[发明专利]像素级模数转换电路、模数转换器及红外探测设备

说明书

本发明提供了一种像素级模数转换电路、模数转换器以及红外探测设备，涉及集成电路领域。包括：振荡单元接收光电流，产生对应的振荡周期信号，时序控制单元接收振荡周期信号和积分信号，产生粗量化采样信号和细量化采样信号；计数单元对振荡次数进行计数，在粗量化采样信号有效时，记录计数器的值，得到粗量化结果并传输至读出单元；同时在细量化采样信号有效时，接收全局格雷码计数器的值，得到细量化结果并传输至读出单元；读出单元将粗量化结果和细量化结果输出至像素外。本发明的摒弃了目前细量化采用的每个像素对应一个细量化单元的结构形式，细量化提高模数转换精度的同时，不以牺牲像素面积为代价。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种像素级模数转换电路、模数转换器以及红外探测设备。

背景技术

红外在军用和民用领域都起着非常重要作用，近年来得到了快速的发展。红外探测系统的发展对红外焦平面的读出电路的性能提出了更高的要求。

目前高帧频红外焦平面的读出电路在高精度需求的同时，对于小型化的需求越发重要。如何在保证高精度的同时，尽可能的缩小像素面积是一个亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种像素级模数转换电路、模数转换器以及红外探测设备。

本发明实施例第一方面提供一种像素级模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路包括：振荡单元、时序控制单元、计数单元以及读出单元；

所述振荡单元接收光电流，并根据所述光电流的大小，产生对应的振荡周期信号，不同大小的光电流对应的振荡周期信号的振荡频率不同；

所述时序控制单元接收所述振荡周期信号和积分信号，并产生粗量化采样信号和细量化采样信号；

所述计数单元对所述积分信号有效时的振荡周期信号的振荡次数进行计数，且在所述粗量化采样信号有效时，记录计数结果，得到粗量化结果并传至所述读出单元；

所述计数单元在所述细量化采样信号有效时，接收全局格雷码计数器的计数结果，作为细量化结果并传至所述读出单元；

所述读出单元将所述粗量化结果和所述细量化结果输出至像素外。

可选地，所述光电流的大小与所述振荡周期信号的振荡频率f之间的关系为：

f∝kI_s

上式中，I_S表示光电流的大小，k表示正比例系数；

所述振荡周期信号的振荡频率f与所述光电流的大小呈线性关系，根据电荷守恒有下式：

I_s×T＝N×Q_u

上式中，T表示积分信号的有效时长，即积分时间，N表示所述积分信号有效时的振荡周期信号的振荡次数，即所述粗量化结果，Q_u表示所述振荡单元振荡一次所转移的电荷量。

可选地，所述帧周期信号为所述积分信号经过所述振荡周期信号同步之后产生的信号；

所述帧周期信号与所述积分信号之间的差值，表征粗量化的转换误差，定义该粗量化的转换误差为偏差时长；

所述偏差时长的大小，随所述光电流的大小变化。

可选地，所述全局格雷码计数器设置于所述模数转换电路外，全局共用；

所述全局格雷码计数器利用一个高频主时钟作为自身的计数时钟；

所述全局格雷码计数器对所述偏差时长进行计数，并将所述计数结果通过总线传输至所述计数单元。

可选地，在每一个周期开始时，复位信号高电平有效；