一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器及其模数转换方法技术

本发明专利技术公开了一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器及其模数转换方法，属于半导体图像感测技术领域，包括包括比较器模块、电容阵列模块、SAR逻辑模块、斜坡发生器模块、计数器模块、寄存器模块及开关模块；该列级模数转换器通过将逐次逼近模数转换与单斜模数转换结合，比单斜模数转换速度快的同时又不会像只采用逐次逼近模数转换那样面积过大；相比典型两步单斜模数转换来讲，又因为不需要有存储电容存储之前量化的电压值减少了斜坡发生器的负载，也减小了由保持电容带来的斜坡误差，相比典型的多斜坡单斜转换,又减小功耗；并通过两个采样电容，能够将复位与采样信号分别采样，有助于比较器输入失调噪声的减小。有助于比较器输入失调噪声的减小。有助于比较器输入失调噪声的减小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器及其模数转换方法


[0001]本专利技术属于半导体图像感测
，具体涉及一种用于CMOS 图像传感器的列级模数转换器及其模数转换方法。

技术介绍

[0002]随着时代发展以及人类对美好事物的不断向往，对记录美好事物的不断追求，照相机，摄像机等应运而生，其核心部件就是图像传感器。随着集成电路工艺的不断发展与进步，CMOS图像传感器逐渐取代了CCD图像传感器成为市场主流。当光信号进入到CMOS图像传感器中时，像素阵列感光产生模拟信号，这个信号不能被计算机软件识别，这时就需要模数转换器(ADC)作为模拟信号与数字信号转换的纽带，将模拟信号转换为数字信号后输出。所以ADC的性能对CMOS 图像传感器的成像质量有重要的影响。为了进一步提高成像质量，ADC 通常要满足高精度，低噪声，低功耗，小面积等条件。
[0003]现有的列级ADC中，常用的结构有逐次逼近ADC(SAR ADC)、循环ADC(cyclic ADC)、单斜ADC(SS ADC)。其中SAR ADC、循环 ADC所占面积较大，但转换速度较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器，其特征在于，包括比较器模块、电容阵列模块、SAR逻辑模块、斜坡发生器模块、计数器模块、寄存器模块及开关模块；所述比较器模块的同相输入端、反相输入端分别与采样电容C
SS
、复位电容C
SR
相连，采样电容、复位电容的另一端分别通过开关模块连接，并作为信号输入端，复位电容还与斜坡发生器模块通过控制开关相连；比较器模块的输出端分别与SAR逻辑模块、计数器模块相连；SAR逻辑模块分别与寄存器模块、电容阵列模块相连，电容阵列模块的输出与开关模块相连，计数器模块与寄存器模块、斜坡发生器模块相连；；其中，所述比较器模块用于将采样电容C
SS
与复位电容C
SR
上的电压值进行比较，在高位量化阶段，比较器模块的同相输入端电压V+与电容阵列模块的电压有关，将比较器模块的反相输入端电压V
‑
的值与同相输入端电压V+进行比较，从而确定电容阵列模块的电压值；在低位量化阶段，反相输入端电压V
‑
与斜坡信号有关，比较比较器模块的反相输入端电压V
‑
与同相输入端电压V+的值，从而确定低位量化结果；所述电容阵列模块通过开关模块的控制，使电容阵列模块中的各电容下极板接高电平或低电平来控制电容阵列模块产生的电压V
P
，通过从最大电容到最小电容下极板电平的连接，使比较器模块的同相输入端电压V+逐渐接近反相输入端电压V
‑
；所述SAR逻辑模块用于根据比较器模块的输出，来控制相应电容阵列模块的开关，使各电容下极板接高电平或低电平，以及输出到寄存器模块的值；所述斜坡发生器模块用于产生逐次下降的斜坡电压；所述计数器模块是由多个D触发器相互连接构成，输入信号每触发一次计一个数，达到计数器的作用；所述寄存器模块用于存储数字数据，将高低位量化的数据存储，作为列级模数转换器的输出。2.如权利要求1所述的一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器，其特征在于，所述开关模块包括采样开关S
S
、复位开关S
R
、电容开关S
C
及控制开关S
F
，其中，采样电容、复位电容的另一端分别与采样开关、复位开关的一端相连，采样开关及复位开关的另一端连接在一起，作为信号输入端；电容阵列模块的输出与电容开关的一端相连，电容开关的另一端与采样电容的另一端相连；复位电容一端过控制开关与斜坡发生器模块相连。3.如权利要求1所述的一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器，其特征在于，所述开关模块还包括两个反馈开关S
A
，所述反馈开关用于将比较器模块的同相输入端与反相输出端相连、反相输入端与同相输出端相连。4.如权利要求1所述的一种用于CMOS图像传感器的列级模数转换器，其特征在于，所述电容阵列模块由电容C0‑
C
P
并联组成，其中，电容C0＝C
U
，电容C1‑
C
P
的大小为2
(i
‑
1)
C
U
，C
U
表示单位电容，其中，i为...

【专利技术属性】
技术研发人员：常玉春，康楠楠，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：