[发明专利]模拟-数字转换器电路和模拟-数字转换方法

说明书

在一个实施例中，模拟‑数字转换器电路具有输入端(InA)、斜坡发生器(RG)、比较单元(CMP)、控制单元(CTL)和输出端(Out)。输入端(InA)用于接收第一模拟信号电平(In1)和第二模拟信号电平(In2)；斜坡发生器(RG)适用于提供斜坡信号(Vramp)；比较单元(CMP)耦合到输入端(InA)和斜坡发生器(RG)；控制单元(CTL)耦合到比较单元(CMP)，控制单元(CTL)具有计数器，控制单元(CTL)配置成根据斜坡信号(Vramp)与第一模拟信号电平(In1)和第二模拟信号电平(In2)的比较来使能计数器；输出端(Out)用于根据第一模拟信号电平(In1)和第二模拟信号电平(In2)之间关系提供输出数字值。其中，斜坡信号(Vramp)具有至少一个线性上升和至少一个线性下降部分以及在斜坡信号(Vramp)的上升和下降部分之间的反转点处的可调整偏移(Rs1)，偏移(Rs1)依赖于斜坡信号(Vramp)的上升和下降部分的数量。

技术领域

本申请领域涉及模拟-数字转换器ADC，尤其是使用斜坡信号进行转换的ADC。这种转换器称为斜坡ADC。

斜坡ADC具有紧凑的尺寸和简单性，这允许斜坡ADC以并行方式轻松执行多个转换，因而被广泛地用于例如图像传感器中。因此，这些ADC通常用于在像素列中在单个转换周期内对整行像素进行转换。

背景技术

现有斜坡ADC的一个问题是其较慢的转换时间，即较长的转换周期。转换周期表示ADC提供相对于模拟输入的数字输出所需的时间。现有技术的转换器执行的具有N比特分辨率的转换通常需要在转换器内使用的时钟的2的N次方个时钟周期。此外，对于大多数应用，还转换参考电平，这意味着需要两个斜坡来转换两个模拟值或电平，以提供单个转换的值，即数字值。

为避免各种列到列的不均匀性，所有列ADC共享由斜坡发生器产生的同一斜坡电压或斜坡信号。因此，提供斜坡电压的斜坡发生器被加载非常大的电容，该电容通常与图像传感器的列数成比例。另外，为避免由于ADC中使用的比较器的切换产生的到斜坡的反冲，斜坡负载电容必须被适当地设置大小，即进一步增加。

每次执行转换时，必须将现有技术的ADC中使用的斜坡信号复位到明确定义的值，该值与ADC输入摆动的极限之一相对应。随着斜坡ADC速率的不断提高，斜坡复位时间成为总转换时间的重要部分。另外，由于成像的趋势是更高的分辨率，随斜坡发生器的负载与阵列的列数成比例地增加，由斜坡复位引起的死区时间变得更大。

发明内容

因此，本申请的目的是提供一种模拟-数字转换器电路和一种用于具有改进的转换速度的模拟-数字转换的方法。

该目的通过独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中限定了实施例和改进。

除非另有说明，否则如上所述的限定也适用于以下描述。

在一个实施例中，模拟-数字转换器ADC电路具有输入端、斜坡发生器、比较单元和控制单元。输入端用于接收第一模拟信号电平和第二模拟信号电平；斜坡发生器适于提供斜坡信号；比较单元耦合到输入端和斜坡发生器；控制单元耦合到比较单元。控制单元具有计数器。控制单元配置成根据斜坡信号与第一模拟信号电平和第二模拟信号电平的比较使能计数器。该电路还具有输出端，输出端用于根据第一模拟信号电平和第二模拟信号电平之间的关系提供输出数字值。其中，斜坡信号具有至少一个线性上升部分和至少一个线性下降部分以及在上升部分和下降部分之间的反转点处的可调整偏移。该偏移依赖于斜坡信号的上升部分和下降部分的数量。