[发明专利]用于图像传感器列级循环ADC的数字校准方法

摘要

本发明涉及图像传感器集成电路设计领域，为克服电容失配和运放有限增益造成的非线性问题，同时大大减小数字部分的面积。为此，本发明采取的技术方案是，用于图像传感器列级循环ADC的数字校准方法，包括以下步骤：Cyclic ADC每个循环的乘法数模转换器传输函数受电容失配、有限运放增益以及运放输入失调的影响，将sub‑ADC的输出接入冗余位(Redundant Signed Digit，RSD)数字纠正模块，通过判断输入在哪个量化区间，进行对应的数字补偿，最终得到校正后的数字输出Dout。本发明主要应用于图像传感器集成电路设计制造场合。

主权项

1.一种用于图像传感器列级循环ADC的数字校准方法，其特征是，包括以下步骤：循环ADC每个循环的乘法数模转换器(Multiply Digital to Analog Converter，MDAC)传输函数受电容失配、有限运放增益以及运放输入失调的影响，其表达式用符号表示为：Vout,i＝(1‑p)[(2‑g)Vout,i‑1‑bi‑1×(1‑g)×Vref‑εVos]其中p代表有限运放增益引入的误差，g代表采样电容和反馈电容失配引入的误差，ε代表了运放输入失调的误差系数，Vref表示ADC的参考电压，Vos表示运放的输入失调电压，Vout,i表示第i次循环MDAC输出电压，bi表示第i次循环子ADC数字输出；首先设输入电压为Vref/4，然后控制第一级子ADC即sub‑ADC的输出为01，其它低位正常量化，最终得到数字输出D2；输入电压保持Vref/4不变，控制第一级sub‑ADC的输出为10，其他低位正常量化，最终得到数字输出D3；同理，给定输入电压为‑Vref/4，第一级sub‑ADC的输出强迫置为00，得到数字输出D0，第一级sub‑ADC的输出强迫置为01，得到数字输出D1；在全部获得比较器阈值点处的四个带有误差参数的数字输出后，下一步就是在数字域提取误差：其中D3与D2的差值即在数字域提取的比较器阈值电压Vref/4处的权重误差，D1与D0的差值即在数字域提取的比较器阈值电压‑Vref/4处的权重误差，提取完误差后，开始对每一级的数字输出进行补偿纠正，补偿表达式如下：其中ΔD(Vref)代表数字域提取的权重误差，b代表量化每一位时sub‑ADC的数字输出；当正常量化某一个输入信号时，需要根据每一位输出的b值，选择相应的补偿误差；当输入信号处在两个比较器阈值之间时，以其为补偿基准补偿另外两个区间的数字输出，当输入电压大于Vref/4时，数字输出就要减去对应误差，而当输入电压小于‑Vref/4时，数字输出就要加上对应误差，以实现数字校准的目的。