第一个时钟周期内闭合，仅有开关B<2M-1>在第二个时钟周期内闭合，以此类推，仅有开关B<1>在最后一个时钟周期内闭合；从而使粗斜坡产生电路输出一个阶梯状的电压值。
5.根据权利要求1所述的一种两步式双斜率模数转换器，其特征在于，粗斜坡产生电路包括一个数模转换器，数模转换器被配置为使其输出电压逐步斜降呈阶梯状，其时钟周期为两步式双斜率模数转换器中细斜坡计数器的时钟周期T，或为细斜坡计数器时钟周期的n倍nT，n为大于1的任意实数。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，王志鹏，何龙，冯军，李连鸣，
申请(专利权)人：东南大学，网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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