斜坡发生器制造技术

本发明专利技术提供了一种斜坡发生器，包括：电压电流变换支路将基准参考电压转换成第一电流；主电流支路镜像所述第一电流；增益调节支路接收所述第一电流，对所述第一电流至少能进行两种增益的调节，并输出增益调节后的电压偏置信号；采样保持电路，包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得至少两种增益下的采样信号；偏置电压选择电路，从至少两种增益下的采样信号选择一采样信号并输出，所述偏置电压选择电路持续输出所述采样信号；RAMP电流源，接收所述采样信号，并输出斜坡电流。从而减少了增益切换的时间，提高了增益切换的速度，并且，减少了功耗，节省了成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
斜坡发生器


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其是涉及一种斜坡发生器。

技术介绍

[0002]图像传感器可以将模拟信号转换成数字信号，一般由2维(x,y)分布的像素阵列和外围电路构成。外围电路而言，包括但不限于像素的垂直走查电路(Vertical Scanner)，以列为单位的列读出电路(Column Readout Circuit)，列选择电路(Horizontal Scanner)和斜坡发生器。其中，列读出电路主要由比较器(Comparator)和计数器(Counter)构成。比较器的输入为斜坡发生器产生的RAMP波和光电变换结果(Pixel Signal)。计数器在斜坡产生时开始计数，在斜坡与Pixel Signal交点处停止计数，从而实现把对电压的测量转化为对时间的测量。列读出电路计数结果取决于斜坡产生的时间点到斜坡与光电变换结果产生交点的时间，这段时间越长，计数值越大，图像上来看亮度越大。而通过调整RAMP的斜率，可以改变交点的位置，从而实现调整计数值的效果。例如，图1是一种应用于图像传感器的斜坡发生器动作示意图，其工作流程如下：a.比较器对RAMP斜坡信号和像素电压输出(Pixel Output)进行比较。b.计数器在RAMP斜坡开始时开始计数，分为P/D两次计数过程。在P相向下计数(0
→
负数)，在D相向上计数(负数
→
0或负数
→0→
正数)。c.最终的计数结果为D
‑
P(信号)，其中D为信号+噪声，P为噪声(这里的噪声主要指固定噪声)。图2说明了RAMP斜坡的斜率(由模拟增益决定，增益越大斜率越小)与斜坡发生器输出(Counter计数值)的关系分析图。很显然，在被测信号(Pixel Signal)不变的前提下，斜坡发生器输出值与斜率成1次反比例关系，即斜率越大计数值越小，斜率越小计数值越大。图3说明了模拟增益与RAMP斜坡幅度的关系，可见模拟增益每增加6dB，RAMP斜坡的范围减半。在被测信号较小的情况下，用较高的模拟增益可以得到较好的SNR(信噪比)。
[0003]在高动态范围(High Dynamic Range)的传感器设计中，一般需要以帧(ms级及以上)或行周期(μs级)为单位调整RAMP斜率(等价于调整模拟增益)。然而，由于模拟增益调节有建立过程，这个建立过程在以帧为单位的增益切换场景下可以不用重视，但是在以行周期为单位的增益切换场景下，建立增益的过程影响了增益切换的速度，最终影响计数值的准确性，产生图像失真。为了解决模拟增益切换时的建立时间问题，需要提供一种增益预存机制的斜坡发生器，现有技术采用了两路RAMP电流源来形成增益预存机制的斜坡发生器。因为斜坡发生器电路主要的芯片面积被RAMP电流源消耗，所以导致现有技术的增益预存机制的斜坡发生器的芯片面积过大，功耗高成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种斜坡发生器，可以提高增益切换的速度，并且能减少芯片的面积，节约成本。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种斜坡发生器，包括：
[0006]电压电流变换支路，用于接收带隙基准电压模块提供的基准参考电压，并将所述
基准参考电压转换成第一电流；
[0007]主电流支路，镜像所述第一电流；
[0008]增益调节支路，接收所述第一电流，对所述第一电流至少能进行两种增益的调节，并输出增益调节后的电压偏置信号；
[0009]采样保持电路，包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得至少两种增益下的采样信号；
[0010]偏置电压选择电路，从至少两种增益下的采样信号选择一采样信号并输出，所述偏置电压选择电路持续输出所述采样信号；
[0011]RAMP电流源，接收所述采样信号，并输出斜坡电流。
[0012]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述电压电流变换支路包括：运算放大器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和第一电阻；所述运算放大器的第一输入端连接基准参考电压，第二输入端同时连接所述第一NMOS管的源极和第一电阻；所述第一NMOS管串联所述第一PMOS管和第二PMOS管。
[0013]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述主电流支路包括第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管；所述第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管串联；所述第三PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极；所述第四PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的栅极。
