[发明专利]列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法

说明书

本公开涉及一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法，属于电子技术领域，能够增大动态范围并提高图像质量，以及提高输入信号小的情况下的分辨率以及图像清晰度。该列级模数转换器包括：非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元中的电流单元的电流具有从左至右或者从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。

技术领域

本公开涉及电子技术领域，具体地，涉及一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法。

背景技术

常规的单斜率列级模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)的结构如图1所示。每列输入信号分别接到对应的列比较器输入端，并与线性斜坡电压发生器输出的随时间变化的线性斜坡电压Vramp进行比较，线性斜坡电压发生器和计数器使用同一频率的时钟信号Clock。

图2以10位常规单斜率列级ADC为例，示出了其中的线性斜坡电压发生器的结构。其中，所有电流单元idac0的电流均相同，使得线性斜坡电压发生器输出线性的斜坡电压，如图3所示。

常规单斜率列级ADC的缺点包括：(1)动态范围小，使得使用该列级ADC的传感器可以探测的场景照度的范围窄、图像细节少，最终得到的图像质量差；(2)在列级ADC的输入信号小的时候，分辨率低，图像不够清晰。

发明内容

本公开的目的是提供一种列级模数转换器和应用于列级模数转换器的模数转换方法，能够增大动态范围并提高图像质量，以及提高输入信号小的情况下的分辨率以及图像清晰度。

为了实现上述目的，本公开提供一种列级模数转换器，该列级模数转换器包括：

非线性斜坡电压发生器，该非线性斜坡电压发生器包括电流单元阵列，其中，所述电流单元阵列中的电流单元的电流具有从左至右或从上至下逐渐增大的趋势，使得所述非线性斜坡电压发生器在所述列级模数转换器的输入电压较小时输出较小步长的斜坡电压并在所述列级模数转换器的输入电压较大时输出较大步长的斜坡电压；以及

比较器，用于将所述列级模数转换器的输入电压与所述非线性斜坡电压发生器输出的斜坡电压进行比较。

可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至n行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第一电流，第n+1至n+i行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第二电流，第n+i+1至n+i+j行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第三电流，第n+i+j+1至N行、第1至M列中的所述电流单元的电流为第四电流，而且第一电流第二电流第三电流第四电流。

可选地，所述第二电流为所述第一电流的2倍，所述第三电流为所述第二电流的2倍，所述第四电流为所述第三电流的2倍。

可选地，所述电流单元阵列包括N*M个电流单元，N为所述电流单元阵列的行数，M为所述电流单元阵列的列数，其中，第1至m列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第五电流，第m+1至m+l列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第六电流，第m+l+1至m+l+k列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第七电流，第m+l+k+1至M列、第1至N行中的所述电流单元的电流为第八电流，而且第五电流第六电流第七电流第八电流。

可选地，所述第六电流为所述第五电流的2倍，所述第七电流为所述第六电流的2倍，所述第八电流为所述第七电流的2倍。

本公开还提供一种应用于列级模数转换器的模数转换方法，该方法包括：