[发明专利]模数转换器

权利要求书

1.一种对n位模拟信号(Vin)进行模数转换的方法，包括以下步骤：

将模拟信号的幅值与表示全幅模拟信号的幅值(Vref)除以2^k的阈值相比较，其中k是小于n的整数；

如果比较步骤的结果表示输入信号的幅值大于阈值，则对n-k位模拟信号执行模数转换以获得n位二进制字的n-k个最高有效位，否则获得这个二进制字的n-k个最低有效位。

2.如权利要求1所述的方法，其中n-k位模数转换采取等于Vref/2^(k*(1-R))的值作为全幅值，因而n-k位转换的量化电平为Vref/2^(n-k*R)，其中如果模拟信号幅值小于或等于阈值则R表示取值为0的二进制变量，否则R表示取值为1的二进制变量；以及

通过将所述n-k位转换的结果乘以2^(k*R)而形成n位二进制字。

3.如权利要求1所述的方法，其中，如果输入信号的幅值大于阈值，则随机获得n位字的k个最低有效位。

4.一种n位模拟信号的模数转换器，包括：

用于将模拟信号的幅值与阈值(TH)相比较的元件(21；32；42，43；51，52；62)，所述阈值(TH)表示全幅模拟信号的幅值(Vref)除以2^k，其中k是小于n的整数；以及

对n-k位模拟信号进行模数转换的元件(25；31，32；42，43；51，52；61-1，61-2，61-p)，如果比较步骤的结果表示输入信号的幅值大于阈值则获得n位二进制字的n-k个最高有效位，否则获得这个n位二进制字的n-k个最低有效位。

5.如权利要求4所述的转换器，更进一步包括：

用于存储由比较元件所提供的二进制数据R的元件(33；442)，如果模拟信号的幅值大于阈值则二进制数据R等于1；以及

至少一个第一数字元件(28，29)，能够通过将在进行n-k位转换的元件的输出端获得的值乘以2^k*R而形成n位二进制字，n-k位转换的模数元件的全幅被调至值Vref/2^(k*R)。

6.如权利要求5所述的转换器，更进一步包括第二数字元件(66，67)，在二进制数据R为1的情况下，其能够将随机数与由第一数字元件提供的n位二进制数相加，第二数字元件的输出端构成转换器输出端。

7.如权利要求5所述的转换器，其中转换元件是采用其斜率之间的比值为2^k的两个不同斜坡(LRAMP，HRAMP)的斜坡转换器，该转换器更进一步包括用于根据二进制数据R的值将所述比较元件连接到两个斜坡之一的元件(K1，K2)。

8.如权利要求5所述的转换器，其中转换元件遵循连续近似，所述比较和转换元件由相同的比较器(43；51，52)形成，以及转换器更进一步包括用于根据二进制数据R的值选择全幅值的元件(45；K5)。

9.如权利要求5所述的转换器，其中转换元件是流水线型的，在转换元件的上游，转换器更进一步包括具有根据二进制数据R的值来选择的增益的级(62)。

10.一种图像传感器，包括：

像素阵列(11)，每一个像素包括至少一个用于存储亮度数据的元件；

至少一个根据权利要求4的模数转换器(12)；以及

至少一个存储元件(13)。

11.一种电子系统，包括：

至少一个电路(11)，其能够提供要转换为数字信号的模拟信号；

至少一个根据权利要求4的模数转换器(12)；以及

至少一个电路(13)，其能够使用该数字信号。