用于CMOS图像传感器的循环式ADC及其循环方法技术

本申请实施例公开了一种用于CMOS图像传感器的循环式ADC及其循环方法，该ADC包括：跨导放大器、斩波器、多个电容值均相同的电容和多个控制开关；斩波器和控制开关的开关状态使ADC具有依次循环执行的第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；第一工作模式和第二工作模式下第一组电容中电容分别串接入输入端和输出端，且两个模式下极性相反，两个工作模式下第二组电容中不同的电容分别进行电压采样；第一工作模式中第一组电容和第二组电容位置互换获得第三工作模式；第二工作模式中第一组电容和第二组电容位置互换获得第四工作模式。该实施例方案解决了电容失配和跨导放大器的失调电压问题。和跨导放大器的失调电压问题。和跨导放大器的失调电压问题。

【技术实现步骤摘要】
用于CMOS图像传感器的循环式ADC及其循环方法


[0001]本申请实施例涉及ADC设计技术，尤指一种用于CMOS图像传感器的循环式ADC及其循环方法。

技术介绍

[0002]CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)图像传感器通常采用按列并行读出的架构，像素的电压值按列读出，每列共用一个ADC(模拟数字转换器，或称模数转换器)。循环式(CYCLIC)ADC具有输入电容低、面积小以及结构简单等特点，使得它非常适用于CMOS图像传感器。但是，目前的循环式ADC的电容失配和放大器的失调电压又会限制CYCLIC ADC的转换精度。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种用于CMOS图像传感器的循环式ADC及其循环方法，能够解决电容失配和跨导放大器的失调电压问题。
[0004]本申请实施例提供了一种用于CMOS图像传感器的循环式ADC，可以包括：跨导放大器、斩波器、多个电容值均相同的电容和多个控制开关；
[0005]所述斩波器，设置为控制所述跨导放大器的输入端和输出端与所述电容的连接方式；所述输入端包括：正向输入端和反向输入端，所述输出端包括：正向输出端和反向输出端；
[0006]所述控制开关，设置为控制所述跨导放大器和所述电容在各工作模式下的接入方式；
[0007]其中，所述斩波器和所述多个控制开关的开关状态使得循环式模数转换器ADC具有多种所述工作模式；多种所述工作模式包括：第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；并且所述第一工作模式、所述第二工作模式、所述第三工作模式和所述第四工作模式依次循环执行；所述多个电容值均相同的电容包括：第一组电容和第二组电容；
[0008]所述第一工作模式和所述第二工作模式下，所述第一组电容中的至少两个电容分别串接入所述输入端和所述输出端；至少两个电容连接所述输入端和数模转换器DAC输出端，且所述第一工作模式中所述第一组电容中的至少两个电容接入的输入端和输出端与所述第二工作模式中所述第一组电容中的至少两个电容接入的输入端和输出端的极性相反；
[0009]所述第一工作模式和所述第二工作模式下，还通过所述第二组电容的至少两个电容中不同的电容进行电压采样；
[0010]所述第三工作模式下将所述第一工作模式中的第一组电容和第二组电容的位置互换；所述第四工作模式下将所述第二工作模式中的第一组电容和第二组电容的位置互换；以通过第二组电容上的电荷合并消除失调电压。
[0011]在本申请的示例性实施例中，多种所述工作模式还可以包括：初始采样模式；
[0012]所述初始采样模式下，所述第一组电容作为采样电容进行信号采集，获取初始的采集电压；并且所述斩波器与所述跨导放大器之间，以及所述斩波器与所述电容之间处于断开状态，所述第二组电容中的电容均处于悬空状态。
[0013]在本申请的示例性实施例中，所述斩波器可以包括第一斩波器和第二斩波器；
[0014]其中，所述第一斩波器和所述第二斩波器均用于将所述第一组电容或所述第二组电容与所述正向输入端和所述反向输入端相连；
[0015]所述DAC输出端包括：第一DAC输出端和第二DAC输出端；
[0016]所述第一组电容可以包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第二组电容包括：第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；
[0017]其中，所述第一电容、所述第二电容、所述第五电容和所述第六电容用于连接所述跨导放大器第一侧的输入端或输出端；
[0018]所述第三电容、所述第四电容、所述第七电容和所述第八电容用于连接所述跨导放大器第二侧的输入端或输出端。
[0019]在本申请的示例性实施例中，所述第一工作模式可以包括：
[0020]所述第一电容串接于第一DAC输出端和所述反向输入端之间；
[0021]所述第二电容串接于所述反向输入端和所述正向输出端之间；
[0022]所述第五电容第一端与所述正向输出端相连，第二端施加有共模电平；
[0023]所述第六电容悬空；
[0024]所述第三电容串接于第二DAC输出端和所述正向输入端之间；
[0025]所述第四电容串接于所述正向输入端和所述反向输出端之间；
[0026]所述第七电容第一端与所述反向输出端相连，第二端施加有所述共模电平；
[0027]所述第八电容悬空。
[0028]在本申请的示例性实施例中，所述第二工作模式可以包括：
[0029]所述第二电容串接于第一DAC输出端和所述正向输入端之间；
[0030]所述第一电容串接于所述正向输入端和所述反向输出端之间；
[0031]所述第六电容第一端与所述反向输出端相连，第二端施加有共模电平；
[0032]所述第五电容悬空；