[0014]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述增益调节支路包括第五PMOS管、第六PMOS管和NMOS管组，所述第五PMOS管和所述第六PMOS管以及所述NMOS管组串联；所述NMOS管组与所述第二NMOS管的栅极连接。
[0015]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述NMOS管组包括多个并联的NMOS管，通过调整所述NMOS管组中与所述第五PMOS管串联的NMOS管的数量以调节所述第一电流的增益，所述第六PMOS管的栅极提供增益调节后的电压偏置信号。
[0016]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述第一采样电路包括第一采样电容，所述第一采样电容通过第一开关和所述电压偏置信号连接；所述第二采样电路包括第二采样电容，所述第二采样电容通过第二开关和所述电压偏置信号连接。
[0017]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述偏置电压选择电路包括2选1选择器；所述2选1选择器的第一输入端连接在所述第一采样电容和所述第一开关之间，第二输入端连接在所述第二采样电容和所述第二开关之间；所述2选1选择器的选择信号端为低电平时，选择所述第一采样电容的采样电压作为所述2选1选择器的输出；所述选择信号端为高电平时，选择所述第二采样电容的采样电压作为所述2选1选择器的输出。
[0018]所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得两种增益下的采样信号，所述采样信号在两种增益之间切换，两种增益分别为第一增益和第二增益，所述第一采样电容采样第一增益时的偏置电压信号；所述第二采样电容采样第二增益时的偏置电压信号。
[0019]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得多种增益下的采样信号。
[0020]可选的，在所述的斜坡发生器中，所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得三种增益下的采样信号，三种增益分别是第一增益、第二增益和第三增益，第一采样电容采样第一增益时的偏置电压信号，第二采样电容采
样第二增益时的偏置电压信号，第一采样电容采样第三增益时的偏置电压信号。
[0021]在本专利技术提供的一种斜坡发生器中，增益调节支路对所述第一电流进行增益调节；采样保持电路用以获得第一增益的信号和第二增益的信号，偏置电压选择电路，从所述第一增益的信号和第二增益的信号选择一增益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜坡发生器，其特征在于，包括：电压电流变换支路，用于接收带隙基准电压模块提供的基准参考电压，并将所述基准参考电压转换成第一电流；主电流支路，镜像所述第一电流；增益调节支路，接收所述第一电流，对所述第一电流至少能进行两种增益的调节，并输出增益调节后的电压偏置信号；采样保持电路，包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和所述第二采样电路用于交替对所述电压偏置信号进行采样，以获得至少两种增益下的采样信号；偏置电压选择电路，从至少两种增益下的采样信号选择一采样信号并输出，所述偏置电压选择电路持续输出所述采样信号；RAMP电流源，接收所述采样信号，并输出斜坡电流。2.如权利要求1所述的斜坡发生器，其特征在于，所述电压电流变换支路包括：运算放大器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和第一电阻；所述运算放大器的第一输入端连接基准参考电压，第二输入端同时连接所述第一NMOS管的源极和第一电阻；所述第一NMOS管串联所述第一PMOS管和第二PMOS管。3.如权利要求2所述的斜坡发生器，其特征在于，所述主电流支路包括第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管；所述第三PMOS管、第四PMOS管和第二NMOS管串联；所述第三PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极；所述第四PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的栅极。4.如权利要求3所述的斜坡发生器，其特征在于，所述增益调节支路包括第五PMOS管、第六PMOS管和NMOS管组，所述第五PMOS管和所述第六PMOS管以及所述NMOS管组串联；所述NMOS管组与所述第二NMOS管的栅极连接，所述第六PMOS管的栅极提供增益调节后的电压偏置信号。5.如权利要求4所述的斜坡发生器，其特征在于，所述NMOS管组包括多个并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从华，蔡化，陈正，陈飞，夏天，芮松鹏，高菊，
申请(专利权)人：成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：