[发明专利]用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路

权利要求书

1.用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，包括：传感器列输出接口电路(U1)、输入PGA电路(U2)、高精度ADC内核(U3)、高性能采样开关(U4)、保持电路(U5)、比较器(U6)、FIFO电路(U7)、数据求和电路(U8)以及数字校准电路(U9)；其中，所述高性能采样开关(U4)、保持电路(U5)、比较器(U6)和FIFO电路(U7)构成模拟信号跟踪量化电路；

上述电路的连接关系如下：传感器列输出接口电路(U1)的M个输入开关左侧依次连接CMOS图像传感器的M列像素，M为自然数，M个输入开关右侧均连接输入PGA电路(U2)的输入端；输入PGA电路(U2)输出的输入模拟电压信号Vin被同时输入到高精度ADC内核(U3)和高性能采样开关(U4)的模拟信号输入端，高性能采样开关(U4)的第一模拟信号输出端在时钟CK1控制下连接到比较器(U6)的正输入端，高性能采样开关(U4)的第二模拟信号输出端在时钟CK2控制下连接到保持电路(U5)的信号输入端，保持电路(U5)的模拟信号输出端在时钟CK1控制下连接到比较器(U6)的负输入端，比较器(U6)的量化输出端连接到FIFO电路(U7)的数据输入端，FIFO电路(U7)的数据输出端连接到数据求和电路(U8)的第一数据输入端，高精度ADC内核(U3)的数据输出端连接到数据求和电路(U8)的第二数据输入端，数据求和电路(U8)的输出数据输入到数字校准电路(U9)，经误差校准得到整体模数转换器的最终数字量化输出码；所述数字校准电路(U9)输出的校准模拟电压信号Vcal连接到高性能采样开关(U4)的模拟信号输入端；

所述高精度ADC内核(U3)的采样时钟为Ck_ad，传感器列输出接口电路(U1)、输入PGA电路(U2)、高性能采样开关(U4)、保持电路(U5)、比较器(U6)、FIFO电路(U7)、数据求和电路(U8)以及数字校准电路(U9)的控制时钟为Ck_trac；时钟Ck_trac的频率是时钟Ck_ad的M倍。

2.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，所述传感器列输出接口电路(U1)中的M个开关由M个相位依次延后的时钟进行控制，M个控制时钟的延迟时间T相等，T为时钟Ck_trac对应的时钟周期。

3.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，在高精度ADC内核(U3)输出第K个数字码D(K)和第K+1个数字码之间的时间内，所述模拟信号跟踪量化电路在时钟Ck_trac控制下产生M个跟随输入模拟信号相对变化的量化码d(n+1)～d(n+M)，经数据求和电路(U8)分别和D(K)做求和运算，得到M个精确复印输入模拟信号变化的量化数字码；K为自然数，n为大于2的自然数。

4.根据权利要求2所述的用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，所述模拟信号跟踪量化电路的工作由3相不交叠时钟控制：Ck0相，所述高性能采样开关(U4)进行电压采样，假设此时该开关为第n次采样，则采样得到电压V_in(n)；Ck1相，所述比较器(U6)将对高性能开关采样得到电压V_in(n)将与保持电路(U5)前个时钟周期保持的电压V_in(n-1)进行比较，比较器(U6)输出为1，表示V_in电压在升高，比较器(U6)输出为0则相反；Ck2相，V_in(n)将进入保持电路(U5)进行保持，同时比较器(U6)输出将进入FIFO电路(U7)，进行状态保存。

5.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，所述保持电路(U5)的工作受2相不交叠时钟控制，并且其控制时钟必须比高性能采样开关(U4)的控制时钟延迟一个Ck_trac周期。

6.根据权利要求1所述的用于CMOS图像传感器的高速列级ADC电路，其特征是，所述数字校准电路(U9)包括：校准信号产生电路(91)、误差估计电路(92)、误差纠正电路(93)和控制电路(94)；数据求和电路(U8)的输出端连接误差估计电路(92)和误差纠正电路(93)的输入端；控制电路(94)的输出端分别连接到校准信号产生电路(91)和误差估计电路(92)；校准信号产生电路(91)根据控制电路(94)的控制信号分别产生校准模拟电压信号Vcal和对应的校准数字信号Dcal，校准模拟电压信号Vcal连接到所述高性能采样开关(U4)的模拟信号输入端，校准数字信号Dcal连接到误差估计电路(92)的校准信号输入端和误差纠正电路(93)的校准信号输入端；误差估计电路(92)根据控制电路(94)的控制信号、数据求和电路(U8)的输出数据D_res和校准数字信号Dcal产生校正参数，并输出给误差纠正电路(93)；误差纠正电路(93)根据所述校准数字信号Dcal、校正参数以及数据求和电路(U8)的输出数据D_res进行校准计算，得到最终的数字量化输出码D_out。