[发明专利]采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路及方法

说明书

本发明公开了采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路及方法，具体为：通过引入粗细量化斜坡Ramp_f和Ramp_c，设置两个基准电压VRef‑1/2LSB和Vref，设置两个比较器，通过开关网络的控制，实现粗量化与细量化的并行处理。在粗量化与细量化并行时保证了量化的稳定和准确。由于粗细量化通过并行方法来实现，本发明的量化速度对比传统两步式单斜模数转换器有了显著的提升。

技术领域

本发明属于模拟数字转换技术领域，具体涉及采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路，还涉及采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换方法。

背景技术

由于CMOS图像传感器具有功耗低和成像速度快，获得了大量的关注。随着图像传感器的广泛发展，在部分高速摄像中，对传感器的帧率提出了较大的要求。传统的单斜式模数转换电路已经无法满足要求。在此基础上技术人员提出了两步式的单斜模数转换电路，该转换电路先进行粗量化操作，再进行细量化操作，一次量化的时间为 2^M+2^N，这种串行的结构存在量化速度较慢的问题。

发明内容

本发明的目的是提供采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路，利用区间调制和对应增加的比较器，实现了粗细量化的并行处理。

本发明的另一个目的是提供采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换方法，提高了量化速度。

本发明所采用的技术方案是，采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路，包括比较器CMP1，比较器CMP2，开关电容控制网络，数字逻辑控制电路和两路斜坡信号；比较器CMP1和CMP2的正端输入接输入信号VIN，比较器CMP1和CMP2的负端输入接开关电容控制网络的输出，比较器CMP1和CMP2的输出接数字逻辑控制电路，数字逻辑控制电路与计数器连接，两路斜坡信号分别为粗斜坡信号和细斜坡信号。

本发明的特点还在于，

开关电容控制网络包括粗斜坡控制开关S1和S2，细斜坡控制开关S5和S6，以及数字控制开关S3和S4；粗斜坡控制开关S1一端接入粗斜坡信号Ramp_f，粗斜坡控制开关S1另一端连接比较器 CMP2的负输入端和保持电容C2的上极板；粗斜坡控制开关S2一端接入粗斜坡信号Ramp_f，粗斜坡控制开关S2的另一端连接比较器 CMP1的负输入端和保持电容C1的上极板；细斜坡控制开关S5一端接入细斜坡信号Ramp_c，细斜坡控制开关S5的另一端连接保持电容 C2；细斜坡控制开关S6一端接入细斜坡信号Ramp_c，细斜坡控制开关S6的另一端连接保持电容C1；数字控制开关S3一端连接基准电压VRef-1/2LSB，数字控制开关S3的另一端连接保持电容C2的下极板；数字控制开关S4一端连接基准电压Vref，数字控制开关S4的另一端连接保持电容C1的下极板。

保持电容C1下极板所接的基准电压为Vref，保持电容C2的下极板所接基准电压为VRef-1/2LSB。

本发明所采用的另一技术方案是，采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换方法，具体为：设置粗斜坡信号Ramp_f，引入细斜坡信号Ramp_c，设置两个基准电压VRef-1/2LSB和Vref，设置两个比较器，通过开关网络的控制，实现粗量化与细量化的并行处理；细斜坡信号Ramp_c由低电平上升至一个高电平，电压差值为粗斜坡信号 Ramp_f的一个台阶电压。

本发明的有益效果是，采用并行结构显著减少了两步式单斜模数转换方法的量化时间。将2^M+2^N有效缩短至max[2^M，2^N]，实现了更快的量化速度。

附图说明

图1为现有技术的两步式单斜模数转换电路示意图；

图2为本发明采用区间细斜坡的并行两步式单斜模数转换电路的结构示意图；

图3为本发明并行结构的原理示意图。

具体实施方式