[发明专利]高速线阵CMOS图像传感器的列级ADC及实现方法

权利要求书

1.一种高速线阵CMOS图像传感器的列级ADC，其特征是，由串接的模拟电压到世间转换器ATC、时间到数字转换器TDC构成，模拟电压到世间转换器ATC结构为：输入信号经开关S4、S/H、连接到同相端；电流源正端经电容连接到OPA放大器反相端，电流源正端还通过开关S1连接偏置电压和OPA放大器同相端，电流源负端接地，OPA放大器输出端连接反相端，OPA放大器输出端和反相端之间设置有开关S2，OPA放大器输出端和电流源正端之间设置有C1，OPA放大器输出端通过开关S3接偏置电压。

2.如权利要求1所述的高速线阵CMOS图像传感器的列级ADC，其特征是，时间到数字转换器TDC由一个锁相环电路(PLL)、一个分频电路(Divider)、两个反相器、一个与门电路、两个D触发器、一个计数器(CoarseCounter)、一个延迟锁相环电路(DLL)、一条游标延迟链(VDL)和一个码值运算器(CodeProcessingCircuit)组成；锁相环电路输出到延迟锁相环电路再输出到游标延迟链，锁相环电路还经过分频器后为计数器、D触发器提供时钟；用于粗量化的计数器负责完成时间到数字转换过程的粗量化，游标卡尺延迟线则负责完成对余量部分的细量化；除了两个输入脉冲信号，即代表时间间隔Tin开始的start信号和代表时间间隔Tin终止的stop信号，在转换过程中还需产生三个控制信号：counter_En信号、ST1和ST2信号，其中，counter_En信号是将start和stop反相信号进行与操作而产生的计数器使能控制信号，ST1信号是stop信号到达时通过D触发器DFF1产生的用来作为VDL所要量化时间间隔的起始信号，ST2信号则是stop信号与其之后的下一个时钟上升沿通过D触发器DFF2产生的，并用来作为VDL所要量化时间间隔的终止信号。

3.一种高速线阵CMOS图像传感器的列级ADC实现方法，其特征是，借助于权利要求1所述ATC完成模拟电压到时间的转换，借助于权利要求2所述TDC实现时间到数字的转换，且两步TDC量化的具体过程为：当start信号上升沿到来时，其输出信号经过反相器的反相后，为计数器提供计数时钟Clk，同时counter_En信号被拉高，计数器开始计数；当stop信号到达时，先通过反相器得到stop反相信号，随后将counter_En信号拉低，使得计数器停止粗量化；与此同时，stop信号通过D触发器DFF1，将产生一个细量化的初始信号ST1，而stop信号与其之后的下一个Clk上升沿通过D触发器DFF2将产生细量化的终止信号ST2；在进行细量化的过程中，VDL中的两条延迟线分别对ST1信号和ST2信号进行延迟传递，并通过VDL中D触发器的采样与检测来对ST1和ST2信号是否重合进行判断，以得到温度计码值“00…0011…1”；然后，通过一个温度计码到二进制码的码制转换电路，得到相应的细量化码值；最后，通过码值运算器将细量化结果与粗量化结果进行逻辑结合，以完成整个量化过程。