[0033]所述第四电容串接于第二DAC输出端和所述反向输入端之间；
[0034]所述第三电容串接于所述反向输入端和所述正向输出端之间；
[0035]所述第八电容第一端与所述正向输出端相连，第二端施加有所述共模电平；
[0036]所述第七电容悬空。
[0037]在本申请的示例性实施例中，所述第三工作模式可以包括：
[0038]所述第五电容串接于第一DAC输出端和所述反向输入端之间；
[0039]所述第六电容串接于所述反向输入端和所述正向输出端之间；
[0040]所述第一电容第一端与所述正向输出端相连，第二端施加有共模电平；
[0041]所述第二电容悬空；
[0042]所述第七电容串接于第二DAC输出端和所述正向输入端之间；
[0043]所述第八电容串接于所述正向输入端和所述反向输出端之间；
[0044]所述第三电容第一端与所述反向输出端相连，第二端施加有所述共模电平；
[0045]所述第四电容悬空。
[0046]在本申请的示例性实施例中，所述第四工作模式可以包括：
[0047]所述第六电容串接于第一DAC输出端和所述正向输入端之间；
[0048]所述第五电容串接于所述正向输入端和所述反向输出端之间；
[0049]所述第二电容第一端与所述反向输出端相连，第二端施加有共模电平；
[0050]所述第一电容悬空；
[0051]所述第八电容串接于第二DAC输出端和所述反向输入端之间；
[0052]所述第七电容串接于所述反向输入端和所述正向输出端之间；
[0053]所述第四电容第一端与所述正向输出端相连，第二端施加有所述共模电平；
[0054]所述第三电容悬空。
[0055]在本申请的示例性实施例中，初始采样模式可以包括：
[0056]所述第一电容和所述第二电容并联；
[0057]所述第一电容和所述第二电容的第一端与正向输入信号Vip相连，第二端施加有共模电平；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CMOS图像传感器的循环式ADC，其特征在于，包括：跨导放大器、斩波器、多个电容值均相同的电容和多个控制开关；所述斩波器，设置为控制所述跨导放大器的输入端和输出端与所述电容的连接方式；所述输入端包括：正向输入端和反向输入端，所述输出端包括：正向输出端和反向输出端；所述控制开关，设置为控制所述跨导放大器和所述电容在各工作模式下的接入方式；其中，所述斩波器和所述多个控制开关的开关状态使得循环式模数转换器ADC具有多种所述工作模式；多种所述工作模式包括：第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；并且所述第一工作模式、所述第二工作模式、所述第三工作模式和所述第四工作模式依次循环执行；所述多个电容值均相同的电容包括：第一组电容和第二组电容；所述第一工作模式和所述第二工作模式下，所述第一组电容中的至少两个电容分别串接入所述输入端和所述输出端；至少两个电容连接所述输入端和数模转换器DAC输出端，且所述第一工作模式中所述至少两个电容接入的输入端和输出端与所述第二工作模式中所述至少两个电容接入的输入端和输出端的极性相反；所述第一工作模式和所述第二工作模式下，还通过所述第二组电容的至少两个电容中不同的电容进行电压采样；所述第三工作模式下将所述第一工作模式中的第一组电容和第二组电容的位置互换；所述第四工作模式下将所述第二工作模式中的第一组电容和第二组电容的位置互换；以通过第二组电容上的电荷合并消除失调电压。2.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的循环式ADC，其特征在于，多种所述工作模式还包括：初始采样模式；所述初始采样模式下，所述第一组电容作为采样电容进行信号采集，获取初始的采集电压；并且所述斩波器与所述跨导放大器之间，以及所述斩波器与所述电容之间处于断开状态，所述第二组电容中的电容均处于悬空状态。3.根据权利要求1或2所述的用于CMOS图像传感器的循环式ADC，其特征在于，所述斩波器包括第一斩波器和第二斩波器；其中，所述第一斩波器和所述第二斩波器均用于将所述第一组电容或所述第二组电容与所述正向输入端和所述反向输入端相连；所述DAC输出端包括：第一DAC输出端和第二DAC输出端；所述第一组电容包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第二组电容包括：第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；其中，所述第一电容、所述第二电容、所述第五电容和所述第六电容用于连接所述跨导放大器第一侧的输入端或输出端；所述第三电容、所述第四电容、所述第七电容和所述第八电容用于连接所述跨导放大器第二侧的输入端或输出端。4.根据权利要求3所述的用于CMOS图像传感器的循环式ADC，其特征在于，所述第一工作模式包括：所述第一电容串接于所述第一DAC输出端和所述反向输入端之间；所述第二电容串接于所述反向输入端和所述正向输出端之间；所述第五电容第一端与所述正向输出端相连，第二端施加有共模电平；
所述第六电容悬空；所述第三电容串接于所述第二DAC输出端和所述正向输入端之间；所述第四电容串接于所述正向输入端和所述反向输出端之间；所述第七电容第一端与所述反向输出端相连，第二端施加有所述共模电平；所述第八电容悬空。5.根据权利要求3所述的用于CMOS图像传感器的循环式ADC，其特征在于，所述第二工作模式包括：所述第二电容串接于所述第一DAC输出端和所述正向输入端之间；所述第一电容串...

【专利技术属性】
技术研发人员：李崎璋，吴恩德，
申请(专利权)人：地太科特电子制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：