[发明专利]一种用于CMOS图像传感器的高速RAMPADC

说明书

本发明公开了一种用于CMOS图像传感器的高速RAMP ADC，包括：三输入端比较器413、高位锁存器414、电平选择器404、计数器412和Ramp产生器415；所述高位锁存器414还与电平选择器404相连；所述三输入端比较器413分别与高位锁存器414、电平选择器404、计数器412和Ramp产生器415相连，通过三输入端比较器，比较像素输出信号(Pix_Out)与高位选择参考电平产生的电平和Ramp信号产生的电平之间差异，进而进行后续控制，该方法提供的高速RAMP ADC理论可缩短一半量化周期，从而提高帧率。

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器技术领域，尤其涉及一种用于CMOS图像传感器的高速RAMP ADC。

背景技术

CMOS图像传感器广泛的应用于电子消费、安防监控、自动控制、医疗以及国防等众多领域。

图1是CMOS图像传感器结构示例。CMOS图像传感器1包含像素阵列100、时序控制器101、行译码102、Ramp ADC(跃升式模数转换器)阵列103、Ramp产生器104、存储器105、列译码106。其中像素阵列100，是由像素单元200(像素单元示例见图2)组成阵列，Ramp ADC阵列103由Ramp ADC 220(Ramp ADC示例见图2)组成阵列，通常情况，每列像素单元200对应一个Ramp ADC 220。行译码102通过控制信号线108控制像素阵列100以行方式曝光和读出；像素阵列100通过像素输出信号线110，将像素阵列100的输出信号输出到Ramp ADC阵列103；Ramp ADC阵列103将像素信号转成数字信号后，通过信号线113存储在存储器105；列译码106通过控制信号先115，将存储在存储器105的信号依次通过信号线112输出到时序控制器101中。时序控制器101分别通过控制信号先107、108、114控制行译码102、Ramp ADC阵列103、列译码106。Ramp产生器104产生Ramp信号，通过Ramp信号线111输入到Ramp ADC阵列103。

图2是像素单元和现有Ramp ADC结构示例。图1中像素阵列100是由像素单元200组成阵列。像素单元200由光电二极管204、传输管203、清零管201、源跟随管202、选择管205组成。光电二极管204接受光信号，将光信号转换成电信号；传输管203在控制信号TG控制下，将光电二极管204产生的电信号传输到节点206；清零管201在控制信号RST控制下，对节点206清零；源跟随管202将节点206上存储的信号读出；选择管205在控制信号SEL控制下将像素单元200信号输出到像素输出信号线110上。控制信号RST、TG、SEL是由行译码102产生的控制信号线108。

Ramp ADC 220由比较器210和计数器211组成，比较器210由电容207、开关208和放大器209组成。比较器210比较像素输出信号110和ramp信号111的大小，输出信号212控制计数器211计数，从而完成模数转换。计算器211完成计数后通过信号线113输出到存储器105中。