專利名稱：用于模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的偽多采樣方法、系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路和方法，更具體地，涉及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方
法和裝置。
背景技術(shù)：
模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)是被廣泛使用的將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字 值的電子裝置。通常，ADC是一種將輸入模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的電 子裝置。ADC的分辨率指示其在模擬電壓或電流值的范圍內(nèi)可產(chǎn)生的離散值 的數(shù)量。離散值通常以二進(jìn)制的形式被電子存儲(chǔ)。由于可用的離散值量("量 化等級(jí)")通常是2指數(shù)量化，因此通常用位數(shù)表示分辨率。例如，分辨率為 8位的ADC可將模擬輸入編碼為256不同量化等級(jí)中的一個(gè)。
的ADC。當(dāng)斜坡開始時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)斜坡電壓與模擬輸入信號(hào)相匹 配時(shí)比較器啟動(dòng)(fire),計(jì)時(shí)器的值被記錄。斜坡比較ADC被廣泛使用于許多 應(yīng)用，例如，在袖珍數(shù)字相機(jī)中廣泛使用的CMOS圖像傳感器(CIS)。 CIS可 被高度集成且可提供列并行像素讀出，從而可提供列并行ADC。在這些列并 行ADC中，可使用常規(guī)斜坡電壓產(chǎn)生器和控制器提供多個(gè)斜坡比較ADC。
在ADC中噪聲可能是一個(gè)問題。在模擬輸入信號(hào)、數(shù)字輸出信號(hào)和/或 ADC本身均可產(chǎn)生噪聲。使用多采樣技術(shù)(其中，模擬信號(hào)被多次轉(zhuǎn)換為數(shù)字 值且使用轉(zhuǎn)換值的平均值作為最終輸出)減少噪聲是被熟知的。由于噪聲通常 是不相關(guān)的，多采樣聯(lián)合平均可減少噪聲，這是以執(zhí)行多采樣的更長的模擬 到數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)間和/或存儲(chǔ)多數(shù)字值并對這些值取平均的附加存儲(chǔ)器的硬件 復(fù)雜度的增加作為潛在的代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
率將模擬信號(hào)重復(fù)采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有定義預(yù)定的量化等級(jí)的預(yù)定 位數(shù)的數(shù)字值。重復(fù)采樣包括預(yù)定的位數(shù)的預(yù)定的量化等級(jí)。從而獲得多個(gè) 較低分辨率采樣結(jié)果。將多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果求和以獲得具有預(yù)定的位 數(shù)的數(shù)字值。該重復(fù)的低分辨率采樣和求和可被稱為"偽多采樣"，因?yàn)槎嗖?樣在比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率發(fā)生，且重復(fù)較低分辨率采樣的 結(jié)果被求和而不是被求平均，從而該較低分辨率采樣結(jié)果的和提供數(shù)字值。
在一些實(shí)施例中，重復(fù)采樣模擬信號(hào)的步驟包括使用一系列斜升和斜 降采樣電壓將模擬信號(hào)重復(fù)采樣。
一 系列斜升和斜降采樣電壓可包括一 系列
階梯、常量斜率和z或多重斜率(無階梯)的斜升和斜降采樣電壓序列。此外， 重復(fù)采樣可通過使用在互相偏移的重復(fù)采樣中的量化等級(jí)以比預(yù)定的位數(shù)定 義的分辨率低的分辨率對模擬信號(hào)進(jìn)行重復(fù)采樣而發(fā)生。量化等級(jí)可以以相 等的間隔被分離和/或以不相等的間隔被分離。
在一些實(shí)施例中，使用2,M個(gè)量化等級(jí)(其中，N是預(yù)定位數(shù))將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次。此外，在一些實(shí)施例中，在重采樣中的量化等級(jí)可通過相 應(yīng)于數(shù)字值的最低有效位(LSB)的至少一個(gè)量化等級(jí)互相偏移。在其它實(shí)施例 中，產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓(例如，M/2的斜升和M/2的斜降 電壓)的一系列斜坡電壓，其中，各個(gè)斜升和斜降電壓包括大小為M的2N/M 的斜坡電壓步長。在其它實(shí)施例中，相比于前一(即，前一個(gè))斜坡開始的電壓， 后一(即，下一個(gè))斜坡電壓在不同的電壓結(jié)束。在其它實(shí)施例中， 一系列斜坡 電壓的開始電壓和結(jié)束電壓包括所有預(yù)定位數(shù)的量化等級(jí)。
在其它實(shí)施例中，以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率將模擬信號(hào) 重復(fù)采樣的步驟包括當(dāng)斜坡電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)，將模擬信號(hào)與一系列 斜坡電壓進(jìn)行重復(fù)比較并重復(fù)識(shí)別較低的分辨率數(shù)字值。然后求和可通過將 識(shí)別的較低分辨率數(shù)字值進(jìn)行求和而發(fā)生。在其它實(shí)施例中，可將模擬信號(hào) 與一系列斜坡電壓的和與參考電壓進(jìn)行比較。在其它實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算偏移 量時(shí)執(zhí)行將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓進(jìn)行重復(fù)比較。在其它實(shí)施例中，產(chǎn) 生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系列斜坡電壓，其中，斜坡電壓每單 位時(shí)間增加或減少相應(yīng)于預(yù)定量化等級(jí)的電壓的M倍。
根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的圖像傳感方法可包括產(chǎn)生響應(yīng)于入射到圖像
