[发明专利]具有数字双采样功能的单斜式模数转换器、芯片及终端

说明书

本发明公开了一种具有数字双采样功能的单斜式模数转换器、芯片及终端。在该单斜式模数转换器中，第一采样开关连接在模拟信号输入端和第一采样电容的第一极板之间，第二采样开关连接在高基准电压和第一采样电容的第一极板之间；斜坡发生器的斜坡信号输出端连接第二采样电容的第一极板；第一采样电容和第二采样电容的第二极板分别连接差分比较器的负、正输入端；差分比较器的负、正输入端分别通过比较器复位开关连接到差分比较器的正、负输出端；同时，差分比较器的正、负输出端分别连接锁存器的正、负输入端；锁存器的输出信号连接计数器的使能端，计数器输出的数字信号为单斜式模数转换器的模数转换结果。

技术领域

本发明涉及一种单斜式模数转换器，尤其涉及一种具有数字双采样功能的单斜式模数转换器，同时也涉及采用该单斜式模数转换器的集成电路芯片及相应的通信终端，属于模拟集成电路技术领域。

背景技术

模数转换电路的作用在于将传感器感知到的模拟信号转换为数字信号，以便后续的数字信号处理电路进行处理和存储。它是连接模拟信号与数字信号的关键电子电路之一，被广泛应用在各种模拟信号传感器中。

单斜式模数转换器是一种结构简单、可靠性高且具有中等精度和中等转换速度的模数转换器，因其结构特点被广泛应用在多传感器并行传感系统中，例如图像传感器芯片等。现有技术中提供的单斜式模数转换器的结构通常如图1所示，其主要由比较器、脉冲锁存器、寄存器、计数器和斜坡发生器等电路组成。它的工作过程如下：首先采样输入的模拟信号，同时计数器开始计数，比较器对斜坡发生器输出的斜坡信号与输入的模拟信号进行比较，当斜坡信号大于输入信号时，比较器输出将会出现上升沿翻转，脉冲锁存器将此上升沿转换为一个脉冲，这个脉冲控制寄存器将此时计数器输出的数字编码进行保存，该数字编码即为单斜式模数转换器对模拟输入信号的量化结果。

在传统的图像传感器芯片中，斜坡发生器和计数器电路属于列共享电路，而比较器、脉冲锁存器和寄存器是每列独立的电路。因此，比较器和斜坡发生器共同决定了模数转换器的线性度。在多模拟量模数转换应用中，斜坡发生器可以共用，这样大幅降低了模数转换的非一致性，例如当单斜式模数转换器充当图像传感器中列并行模数转换器时。在这种情况下，比较器的性能成为影响模数转换结果一致性的关键因素。

在现有技术中，消除这一影响的主要办法就是单纯提升比较器的性能，例如提升比较器的增益和带宽等，但这样势必提升了比较器的复杂度以及对芯片面积和功耗的消耗。

在申请号为201610402539.9的中国专利申请中，中国科学院微电子研究所提供了一种具有误差自动校正的单斜式模数转换器电路。该电路包含检测子系统和模数量化子系统。检测子系统包括可调基准电压产生电路、比较器、开关电容减法电路、循环模数转换器、译码器。利用可调基准电压产生电路、斜坡信号和比较器直接实现对于误差方向的判断，进而确定斜坡起始信号的调整方向；通过开关电容减法电路、循环模数转换器和译码器直接量化误差的大小，从而确定斜坡起始信号需要被调整的值。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种具有数字双采样功能的单斜式模数转换器。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用该单斜式模数转换器的集成电路芯片及相应的通信终端。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种具有数字双采样功能的单斜式模数转换器。它包括两个采样开关、两个采样电容、差分比较器、锁存器、计数器、斜坡发生器和比较器复位开关；其中，

第一采样开关连接在所述单斜式模数转换器的模拟信号输入端和第一采样电容的第一极板之间，第二采样开关连接在所述单斜式模数转换器的高基准电压和第一采样电容的第一极板之间；

所述斜坡发生器的斜坡信号输出端连接第二采样电容的第一极板；