信号转换电路及信号读出电路架构制造技术

一种信号转换电路以及信号读出电路架构，所述信号转换电路包括：输入开关电容，一端接收所述感测阵列输出的电信号，另一端与所述运算放大器的输入端耦接；反馈开关电容，一端与所述运算放大器的输入端耦接，另一端与运算放大器的输入输出端耦接；输入开关，适于控制所述输入开关电容的接入与否；反馈开关，适于控制所述反馈开关电容的接入与否；其中，所述感测阵列输出的电信号包括电荷、电流或电压，所述输入开关电容和反馈开关电容的等效阻抗与所述感测阵列的输出特性相关。根据所述感测阵列输出的不同信号，所述信号转换电路可以采用不同的转换模式，以使所述信号读出电路架构可应用于不同的感测阵列。

【技术实现步骤摘要】
信号转换电路及信号读出电路架构
本专利技术涉及电子电路领域，具体地，涉及一种信号转换电路以及信号读出电路架构。
技术介绍
图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分，主要用于数码相机和工业、媒体、医疗、消费电子中应用的大量成像设备。随着照相机、摄像机、多媒体手机需求的日益增长，图像传感器市场正在快速增长。其中，信号读出电路是图像传感器的重要组成部分。CMOS集成电路由于其低功耗、低工作电压和集成度高等特点，逐渐成为信号读出电路的主流工艺。图像传感器中的感测阵列用于将光信号转化成电信号，目前，感测阵列以被动式像素结构为主，所感测到的电荷或电流信号，未经放大即由外部信号读出电路加以读取。近年来，主动式像素结构的感测阵列也逐渐增多，所感测到的电荷或电流信号，经过图像传感器中的像素电路加以处理，以放大的电压或电流作为输出信号，不同的感测阵列的输出信号，有着不同的形式或范围。因此，需要一种新的信号读出电路架构，能够读取不同的感测阵列的输出信号。
技术实现思路
为读取不同的感测阵列的输出信号，本专利技术实施例提供了一种信号转换电路，包括：运算放大器，适于将感测阵列输出的电信号进行放大；还包括：输入开关电容，一端接收所述感测阵列输出的电信号，另一端与所述运算放大器的输入端耦接；反馈开关电容，一端与所述运算放大器的输入端耦接，另一端与所述运算放大器的输出端耦接；输入开关，适于控制所述输入开关电容的接入与否；反馈开关，适于控制所述反馈开关电容的接入与否；其中，所述感测阵列输出的电信号包括电荷、电流或电压，所述输入开关电容和反馈开关电容的等效阻抗与所述感测阵列的输出特性相关。可选地，所述输入开关电容包括串联的第一开关和第一电容器。可选地，所述反馈开关电容包括并联的第二电容器和第二开关以及与所述并联的第二电容器和第二开关串联的第三开关。可选地，所述感测阵列为被动像素结构，且输出电荷信号，所述输入开关控制所述输入开关电容被短路，所述反馈开关断开，所述第二开关断开，以及所述第三开关闭合。可选地，所述感测阵列为被动像素结构，且输出电流信号，所述输入开关控制所述输入开关电容被短路；所述反馈开关断开，所述反馈开关电容的第二开关和第三开关受到频率为第一频率的时钟脉冲信号控制，且所述第二开关和第三开关的时钟脉冲信号的相位相反。可选地，所述感测阵列为主动像素结构，且输出电流信号，所述输入开关控制所述输入开关电容被短路；所述反馈开关断开，所述反馈开关电容的第二开关和第三开关受到频率为第二频率的时钟脉冲信号控制，且所述第二开关和第三开关的时钟脉冲信号的相位相反，所述第二频率大于第一频率。可选地，所述感测阵列为主动像素结构，输出的电信号为电压，所述输入开关断开，所述输入开关电容的第一开关受到时钟脉冲信号控制；所述反馈开关断开，所述反馈开关电容的第二开关和第三开关受到时钟脉冲信号控制，且所述第二开关和第三开关的时钟脉冲信号的相位相反。可选地，所述时钟脉冲信号经由脉冲信号模块产生。本专利技术实施例提供了一种信号读出电路架构，包括多条读出支路，所述读出支路包括信号转换电路；多路复用器模块，适于将感测阵列的多个输出信号进行复用输出；采样模块，适于对所述信号转换电路的输出信号进行相关双采样，并将采样信号输出；以及模数转换模块，适于将所述采样模块的输出的模拟信号转换为数字信号；所述信号读出电路架构还包括：脉冲信号模块，适于向所述信号转换电路输出不同频率的时钟脉冲信号，以调节所述信号转换电路的等效阻抗。可选地，所述感测阵列内置于TFT图像传感器。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种信号转换电路，包括：输入开关电容，一端接收所述感测阵列输出的电信号，另一端与所述运算放大器的输入端耦接；反馈开关电容，一端与所述运算放大器的输入端耦接，另一端与运算放大器的输入输出端耦接；输入开关，适于控制所述输入开关电容的接入与否；反馈开关，适于控制所述反馈开关电容的接入与否；其中，所述感测阵列输出的电信号包括电荷、电流或电压，所述输入开关电容和反馈开关电容的等效阻抗与所述感测阵列的输出特性相关。所述信号转换电路引入开关电容以实现电阻元件，并根据所述感测阵列输出的不同信号，所述信号转换电路可以采用不同的转换模式，以使所述信号读出电路架构可应用于不同的感测阵列。