模数转换方法、模数转换器及图像传感器技术

本发明专利技术公开了一种模数转换方法、模数转换器及图像传感器，其中，模数转换方法，包括第一转换周期和第二转换周期：第一转换周期和第二转换周期中，第一计数器根据第一计数时钟信号、第二计数器根据第二计数时钟信号进行分时计数；第二转换周期中，第一计数器、第二计数器的计数方向发生反转，并保持第一转换周期的计数结果作为第二转换周期的起始值；根据第一计数结果、第二计数结果输出转换结果。本发明专利技术通过第一计数器、第二计数器在两个转换周期的间隔切换计数方向以实现对第一模拟信号和第二模拟信号的双采样以消除系统误差。通过第一计数器、第二计数器在一个转换周期内进行分时计数以提高计数精度及缩短转换时间。

【技术实现步骤摘要】
模数转换方法、模数转换器及图像传感器
本专利技术涉及模数转换
，尤其是涉及一种模数转换方法、模数转换器及图像传感器。
技术介绍
目前，图像传感器通过半导体的光电二极管对入射光进行响应以将光信号转换为电信号，从而生成图像。基础的图像传感器由像素阵列、模数转换器(ADC)构成，模数转换器将来自像素阵列的模拟信号转换成数字信号。模数转换器的转换速率直接影响图像传感器的工作效率，因而需提高模数转换器的转换速率以提高图像传感器的工作效率。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种模数转换方法，在不同转换周期中，通过对斜坡信号和模拟信号进行比较以生成比较信号，第一计数器和第二计数器对比较信号发生信号翻转前后的不同时间段分别进行时钟信号上升沿、时钟信号下降沿计数以提高数模转换器的计数精度及缩短转换时间。本专利技术还提出一种用于执行上述模数转换方法的模数转换器。本专利技术还提出一种包括上述模数转换器的图像传感器。根据本专利技术的第一方面实施例的模数转换方法，包括：第一转换周期中，将斜坡信号复位至第一参考电平信号并将第一参考电平信号作为起始电平以生成第一斜坡信号；获取第一模拟信号并对所述第一斜坡信号、所述第一模拟信号进行比较以生成第一比较信号；获取计数时钟信号并根据所述第一比较信号、所述计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；所述第一计数器根据所述第一计数时钟信号按第一计数方向进行计数；所述第一比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数、第二计数器开始根据第二计数时钟信号按第二计数方向计数以完成第一转换周期计数；第二转换周期中，所述第一计数器、所述第二计数器的计数方向发生反转，并保持第一计数器和第二计数器的计数结果作为起始值；将所述斜坡信号复位至第二参考电平信号并将所述第二参考电平信号作为起始电平以生成第二斜坡信号；获取第二模拟信号并对所述第二斜坡信号、所述第二模拟信号进行比较以生成第二比较信号；根据所述第二比较信号、计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；所述第一计数器根据所述第一计数时钟信号进行计数；所述第二比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数、第二计数器开始根据第二计数时钟信号计数以完成第二转换周期计数；获取所述第一计数器的第一计数结果、所述第二计数器的第二计数结果，根据所述第一计数结果、所述第二计数结果输出转换结果；其中，第二转换周期中，所述第一计数器沿第一计数方向的相反方向进行计数；所述第二计数器沿第二计数方向的相反方向进行计数。通过获取所述第一计数器的第一计数结果、所述第二计数器的第二计数结果，并根据所述第一计数结果、所述第二计数结果输出转换结果。根据本专利技术实施例的模数转换方法，至少具有如下有益效果：在每个转换周期中，根据第一比较信号和第二比较信号、计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号。第一计数器根据第一计数时钟信号、第二计数器根据第二计数时钟信号沿着预设方向进行分时计数。当第一比较信号和第二比较信号发生信号翻转时，第一计数器、第二计数器进行计数切换，根据第一计数结果、第二计数结果输出转换结果，可以实现半个时钟周期的转换步长，从而缩短转换周期、提高转换效率。通过第一计数器、第二计数器在两个转换周期的间隔切换计数方向以实现对第一模拟信号和第二模拟信号的双采样以消除系统误差。根据本专利技术的一些实施例，还包括：所述第一计数方向和第二计数方向为相反的计数方向；或所述第一计数方向和第二计数方向为相同的计数方向。根据本专利技术的一些实施例，当所述第一计数方向和第二计数方向为相反计数方向；通过加法器将所述第一计数结果、所述第二计数结果进行相加处理以输出转换结果。根据本专利技术的一些实施例，当所述第一计数方向和第二计数方向为相同计数方向；通过加法器将所述第一计数结果、所述第二计数结果进行相减处理以输出转换结果。根据本专利技术的一些实施例，所述第一斜坡信号和第二斜坡信号为从低电平到高电平的斜坡信号；或所述第一斜坡信号和第二斜坡信号为从高电平到低电平的斜坡信号。根据本专利技术的一些实施例，所述第一参考电平、所述第二参考电平为相同电平；或所述第一参考电平、所述第二参考电平为不同电平。根据本专利技术的一些实施例，所述第一计数器对时钟信号的上升沿计数有效，所述第二计数器对时钟信号的下降沿计数有效；或所述第一计数器对时钟信号的下降沿计数有效，所述第二计数器对时钟信号的上升沿计数有效。根据本专利技术的第二方面实施例的模数转换器，模数转换器用于执行上述实施例的模数转换方法。根据本专利技术实施例的模数转换器，至少具有如下有益效果：在模数转换器的每个转换周期中，第一计数器根据第一计数时钟信号、第二计数器根据第二计数时钟信号沿着预设方向进行分时计数。其中，第一比较信号和第二比较信号发生信号翻转时，第一计数器、第二计数器进行计数切换，通过根据第一计数结果、第二计数结果输出转换结果，可以实现半个时钟周期的转换步长，从而缩短模数转换器的转换周期、提高转换效率。通过第一计数器、第二计数器在两个转换周期的间隔切换计数方向以实现对第一模拟信号和第二模拟信号的双采样以消除系统误差。根据本专利技术的第三方面实施例的图像传感器，包括上述模数转换器。根据本专利技术实施例的图像传感器，至少具有如下有益效果：在图像传感器中，通过设置上述实施例中的模数转换器，在模数转换器的每个转换周期中，第一计数器根据第一计数时钟信号、第二计数器根据第二计数时钟信号沿着预设方向进行分时计数。其中，在第一比较信号和第二比较信号发生信号翻转时，第一计数器、第二计数器进行计数切换，通过根据第一计数结果、第二计数结果输出转换结果，可以实现半个时钟周期的转换步长，从而缩短模数转换器的转换周期、提高模数转换器的转换效率。通过第一计数器、第二计数器在两个转换周期的间隔切换计数方向以实现对第一模拟信号和第二模拟信号的双采样以消除系统误差。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例一种模数转换方法的流程图；图2为本专利技术实施例一种模数转换器的时序示意图；图3为本专利技术实施例一种模数转换器的信号流向示意图；图4为本专利技术实施例一种模数转换器的计数转换示意图；图5为本专利技术实施例一种模数转换器的比较器的电路结构示意图；图6为本专利技术实施例一种模数转换器的时钟控制逻辑示意图；图7为本专利技术实施例一种模数转换器的比特异步计数器示意图；图8为本专利技术实施例一种模数转换器的第一计数器单比特位的电路结构示意图；图9为本专利技术实施例一种模数转换器的第二计数器单比特位的电路结构示意图；图10为本专利技术实施例一种模数转换器的计数器方向控制时序示意图；图11为本专利技术实施例一种模数转换器的加法器的电路结构示意图。...

