【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及一种模数转换器、图像传感器及芯片。
技术介绍
1、图1示出传统的单斜模数转换器(single-slope analogue to digitalconverter,ss adc)的示意性框图。如图1所示，模数转换器100主要由斜坡信号发生器110、比较器comp以及计数器120组成。
2、此外，在一些实施例中，在传统的ss adc中结合数字双采样技术(digital doublesampling,dds)，从而减少噪声、电荷注入和比较器响应延时等非理想因素以及时钟延迟的影响。图2示出采用dds技术的ss adc的工作时序图。在图2中vramp为斜坡信号发生器110发送至比较器comp正相输入端的斜坡信号；vrst为复位信号、vsig为像素信号；comp out为比较器comp的输出信号；clk为计数器120的时钟信号；cnt为计数器的输出信号。如图2所示，在ramp1阶段，复位信号vrst与斜坡信号vramp进行比较，当vramp＞vrst时，比较器输出高电平信号，计数器120对此高电平信号进行减法计数；在ramp2阶段，像素信号vsig与斜坡信号vramp进行比较，同理，当vramp＞vsig时，比较器输出高电平信号，计数器在ramp1阶段减法计数的基础上进行加法计数，计数器最终输出的数字编码dout为对vsig-vrst的量化结果。
3、传统的ss adc具有结构简单、功耗低、列一致性好等优势，然而实现n位的精度需要2n个时钟周期，量化速度慢。因而在一些实施例中，还
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种模数转换器、图像传感器及芯片在兼顾转换结果准确性的同时，可以简化电路结构。
2、根据本申请的一方面，提供一种模数转换器，用于将模拟信号转换为n位数字信号，其中，所述模数转换器的转换周期包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段的量化结果包括所述数字信号的最高位；所述第二阶段的量化结果包括所述数字信号的剩余n-1位，n＞0且为整数，所述模数转换器包括：开关电容网络，根据开关状态，在转换周期的各阶段根据斜坡信号和所述模数转换器的输入信号提供相应的第一比较信号和第二比较信号；比较单元，与所述开关电容网络相连，包括比较器，提供所述第一比较信号和所述第二比较信号的比较结果；输出单元，与所述比较单元相连，量化所述比较结果以提供所述数字信号；以及控制单元，与所述输出单元相连，提供与所述数字信号的最高位相关的控制信号,所述控制信号用于在所述第二阶段控制所述开关电容网络中至少部分开关的关断/导通以及用于在所述第二阶段控制所述比较器的正相输出端/反相输出端输出所述比较结果。
3、可选地，所述输出单元包括：第一量化模块，被配置为在所述第一阶段量化相应的所述比较结果，所述第一量化模块的量化结果包括所述数字信号的最高位；以及第二量化模块，被配置为在所述第二阶段量化相应的所述比较结果，所述第二量化模块的量化结果包括所述数字信号的剩余n-1以及冗余位，所述冗余位用于校验所述最高位。
4、可选地，所述第一量化模块包括第一计数器；所述第二量化模块包括第二计数器。
5、可选地，所述模数转换器还包括斜坡信号发生器，用于提供所述斜坡信号，所述斜坡信号包括相位相反的第一斜坡信号和第二斜坡信号。
6、可选地，所述开关电容网络包括第一比较信号生成模块和第二比较信号生成模块，所述第一比较信号生成模块的第一输入端接收所述输入信号；第二输入端接收所述第一斜坡信号；输出端提供所述第一比较信号，所述第二比较信号生成模块的第一输入端接收所述输入信号；第二输入端接收所述第二斜坡信号；输出端输出所述第二比较信号，所述输入信号包括复位信号以及相位相反的第一像素信号和第二像素信号，所述第一比较信号生成模块的第一输入端/所述第二比较信号生成模块的第一输入端被配置为在所述转换周期的不同阶段，接收相应的所述输入信号。
7、可选地，所述第一比较信号生成模块包括第一电容、第二电容、第一开关元件、第二开关元件以及第三开关元件，所述第一开关元件连接在所述第一比较信号生成模块的第一输入端和输出端之间；所述第二开关元件和所述第一电容依次串联连接在所述第一比较信号生成模块的第一输入端和输出端之间；所述第三开关元件和所述第二电容依次串联连接在所述第一比较信号生成模块的第二输入端和输出端之间。
8、可选地，所述第二比较信号生成模块包括第三电容、第四电容、第四开关元件、第五开关元件以及第六开关元件，所述第四开关元件连接在所述第二比较信号生成模块的第一输入端和输出端之间；所述第五开关元件和所述第三电容依次串联连接在所述第二比较信号生成模块的第一输入端和输出端之间；所述第六开关元件和所述第四电容依次串联连接在所述第二比较信号生成模块的第二输入端和输出端之间。
9、可选地，所述比较单元还包括清零模块，所述清零模块包括第七开关元件和第八开关元件，所述第七开关元件连接在所述比较器的正相输入端和正向输出端之间；所述第八开关元件连接在所述比较器的反相输入端和反相输出端之间。
10、根据本申请的再一方面，提供一种图像传感器，其中，包括：像素阵列，用于将光信号转换为电信号；以及如上述任一项所述的模数转换器，将所述电信号的模拟信号转换为数字信号。
11、根据本申请的第三方面，提供一种芯片，其中，包括如上述任一项所述的模数转换器。
12、根据本申请提供的模数转换器、图像传感器及芯片，通过最高位数字信号选择第二阶段中输出单元的量化对象，避免了输出单元的量化结果超出预设长度，因而无需额外的电路对量化结果做进一步处理，有效地简化了量化流程，降低了对电路的要求，简化了电路结构，更利于设备的高度集成化发展。
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1.一种模数转换器，用于将模拟信号转换为N位数字信号，其中，所述模数转换器的转换周期包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段的量化结果包括所述数字信号的最高位；所述第二阶段的量化结果包括所述数字信号的剩余N-1位，N＞0且为整数，所述模数转换器包括：
2.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述输出单元包括：
3.根据权利要求2所述的模数转换器，其中，所述第一量化模块包括第一计数器；所述第二量化模块包括第二计数器。
4.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器还包括斜坡信号发生器，用于提供所述斜坡信号，所述斜坡信号包括相位相反的第一斜坡信号和第二斜坡信号。
5.根据权利要求4所述的模数转换器，其中，
6.根据权利要求5所述的模数转换器，其中，
7.根据权利要求5所述的模数转换器，其中，
8.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述比较单元还包括清零模块，所述清零模块包括第七开关元件和第八开关元件，所述第七开关元件连接在所述比较器的正相输入端和正向输出端之间；所述第八开关元件连接在所述比
9.一种图像传感器，其中，包括：
10.一种芯片，其中，包括如权利要求1至8任一项所述的模数转换器。
...【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，用于将模拟信号转换为n位数字信号，其中，所述模数转换器的转换周期包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段的量化结果包括所述数字信号的最高位；所述第二阶段的量化结果包括所述数字信号的剩余n-1位，n＞0且为整数，所述模数转换器包括：
2.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述输出单元包括：
3.根据权利要求2所述的模数转换器，其中，所述第一量化模块包括第一计数器；所述第二量化模块包括第二计数器。
4.根据权利要求1所述的模数转换器，其中，所述模数转换器还包括斜坡信号发生器，用于提供所述斜坡信号，所述斜坡信号包括相位相反...
【专利技术属性】
技术研发人员：王高原，
申请(专利权)人：北京集创北方科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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