因此，在系统应用中更换或开发不同的感测阵列时，所述信号读出电路可使用同一种运算放大器，仅需根据不同的感测阵列调整其他的电路元件组成，无需重新设计制造信号读出电路，大幅减少系统产品的开发时间以及成本。进一步，所述信号读出电路架构包括脉冲信号模块，向所述信号转换电路输出不同频率的脉冲信号，以调节所述信号转换电路的等效阻抗。由此，所述信号读出电路架构可以在相同的面积成本下，大范围地改变元件值，从而可以处理较大范围的感测阵列输出信号。附图说明图1是现有技术中的一种信号读出电路架构的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种信号读出电路架构的结构示意图；图3是本专利技术实施例中处于第一转换模式的信号转换电路的示意图；图4是本专利技术实施例中处于第二转换模式的信号转换电路的示意图；图5是本专利技术实施例中处于第三转换模式的信号转换电路的示意图；图6是本专利技术实施例中处于第四转换模式的信号转换电路的示意图。具体实施方式参考图1，图1是现有技术中的一种信号读出电路架构的结构示意图。图1所示的信号读出电路架构包括多个读出支路，适于读出感测阵列输出的信号。每个读出支路均包括信号转换模块(图1虚线框中结构)，所述信号转换模块包括运算放大器以及可变电容，所述信号转换模块通过可变电容读取感测阵列中所输出的电荷信号，以及一定时间内的电流信号，并将上述信号转变为电压，以供后续进行相关双采样以及模数转换。但是，对于不同感测阵列输出的信号，需要设计对应的外部信号读出电路来处理，各信号读出电路用途单一，无法通用。若感测阵列的输出信号为电压，则图1所示的信号读出电路无法读取。此外，在此设计中，虽然可以调节信号转换模块中电容器的电容值，但当电流范围相差大至数十倍以上时，便无法使用同一个信号读出电路来处理，需要针对不同的感测阵列开发不同的信号读出电路，增加设计、制作以及管理上的成本。参考图2，图2是本专利技术实施例提供的一种信号读出电路架构的结构示意图。如图2所示，所述信号读出电路架构200用于读出感测阵列100输出的电信号，所述信号读出电路架构200包括多条读出支路，分别读出感测阵列100各行或各列的信号。每条读出支路均包括：多路复用器模块(11-1n)，信号转换电路(21-2n)，采样模块(31-3n)以及模数转换模块(41-4n)。在一些实施例中，所述信号读出电路架构200还包括脉冲信号模块20。在具体实施中，所述多路复用器模块(11-1n)用于将感测阵列的多个输出信号进行复用输出，从而减少芯片的引脚数量，降低芯片的设计复杂度。所述信号转换电路(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号转换电路，包括：/n运算放大器，适于将感测阵列输出的电信号进行放大；/n其特征在于，还包括：/n输入开关电容，一端接收所述感测阵列输出的电信号，另一端与所述运算放大器的输入端耦接；/n反馈开关电容，一端与所述运算放大器的输入端耦接，另一端与所述运算放大器的输出端耦接；/n输入开关，适于控制所述输入开关电容的接入与否；以及/n反馈开关，适于控制所述反馈开关电容的接入与否；/n其中，所述感测阵列输出的电信号包括电荷、电流或电压，所述输入开关电容和反馈开关电容的等效阻抗与所述感测阵列的输出特性相关。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号转换电路，包括：
运算放大器，适于将感测阵列输出的电信号进行放大；
其特征在于，还包括：
输入开关电容，一端接收所述感测阵列输出的电信号，另一端与所述运算放大器的输入端耦接；
反馈开关电容，一端与所述运算放大器的输入端耦接，另一端与所述运算放大器的输出端耦接；
输入开关，适于控制所述输入开关电容的接入与否；以及
反馈开关，适于控制所述反馈开关电容的接入与否；
其中，所述感测阵列输出的电信号包括电荷、电流或电压，所述输入开关电容和反馈开关电容的等效阻抗与所述感测阵列的输出特性相关。


2.根据权利要求1所述的信号转换电路，其特征在于，所述输入开关电容包括串联的第一开关和第一电容器。


3.根据权利要求2所述的信号转换电路，其特征在于，所述反馈开关电容包括并联的第二电容器和第二开关以及与所述并联的第二电容器和第二开关串联的第三开关。


4.根据权利要求3所述的信号转换电路，其特征在于，所述感测阵列为被动像素结构，且输出电荷信号，所述输入开关控制所述输入开关电容被短路，所述反馈开关断开，所述第二开关断开，以及所述第三开关闭合。


5.根据权利要求3所述的信号转换电路，其特征在于，所述感测阵列为被动像素结构，且输出电流信号，所述输入开关控制所述输入开关电容被短路；所述反馈开关断开，所述反馈开关电容的第二开关和第三开关受到频率为第一频率的时钟脉冲信号控制，且所述第二开关和第三开关的时钟脉冲信号的相位相反。

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【专利技术属性】
技术研发人员：顾凤军，
申请(专利权)人：上海耕岩智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31