【技术保护点】
1.一种模数转换方法，其特征在于，包括第一转换周期和第二转换周期：/n第一转换周期中，将斜坡信号复位至第一参考电平信号并将所述第一参考电平信号作为起始电平以生成第一斜坡信号；/n获取第一模拟信号并对所述第一斜坡信号、所述第一模拟信号进行比较以生成第一比较信号；/n获取计数时钟信号并根据所述第一比较信号、所述计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；/n第一计数器根据所述第一计数时钟信号按第一计数方向进行计数；/n所述第一比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数；第二计数器开始根据所述第二计数时钟信号按第二计数方向计数以完成第一转换周期的计数；/n第二转换周期中，所述第一计数器、所述第二计数器的计数方向发生反转，并保持所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果作为起始值；/n将所述斜坡信号复位至第二参考电平信号并将所述第二参考电平信号作为起始电平以生成第二斜坡信号；/n获取第二模拟信号并对所述第二斜坡信号、所述第二模拟信号进行比较以生成第二比较信号；/n根据所述第二比较信号、所述计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；/n所述第一计数器根据所述第一计数时钟信号进行计数；/n所述第二比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数、第二计数器开始根据所述第二计数时钟信号计数以完成第二转换周期计数；/n获取所述第一计数器的第一计数结果、所述第二计数器的第二计数结果，根据所述第一计数结果、所述第二计数结果输出转换结果；/n其中，在第二转换周期中，所述第一计数器沿第一计数方向的相反方向进行计数；所述第二计数器沿第二计数方向的相反方向进行计数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模数转换方法，其特征在于，包括第一转换周期和第二转换周期：
第一转换周期中，将斜坡信号复位至第一参考电平信号并将所述第一参考电平信号作为起始电平以生成第一斜坡信号；
获取第一模拟信号并对所述第一斜坡信号、所述第一模拟信号进行比较以生成第一比较信号；
获取计数时钟信号并根据所述第一比较信号、所述计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；
第一计数器根据所述第一计数时钟信号按第一计数方向进行计数；
所述第一比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数；第二计数器开始根据所述第二计数时钟信号按第二计数方向计数以完成第一转换周期的计数；
第二转换周期中，所述第一计数器、所述第二计数器的计数方向发生反转，并保持所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果作为起始值；
将所述斜坡信号复位至第二参考电平信号并将所述第二参考电平信号作为起始电平以生成第二斜坡信号；
获取第二模拟信号并对所述第二斜坡信号、所述第二模拟信号进行比较以生成第二比较信号；
根据所述第二比较信号、所述计数时钟信号生成第一计数时钟信号和第二计数时钟信号；
所述第一计数器根据所述第一计数时钟信号进行计数；
所述第二比较信号发生信号翻转，所述第一计数器停止计数、第二计数器开始根据所述第二计数时钟信号计数以完成第二转换周期计数；
获取所述第一计数器的第一计数结果、所述第二计数器的第二计数结果，根据所述第一计数结果、所述第二计数结果输出转换结果；
其中，在第二转换周期中，所述第一计数器沿第一计数方向的相反方向进行计数；所述第二计数器沿第二计数方向的相反方向进行计数。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志升，郭佳，
申请(专利权)人：深圳市南北微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44