[发明专利]随机估计模/数转换器

说明书

技术领域

本发明一般涉及模/数转换器，且特定(但不详尽)地说，涉及在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的读出电路中所使用的那些模/数转换器。

背景技术

图像传感器是无处不在的。其广泛用于数字静物照相机、数字摄像机、手机、监控摄像机、医疗装置、汽车及其它应用中。

许多图像传感器应用受益于高动态范围(HDR)的增加。然而，常规图像传感器中的动态范围增加通常意味着更慢、更复杂及功耗增加的模/数转换器(ADC)。

一种已知类型的ADC为浮点ADC。浮点ADC尝试通过直接执行浮点模/数转换来增加ADC的总体动态范围。在一个实例中，浮点ADC包含以对应于经选择范围的增益来放大模拟输入信号的可编程增益放大器(PGA)。然而，常规浮点ADC可遭受将限制ADC的有效性的阶跃/量化误差。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种将第一模拟信号转换成数字信号的方法。所述方法包括：产生所述数字信号的一个或一个以上随机最低有效位(LSB)；将所述随机LSB转换成第二模拟信号；将所述第二模拟信号从所述第一模拟信号减去以产生经修改的第一模拟信号；使用M位模/数转换器将所述经修改的第一模拟信号转换成所述数字信号的一个或一个以上最高有效位(MSB)；及将所述随机LSB与所述MSB组合以产生所述数字信号。

本发明的另一实施例涉及一种用于将第一模拟信号转换成数字信号的随机估计模/数转换器。所述随机估计模/数转换器包括：随机位产生器，其经耦合以产生所述数字信号的一个或一个以上随机最低有效位(LSB)；数/模转换器，其耦合到所述随机位产生器以将所述随机LSB转换成第二模拟信号；求和器，其耦合到所述随机二进制产生器以将所述第二模拟信号从所述第一模拟信号减去从而产生经修改的第一模拟信号；M位模/数转换器，其用于将所述经修改的第一模拟信号转换成所述数字图像信号的一个或一个以上最高有效位(MSB)；及数字组合器，其经耦合以将所述随机LSB与所述MSB组合以产生所述数字信号。

本发明的另一实施例涉及一种将模拟图像数据信号转换成数字图像数据信号的方法。所述方法包括：从耦合到图像传感器的像素单元的位线获取所述模拟图像数据信号；产生所述数字图像信号的一个或一个以上随机最低有效位(LSB)；将所述随机LSB转换成第二模拟信号；将所述第二模拟信号从所述模拟图像数据信号减去以产生经修改的模拟图像数据信号；使用M位模/数转换器将所述经修改的模拟图像信号转换成所述数字图像信号的一个或一个以上最高有效位(MSB)；及将所述随机LSB与所述MSB组合以产生所述数字图像信号。

本发明的另一实施例涉及一种用于产生数字图像数据信号的图像传感器。所述图像传感器包括：像素阵列，其包含多个像素单元，所述像素单元布置成行及列以捕获模拟图像数据；位线，其耦合到所述像素阵列的列内的所述像素单元中的至少一者；及读出电路，其耦合到所述位线以从所述至少一个像素读出表示所述模拟图像数据的模拟图像数据信号，所述读出电路包含随机估计模/数转换器(ADC)用于将所述模拟图像数据信号转换成所述数字图像数据信号，所述转换器包括：随机位产生器，其经耦合以产生所述数字图像信号的一个或一个以上随机最低有效位(LSB)；数/模转换器，其耦合到所述随机位产生器以将所述随机LSB转换成第二模拟信号；求和器，其耦合到所述随机位产生器以将所述第二模拟信号从所述模拟图像数据信号减去从而产生经修改的模拟图像数据信号；M位模/数转换器，其用于将所述经修改的模拟图像数据信号转换成所述数字图像信号的一个或一个以上最高有效位(MSB)；及数字组合器，其经耦合以将所述随机LSB与所述MSB组合以产生所述数字图像信号。

附图说明

可参考用于说明实施例的以下描述及附图理解本发明。在图形中：

图1为根据本发明的实施例说明具有多个随机估计ADC的图像传感器的框图。

图2为根据本发明的实施例说明实例随机估计ADC的框图。

图3为根据本发明的实施例说明使用随机估计ADC的实例模/数转换过程的流程图。

图4为根据本发明的实施例说明随机估计的实例的表格。

图5A到5C为根据本发明的实施例说明具有阶跃误差的ADC与随机估计ADC之间的差异的直方图。

具体实施方式