[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、第二计数器和计数值复位电路。所述比较电路比较模拟信号与斜坡信号产生第一比较信号，并比较所述模拟信号与所述斜坡信号加上预定偏移产生第二比较信号。在所述斜坡信号的信号电平交替上升和下降的期间，所述第一计数器根据所述第一比较信号计数第一时钟信号的周期个数获得数字信号的一部分。所述第二计数器根据所述第一、第二比较信号计数第二时钟信号的周期个数获得所述数字信号的一部分。所述计数值复位电路储存所述第二计数器的计数值，据以在所述第一计数器的计数值增加时设定所述第二计数器的计数值。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、第二计数器及计数值复位电路。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，用以在所述斜坡信号的信号电平交替地上升和下降的采样期间内，每当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，对第一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。所述第二计数器耦接于所述比较电路，用以在所述采样期间内，每当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，而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，对第二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，其中所述第一时钟信号的频率小于所述第二时钟信号的频率。所述计数值复位电路耦接于所述第一计数器和所述第二计数器，用以在所述采样期间内，将所述第二计数器在停止计数时的计数值储存为初始计数值，以及在所述第一计数器的计数值增加时将所述第二计数器的计数值复位到所述初始计数值。

本公开的一实施例提供了一种模数转换方法。所述模数转换方法包括以下步骤：将模拟信号与斜坡信号作比较以产生第一比较信号；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；以及在所述斜坡信号的信号电平交替地上升和下降的采样期间内：每当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，对第一时钟信号的周期个数进行计数以获得第一计数值；每当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，而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，对第二时钟信号的周期个数进行计数以获得第二计数值；在停止对所述第二时钟信号的周期个数进行计数时，将所述第二计数值储存为初始计数值；以及在所述第一计数值增加时，将所述第二计数值复位到所述初始计数值。所述第一计数值和所述第二计数值分别作为数字信号的第一部分和第二部分。

附图说明

图1是本公开图像传感器的一实施例的功能方框示意图。