[发明专利]模数转换器、图像传感器以及模数转换方法

说明书

本申请公开了一种模数转换器、图像传感器和模数转换方法。所述模数转换器用以将模拟信号转换为数字信号。所述模数转换器包括比较电路和处理电路。所述比较电路用以将所述模拟信号分别与斜坡信号及所述斜坡信号加上预定偏移作比较，以产生控制信号。所述处理电路耦接到所述比较电路，用以根据所述控制信号选择性地将计数器电路的计数值储存为所述数字信号。当所述控制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，且小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，所述处理电路用以将所述计数值储存为所述数字信号。所述模数转换器能够减少在所述模数转换器与所述计数器电路之间进行数据传输而导致的功耗。

相关专利申请

本专利申请要求2018年11月2日提出的第62/754,864号的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本申请涉及模数转换技术，尤其涉及一种可回应于待转换的模拟信号的信号电平，而启用计数器电路所提供的计数值的存储的模数转换器，以及相关的图像传感器和模数转换方法。

背景技术

互补式金属氧化物半导体图像传感器(Complementary metal-oxide-semiconductor image sensor，可称作CMOS图像传感器或CIS)技术已广泛运用于成像装置(imaging device)中，诸如数码相机或采用带有内置相机的移动电话。为了要满足高分辨率和高速成像的需求，CMOS图像传感器通常会使用列并行模数转换(column-parallelanalog-to-digital convers ion)结构来对从像素输出的模拟信号进行采集和转换。列并行模数转换结构包括多个并行的模数转换器(analog-digital converter，ADC)通道(channel)，其中各ADC通道用于转换来自一列像素(a column of pixel s)的模拟信号。因为可并行地处理从不同的列像素各自输出的模拟信号的缘故，列并行模数转换结构可通过使用并行的ADC通道，增加大型像素阵列的读出速度。

发明内容

本申请公开了一种模数转换器以及相关的图像传感器和模数转换方法。

本申请的某些实施例包括一种模数转换器。所述模数转换器用以将模拟信号转换为数字信号。所述模数转换器包括比较电路和处理电路。所述比较电路用以将所述模拟信号分别与斜坡信号及所述斜坡信号加上预定偏移作比较，以产生控制信号。所述处理电路耦接到所述比较电路，用以根据所述控制信号选择性地将计数器电路的计数值储存为所述数字信号。当所述控制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，且小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，所述处理电路用以将所述计数值储存为所述数字信号。

本申请的某些实施例包括一种图像传感器。所述图像传感器包括像素阵列、计数器电路和模数转换电路。所述像素阵列具有多个像素。所述计数器电路用以根据时钟信号提供计数值。所述模数转换电路耦接到所述像素阵列及所述计数器电路，并包括至少一模数转换器。所述模数转换电路用以根据所述计数值将像素所输出的模拟信号转换为数字信号。所述模数转换器包括比较电路和处理电路。所述比较电路用以将所述模拟信号分别与斜坡信号及所述斜坡信号加上预定偏移作比较，以产生控制信号。所述处理电路耦接到所述比较电路，用以根据所述控制信号选择性地将计数器电路的计数值储存为所述数字信号。当所述控制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小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，所述处理电路用以将所述计数值储存为所述数字信号。

本申请的某些实施例包括模数转换方法。所述模数转换方法包括以下步骤：将模拟信号分别与斜坡信号及所述斜坡信号加上预定偏移作比较，以产生控制信号；以及当所述控制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，且小于所述斜坡信号的信号电平加上所述预定偏移时，将计数器电路计算的计数值储存为所述模拟信号相对应的数字信号。