[发明专利]低功率模数转换器

说明书

一种单斜率模数转换器，包括具有正输入和负输入以及比较器输出的比较器，计数器以及被连接到计数器的输出并且包括触发器输入的锁存器。还包括耦合到比较器输出的脉冲发生器，每当负输入上的信号从低于正输入上的电压电平的电压电平转变为高于正输入上的电压电平的电压电平时，脉冲发生器产生具有限定宽度的脉冲。

技术领域

本公开涉及模数转换器(ADC)，更具体地涉及低功率ADC。

背景技术

在过去几年中，已经开发出包含越来越高分辨率的电光传感器。这种检测器可以具有需要存储或改变的不同操作模式或设置。

特别地，这种传感器可以包括读出集成电路(ROIC)，其读出由像素阵列接收的信息。

许多ROIC可以用于红外成像并且需要冷却到低温以改善图像质量。ROIC的功耗对于这些应用是非常关键的，因为电流冷却器具有低效率并且整个组件可以是移动的(例如车辆、机载或航天器)，其中系统电力有限。

传统上，许多ROIC使用单斜率(SS)或双斜率(DS)模数转换器。

传统的SS-ADC设计使用比较器输出，其直接将格雷码计数器值锁存到锁存器(例如，存储器)中。比较器的一个输入是电压斜坡，其开始于一个起始值，然后随时间增加。格雷码计数器开始计数并且随着电压的增加递加计数。比较器的另一个输入是需要被转换成数字值的模拟值。当斜坡输入已经越过(即，变得大于)模拟值时，比较器改变格雷码计数器值。该值的变化被直接耦合到锁存器，并用于使格雷码计数器值存储到锁存器中。这种电路通常用于其预定目的，但是如下面更全面地讨论的，当在低功率环境中使用时，这种电路可能具有缺点。

发明内容

根据一个实施方式，公开了单斜率模数转换器(ADC)。该实施方式的单斜率ADC包括具有正输入和负输入以及比较器输出的比较器、计数器以及被连接至计数器的输出包括触发器输入的锁存器。单斜率ADC还包括耦合到比较器输出的脉冲发生器，每当负输入上的信号从低于正输入上的电压电平的电压电平转变为高于正输入上的电压电平的电压电平时，脉冲发生器产生具有限定宽度的脉冲。

根据另一实施方式，单斜率模数转换器(ADC)包括具有正输入和负输入以及第一比较器输出的第一比较器、第一计数器、被连接到第一计数器的输出并且包括第一触发器输入的第一锁存器以及被耦合到第一比较器输出的第一脉冲发生器，每当第一比较器的负输入上的信号从低于第一比较器的正输入上的电压电平转变为高于第一比较器的正输入上的电压电平的电压电平时，第一脉冲发生器产生限定宽度的脉冲。单斜率ADC还包括具有正输入和负输入以及第二比较器输出的第二比较器、第二计数器，被连接到第二计数器的输出并且包括第二触发器输入的第二锁存器，以及被耦合到第二比较器输出的第二脉冲发生器，每当第二比较器的负输入上的信号从低于第二比较器的正输入上的电压电平的电压电平转变为高于第二比较器的正输入上的电压电平的电压电平时，第二脉冲发生器产生限定宽度的脉冲。

根据另一实施方式，公开了一种图像检测器。图像检测器包括检测器单元胞阵列，该检测器单元胞阵列包括第一单元胞，其包括第一单元胞输出和耦合到输出第一单元胞输出的单斜率模数转换器(ADC)。ADC可以是两个前面描述的实施方式中的任何一个的ADC。

通过本发明的技术实现了附加的特征和优点。本文详细描述了本发明的其它实施方式和方面，并将其视为要求保护的发明的一部分。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：

图1是示出根据实施方式的图像检测器的示意图；

图2是示出根据现有技术的SS-ADC的示意图；

图3示出了图2的SS-ADC的操作期间的时序图；