[发明专利]斜坡信号发生电路和图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种斜坡信号发生电路和图像传感器。

背景技术

在图像传感器中，随着像素单元阵列规模的不断扩大，传统的芯片级模数转换器已经不能满足高帧率的要求，所以高帧率图像传感器采用列级的模数转换器，其中单斜率模数转换器(single slope analog to digital converter，SS ADC)具有只需小的面积和功耗就能实现高精度的特点，被广泛应用在高像素高帧率的图像传感器中。在SS ADC中需要一个斜坡(ramp)信号作为比较器的比较电平，它的精度直接影响到SS ADC的输出精度，所以如何产生一个高精度的斜坡信号是一个非常重要的研究课题。

传统的斜坡信号的产生，一种方法是用电流舵(current steering)结构，通过不断增加流过固定电阻的电流来产生斜坡信号。另一种方法是积分(integrating)结构，采用固定的电流不断的给固定电容充电，产生一个连续的斜坡信号。这两种斜坡信号发生器对于高速和大负载应用时，都存在信号建立时间过长的问题，从而导致精度很难达到应用要求。

发明内容

本发明解决的问题是现有斜坡信号发生器对于高速和大负载应用时，存在信号建立时间过长的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种斜坡信号发生电路，包括：运算放大器，第一电容和第一开关电容组，所述第一开关电容组包括至少一个第一开关电容单元，所述第一开关电容单元包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第二电容；

所述第一开关的第一端连接所述运算放大器的负相输入端和输出端，所述第二开关的第一端连接所述运算放大器的正相输入端和第一电容的第一端，所述第三开关的第二端适于输入第一电压，所述第四开关的第二端适于输入第二电压，所述第二电压和第一电压的电压值不相等；

在同一个第一开关电容单元中，所述第一开关的第二端连接所述第二开关的第二端和第二电容的第一端，所述第三开关的第一端连接所述第四开关的第一端和第二电容的第二端；

所述第一电容的第二端接地；

所述第一电容的电容值大于所述第二电容的电容值。

可选的，所述斜坡信号发生电路还包括：开关控制单元，所述开关控制单元适于输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号至需工作的第一开关电容单元以启动所述需工作的第一开关电容单元；

所述第一控制信号适于控制所述第一开关的闭合和断开，所述第二控制信号适于控制所述第二开关的闭合和断开，所述第三控制信号适于控制所述第三开关的闭合和断开，所述第四控制信号适于控制所述第四开关的闭合和断开；

所述第二控制信号为所述第一控制信号的反相信号，所述第四控制信号为所述第三控制信号的反相信号，所述第一控制信号和第三控制信号为同频同相信号。

可选的，所述需工作的第一开关电容单元的数量为多个，所述开关控制单元适于按预定次序依次启动所述需工作的第一开关电容单元。

可选的，所述预定次序与所述斜坡信号发生电路输出的斜坡信号斜率相关。

可选的，所述开关控制单元适于先输出所述第二控制信号和第四控制信号至全部需工作的第一开关电容单元，再按所述预定次序依次输出所述第一控制信号和第三控制信号至所述需工作的第一开关电容单元。

可选的，所述第一控制信号和第二控制信号均为脉冲信号，所述脉冲信号的幅度跟随所述第一电容的第一端电压值增加而增大。

可选的，所述的斜坡信号发生电路还包括第二开关电容组，所述第二开关电容组包括至少一个第二开关电容单元，所述第二开关电容单元包括：第五开关、第六开关、第七开关、第八开关和第三电容，所述第三电容的电容值与所述第二电容的电容值相等；

所述第五开关的第一端连接所述运算放大器的第一输入端和输出端，所述第六开关的第一端连接所述运算放大器的第二输入端和第一电容的第一端，所述第七开关的第二端适于输入所述第一电压，所述第八开关的第二端适于输入所述第二电压；

在同一个第二开关电容单元中，所述第五开关的第二端连接所述第六开关的第二端和第三电容的第一端，所述第七开关的第一端连接所述第八开关的第一端和第三电容的第二端。

可选的，所述开关控制单元还适于输出第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号和第八控制信号至需工作的第二开关电容单元以启动所述需工作的第二开关电容单元；