[发明专利]模数转换电路、图像传感器和模数转换方法

说明书

本公开提供了一种模数转换电路、图像传感器和模数转换方法。所述模数转换电路包括比较电路、第一计数器、电荷累积电路、放电电路及第二计数器。所述比较电路比较模拟信号与斜坡信号，并比较所述模拟信号与所述斜坡信号加上预定偏移。所述第一计数器在所述模拟信号的信号电平大于所述斜坡信号的信号电平时，对时钟信号的周期个数进行计数。所述电荷累积电路在所述模拟信号的信号电平小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，累积来自第一电流的电荷。在所述第一计数器停止计数的期间，所述放电电路以第二电流释放所累积的电荷。在电荷释放的期间，所述第二计数器对所述时钟信号的周期个数进行计数。所述模数转换电路具备节电的功效。

技术领域

本公开涉及模数转换技术，尤其涉及一种对于像素所产生的模拟信号进行模数转换的模数转换电路及其相关的图像传感器和模数转换方法。

背景技术

为了满足高分辨率和高速成像的需求，通常互补式金属氧化物半导体图像传感器(CMOS image sensor,CIS)使用了列并行模数转换结构(column-parallel ADCarchitecture)来对像素所产生的信号进行采集和转换。由于单斜模数转换器(singleslope ADC)可以满足小尺寸的像素设计，列并行模数转换结构几乎由单斜模数转换器来实施。然而，随着图像分辨率进一步的增加，不仅单斜模数转换器的转换速度无法满足高速成像的需求，单斜模数转换器的计数器的耗电量也随之增加。

因此，需要一种创新的模数转换结构，其可同时满足高分辨率、高速成像、小尺寸像素设计以及低耗电的需求。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种对于像素所产生的模拟信号进行模数转换的模数转换电路及其相关的图像传感器和模数转换方法，来解决上述问题。

本公开的一实施例提供了一种模数转换电路。所述模数转换电路用于将模拟信号转换为数字信号。所述模数转换电路包括比较电路、第一计数器、电荷累积电路、放电电路以及第二计数器。所述比较电路用以将所述模拟信号与斜坡信号作比较以产生第一比较信号，以及将所述模拟信号与所述斜坡信号加上预定偏移作比较以产生第二比较信号。所述第一计数器耦接于所述比较电路，用以在所述第一比较信号指示出所述模拟信号的信号电平大于所述斜坡信号的信号电平时，对时钟信号的周期个数进行计数以获得所述数字信号的第一部分。所述电荷累积电路耦接于所述比较电路，用以在所述第一比较信号指示出所述模拟信号的信号电平大于所述斜坡信号的信号电平，且所述第二比较信号指示出所述模拟信号的信号电平小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，在所述电荷累积电路的电荷累积端累积来自第一电流的电荷。所述放电电路，耦接于所述电荷累积端，用以在所述第一计数器停止计数的期间，以第二电流对所述电荷累积端放电，其中所述第二电流小于所述第一电流。所述第二计数器耦接于所述电荷累积电路，用以在所述电荷累积端放电的期间，对所述时钟信号的周期个数进行计数以获得所述数字信号的第二部分。

本公开的一实施例提供了一种图像传感器。所述图像传感器包括像素阵列、控制电路以及至少一模数转换电路。所述像素阵列包括排列成多行与多列的多个像素。所述控制电路用以产生时钟信号以及斜坡信号。所述至少一模数转换电路耦接于所述像素阵列与所述控制电路，用以将所述像素阵列中一列像素所产生的模拟信号转换为数字信号。