[发明专利]双斜坡双沿向上计数模数转换装置及其转换方法

权利要求书

1.一种双斜坡双沿向上计数模数转换装置，其特征在于，包括斜坡发生器、比较器、高速时钟、低速时钟、数字逻辑电路、高位计数器、低位计数器、额外位计数器和数据处理器；

所述斜坡发生器用于产生斜率绝对值相同且方向相反的第一斜坡信号和第二斜坡信号；将图像传感器输出的像素信号和所述比较器产生的第一斜坡信号和第二斜坡信号分别作为所述比较器的两路输入信号，将所述比较器的输出信号与所述高速时钟、所述低速时钟分别送入所述数字逻辑电路；

所述数字逻辑电路利用所述低速时钟的下降沿和所述高速时钟的上升沿分别对所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号的局部时间段进行采样得到高位计数使能和低位计数使能，并对所述高位计数使能与所述低速时钟进行逻辑与操作得到低速时钟计数脉冲，对所述低位计数使能与所述高速时钟进行逻辑与操作得到高速时钟计数脉冲；

所述数字逻辑电路还利用所述高速时钟的上升沿和下降沿对与所述低位计数使能同步的高速时钟脉冲控制信号进行采样得到两个额外位计数使能，对两个额外位计数使能进行逻辑与运算得到额外位计数脉冲；

所述高位计数器用于对所述高速时钟计数脉冲进行向上计数，并将计数值传输至所述数据处理器；

所述低位计数器用于对所述低速时钟计数脉冲进行向上计数，并将计数值传输至所述数据处理器；

所述额外位计数器用于对所述额外位计数脉冲进行向上计数，并将计数值传输至所述数据处理器；

所述数据处理器用于根据公式2*(a+Nb)+c计算得到像素信号电压的量化数值；其中，a为所述高位计数器输出的计数值，b为所述低位计数器输出的计数值，c为所述额外位计数器输出的计数值，N为所述高速时钟的频率与所述低速时钟的频率之比。

2.如权利要求1所述的双斜坡双沿向上计数模数转换装置，其特征在于，所述第一斜坡信号逐渐上升、所述第二斜坡信号逐渐下降；或者所述第一斜坡信号逐渐下降、所述第二斜坡信号逐渐上升。

3.如权利要求2所述的双斜坡双沿向上计数模数转换装置，其特征在于，所述比较器包括第一电流源、第二电流源、第一电压源、第二电压源、第一开关、第二开关和电容；其中，所述第一电流源的一端接入电源，所述第一电流源的另一端与所述第二电流源的一端耦接，所述第二电流源的另一端接地，所述第一电压源的一端接地，所述第一电压源的另一端与所述第一开关的一端耦接，所述第一开关的另一端耦接于所述第一电流源与所述第二电流源之间，所述第二电压源的一端接地，所述第二电压源的另一端与所述第二开关的一端耦接，所述第二开关的另一端耦接于所述第一开关与所述第二电流源之间，所述电容的耦接于所述第一开关与所述第二开关之间，所述电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的双斜坡双沿向上计数模数转换装置，其特征在于，在t0时刻，闭合所述第二开关，将所述第一电流源与所述第二电流源之间的电压复位为所述第二电压源的电压；在t1时刻，断开所述第二开关和所述第一电流源同时闭合所述第二电流源，所述第二电流源对所述电容进行放电，所述电容的电压随时间线性减小，形成所述第一斜坡信号；

在t2时刻，闭合所述第一开关，将所述第一电流源与所述第二电流源之间的电压复位为所述第一电压源的电压；在t3时刻，断开所述第一开关和所述第二电流源同时闭合所述第一电流源，所述第一电流源对所述电容进行充电，所述电容的电压随时间线性增加，形成所述第二斜坡信号。

5.如权利要求3所述的双斜坡双沿向上计数模数转换装置，其特征在于，在t0时刻，闭合所述第一开关，将所述第一电流源与所述第二电流源之间的电压复位为所述第一电压源的电压；在t1时刻，断开所述第一开关和所述第二电流源同时闭合所述第一电流源，所述第一电流源所述对电容进行充电，所述电容的电压随时间线性增加，形成所述第一斜坡信号；

在t2时刻，闭合所述第二开关，将所述第一电流源与所述第二电流源之间的电压复位为所述第二电压源的电压；在t3时刻，断开所述第二开关和所述第一电流源同时闭合所述第二电流源，所述第二电流源对所述电容进行放电，所述电容的电压随时间线性减小，形成所述第二斜坡信号。