[发明专利]多级转换模数转换器

说明书

本公开涉及多级转换模数转换器。ADC电路，可以在多级转换的第一级期间使用第一电路解析最高有效位(MSB)，并且在多级转换的第二级期间使用第二电路解析最低有效位(LSB)。例如，这可以用于大规模并行应用，其中参考电平生成可以在数千个转换器之间共享。

要求优先权

本申请根据35U.S.C.§111(a)是下列专利的部分继续申请：Jonathan EphraimDavid Hurwitz等人的国际专利申请号PCT/EP2017/064326，名称为“降低功率消耗的CMOS图像传感器”，于2017年6月12日提交并且于2017年12月14日公开为WO2017212075，其全部内容通过引用并入本文，并且在此要求其优先权的权益。国际专利申请号PCT/EP2017/064326要求Jonathan Ephraim David Hurwitz等人于2016年6月10日提交的名称为“具有降低功率消耗的CMOS图像传感器”的美国临时专利申请序列号62/348,800的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文，并且在此要求其优先权的权益。本申请还要求JonathanEphraim David Hurwitz等人于2017年12月6日提交的名称为“子-范围SAR/单斜率模数转换器”的美国临时专利申请序列号62/595,371的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及但不限于集成电路，更具体地说，涉及模数转换器电路和系统。

背景技术

在许多电子应用中，模拟输入信号被转换成数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。例如，典型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)可以由四个晶体管(4T)像素的阵列组成。这些像素共享读出线，该读出线对于一列像素是共同的。该线路上的电压可通过可编程增益放大器(PGA)放大，然后通过模数转换器(ADC)电路转换为数字。

自2010年以来，CMOS图像传感器最常用于手机相机、网络相机、大多数数字袖珍相机、以及大多数数码单镜头反光相机。这种图像传感器已经成为电荷耦合器件(CCD)图像传感器的替代品，因为与CCD相比，它们通常消耗更少的功率，具有更少的图像滞后，并且需要较少的专用制造设备。此外，与CCD不同，CMOS图像传感器可以将图像传感器功能和图像处理功能组合在同一集成电路中。

发明内容

除了别的以外，本公开描述了一种ADC电路，其能够在多级转换的第一级期间使用第一电路(例如，SAR ADC电路或单斜率ADC电路)来解析最高有效位(MSB)，并且在多级转换的第二级期间使用第二电路(例如单斜率ADC电路)解析最低有效位(LSB)。例如，这可以用于大规模并行应用(例如图像传感器)，其中SAR参考电平产生和单斜率斜坡产生可以在数千个转换器之间共享。

在一些方面中，本公开涉及一种操作传感器电路的方法，该传感器电路具有用于执行两个信号差的多级转换的转换电路。该方法包括：在转换电路的第一采样电容器的顶板上接收所述传感器电路的第一输出电压；在所述转换电路的第二采样电容器的顶板上接收所述传感器电路的第二输出电压；在所述多级转换的第一级期间，使用所述转换电路的第一电路调整所述第一采样电容器或所述第二采样电容器的底板上的第一电压；在所述多级转换的第二级期间，使用所述转换电路的第二电路调整所述第一采样电容器或所述第二采样电容器的底板上的第二电压；和通过比较所述第一和第二级中的每一个中的第一和第二采样电容器的顶板上的第一和第二输出电压，转换所述第一输出电压和所述第二输出电压之间的差值。