转换，转换结果中保留了模数转换器的固定偏差，再对(Vramp (ini) -Vramp (O)) + (Vr-Vs)进行转换，最后将两次结果相减，从而基本上消除可模数转换器中的固定偏差，并且转换过程与第一电压Vr的绝对值无关，并且，通过斜坡发生器10引入固定电压(Vramp (ini)-Vramp (O))，可控性较好。
[0028]进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，该模数转换器还包括锁存器50，锁存器50用于锁存计数器30的计数结果，锁存器50通过第三开关S3与计数器30相连。
[0029]根据本实用新型的一个实施例，当模数转换器为N位模数转换器时，计数器30为N+1位计数器且第N+1位为符号位，其中，N为大于I的整数。
[0030]根据本实用新型的一个具体实施例，N+1位计数器的电路原理图如图3所示，在图3的示例中，N+1位计数器包括N+2个D触发器，并且，计数器的Lock端与比较器LM的第一输出端相连，Lock端作为计数器的控制端，以使计数器根据比较器LM的输出信号进行计数或停止计数；计数器的CNT_clk用于接收计数时钟；计数器的CD端用于接收置零信号以使计数器置零；计数器的invA/invB端用于接收取反信号以使计数器进行取反；计数器DATA<0>-DATA<N+1>端为计数器的输出端以输出计数结果。
[0031]需要说明的是，图3实施例的计数器具有取反功能，可实现第二计数结果与第一计数结果的相减，从而在计数器里实现相减，简化了电路。
[0032]具体来说，两个二进制数相减等于两个二进制数的补码相加。正数的补码是本身，负数的补码是符号位之外的位取反然后加I。由此第二计数结果与第一计数结果相减可以进行如下操作:在第一电压和第二斜坡信号电压进行比较之前，即在斜坡发生器10输出第二斜坡信号之前，将计数器30所有位置零，具体地，可通过控制器向图3中的CD端输入置零信号。
[0033]然后，比较单元20开始对第一电压和第二斜坡信号电压进行比较，计数器30进行计数以获得第一计数结果，在第一次计数结束之后且在对第二电压和第二斜坡信号电压进行比较之前，计数器30处于保持状态，即计数器30停止计数，此时将计数器30的每个位均取反，然后在对第二电压和第二斜坡信号电压进行比较之前计数器先完成一次加I操作，之后开始第二次计数，最终计数结果即是第二计数结果与第一计数结果之差。
[0034]结合图3的示例，计数器的取反过程如下:在计数器处于保持状态时，对DATA〈0>的取反是输出一个上升沿给最左边的D触发器，对DATA〈i>(i = 1,2,……，N+1)的取反是将invA端置1，从而屏蔽掉低位的影响，并将invB端由I变成O经过图3中与非门的反向后产生一个上升沿给连接的D触发器(因为边沿D触发器在工作时遇到时钟的上升沿，输出便会取反)，从而完成对DATA〈0>-DATA〈N+1>的取反。之后，将invA端置0，并将invB端置1，计数器便可以正常计数。
[0035]由此，在转换过程中完成了第二计数结果与第一计数结果相减，并且简化了计数器的电路。
[0036]综上所述，根据本实用新型实施例提出的模数转换器，比较单元对像素单元输出的第一电压和第一斜坡信号电压进行比较，并对第一电压和第二斜坡信号电压进行比较，以及对像素单元输出的第二电压和第二斜坡信号电压进行比较，计数器在比较单元对第一电压和第二斜坡信号电压进行比较时进行第一次计数以获得第一计数结果，并在比较单元对像素单元输出的第二电压和第二斜坡信号电压进行比较时进行第二次计数以获得第二计数结果，并将第二计数结果减去第一计数结果以对像素单元的输出信号进行转换，从而能够有效消除固定偏差，并且转换结果与像素单元输出的第一个信号无关。另外，可通过计数器实现相减，简化了电路。
[0037]最后，本实用新型实施例还提出了一种CMOS图像传感器，包括:上述实施例的模数转换器。
[0038]根据本实用新型实施例提出的CMOS图像传感器，通过上述的模数转换器，能够有效消除固定偏差，并且转换结果与像素单元输出的第一个信号无关。
[0039]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0040]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0041]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0042]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0043]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0044]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括: 用于输出第一斜坡信号和第二斜坡信号的斜坡发生器； 比较单元，所述比较单元包括第一电容、第二电容、第一复位开关、第二复位开关和比较器，所述第一电容连接在所述比较器的负输入端与像素单元的输出端之间，所述第二电容连接在所述比较器的正输入端与所述斜坡发生器的输出端之间，所述第一复位开关连接在所述比较器的负输入端与所述比较器的第一输出端之间，所述第二复位开关连接在所述比较器的正输入端与所述比较器的第二输出端之间，所述第一复位开关和所述第二复位开关在所述斜坡发生器输出所述第二斜坡信号前先闭合进行复位后打开，所述比较单元对所述像素单元输出的第一电压和第一斜坡信号电压进行比较，并对所述第一电压和第二斜坡信号电压进行比较，以及对所述像素单元输出的第二电压和所述第二斜坡信号电压进行比较； 计数器，所述计数器与所述比较器的第一输出端相连，所述计数器在所述比较单元对所述第一电压和所述第二斜坡信号电压进行比较时进行第一次计数以获得第一计数结果，并在所述比较单元对所述像素单元输出的第二电压和所述第二斜坡信号电压进行比较时进行第二次计数以获得第二计数结果，其中，将所述第二计数结果减去所述第一计数结果以对所述像素单元的输出信号进行转换。2.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一计数结果完成对所述第二斜坡信号电压与所述第一斜坡信号电压之间第一压差的转换，所述第二计数结果完成对所述第一压差与第二压差之和的转换，其中，所述第二压差为所述第二电压与所述第一电压之间的差值。3.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，还包括用于锁存所述计数器的计数结果的锁存器，所述锁存器通过第三开关与所述计数器相连。4.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，当所述模数转换器为N位模数转换器时，所述计数器为N+1位计数器且第N+1位为符号位，其中，N为大于I的整数。5.如权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述N+1位计数器包括N+2个D触发器。6.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的模数转换器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模数转换器和具有其的CMOS图像传感器，模数转换器包括：用于输出第一斜坡信号和第二斜坡信号的斜坡发生器；比较单元，其包括第一电容、第二电容、第一复位开关、第二复位开关和比较器，第一复位开关和第二复位开关在斜坡发生器输出第二斜坡信号前先闭合进行复位后打开，比较单元对第一电压和第二斜坡信号电压进行比较，以及对像素单元输出的第二电压和第二斜坡信号电压进行比较；与比较器的第一输出端相连的计数器，计数器在比较单元进行比较时获得第一计数结果和第二计数结果，其中，将第二计数结果减去第一计数结果以对像素单元的输出信号进行转换，从而能够有效消除固定偏差，并且转换结果与像素单元输出的第一个信号无关。
【IPC分类】H03M1/12
【公开号】CN204810256
【申请号】CN201520383551
【发明人】裴学用, 郭先清, 傅璟军
【申请人】比亚迪股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月4日