的感應(yīng)像素上的電磁能(諸如光)的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有定義預(yù) 定的量化等級(jí)的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值。轉(zhuǎn)換可通過以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨 率低的分辨率對模擬信號(hào)進(jìn)行重復(fù)采樣而發(fā)生，從而使重復(fù)采樣包括預(yù)定的 位數(shù)的預(yù)定量化等級(jí)，以獲得多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果。將多個(gè)較低分辨率 采樣結(jié)果求和以獲得具有預(yù)定的位數(shù)的數(shù)字值。在一些實(shí)施例中，重復(fù)采樣
包括使用一系列階梯、常量斜率和/或多重斜率的斜升和斜降采樣電壓對模 擬信號(hào)執(zhí)行重復(fù)采樣。在其它實(shí)施例中，使用2N/M的量化等級(jí)(其中，N是 預(yù)定位數(shù)且在重復(fù)采樣中的量化等級(jí)互相偏移)將模擬信號(hào)重復(fù)采樣M次。 在此描述的任意或所有其他實(shí)施例可被用于與圖像傳感器/方法一起使用的
ADC7方法。
根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定的位數(shù)的數(shù)字 值的方法包括將模擬信號(hào)重復(fù)轉(zhuǎn)換成具有比預(yù)定位數(shù)少的數(shù)字值，以獲得 具有比預(yù)定位數(shù)少的多個(gè)數(shù)字值。將具有比預(yù)定位數(shù)少的多個(gè)數(shù)字值求和，
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有定義預(yù)定量化步長 的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括斜坡產(chǎn)生器、比較器和計(jì)數(shù)器。 鈄坡產(chǎn)生器被配置用于產(chǎn)生具有至少一個(gè)斜升和至少一個(gè)斜降電壓的一系列 斜坡電壓，其中，斜升和斜降電壓每單位時(shí)間增加或減少多于預(yù)定量化步長 一倍的多倍。比較器被配置用于將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓進(jìn)行重復(fù)比較 以識(shí)別當(dāng)至少一個(gè)斜升電壓和至少一個(gè)斜降電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)的多個(gè)次 數(shù)。計(jì)數(shù)器響應(yīng)于比較器且被配置用于當(dāng)至少一個(gè)斜升電壓和至少一個(gè)斜降 電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)的多次將單位時(shí)間的數(shù)字量重復(fù)求和，以獲得數(shù)字值。 在-些實(shí)施例中，斜坡產(chǎn)生器還被配置以產(chǎn)生至少一個(gè)第二斜坡電壓，比較 器還被配置以將至少一個(gè)第二斜坡電壓與偏移電壓相比較以識(shí)別當(dāng)至少一個(gè) 第二斜坡電壓相應(yīng)于偏移電壓時(shí)的至少一次，計(jì)數(shù)器被配置以減去當(dāng)至少一 個(gè)第二斜坡電壓相應(yīng)于偏移電壓時(shí)的至少一次的數(shù)字值。因此可獲得偏移補(bǔ) 償，在此描述的任意或所有實(shí)施例也可被用于這些ADC和/或相應(yīng)的方法， 也可與圖像傳感器/方法一起使用。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的執(zhí)行將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字值的操作
的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置的框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置的框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置的框圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的偽多采樣。 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的偽多采樣。 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的偽多采樣。
圖9A是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置
的框圖。
圖9B (1)-(4)圖示說明根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的斜坡電壓。
圖1IA-11F圖示說明根據(jù)本發(fā)明的不同其它實(shí)施例的可使用的其它斜升
和斜降電壓序列。
圖12A、 13A、 14A、 15 A和16 A是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的偽多 采樣系統(tǒng).裝置和方法的組合電路和框圖。
圖12B、 13 B、 14 B、 15 B和16 B是分別示出圖12 A、 13 A、 14 A、
1 5 A和16 A的^t喿作的時(shí)序圖。
圖17和18是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的使用偽多采樣的CMOS圖像傳
感器的框圖。
圖19A和19B圖示說明根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的傳統(tǒng)多采樣模擬到數(shù) 字轉(zhuǎn)換器和偽多采樣模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模擬噪聲。
以下，參照示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本
具體實(shí)施例方式
發(fā)明可以以許多不同的形式被實(shí)施，且不應(yīng)被理解為受限于在此列出的實(shí)施 例。本說明書由于提供的這些實(shí)施例而透徹和完整，且會(huì)完全傳達(dá)本發(fā)明的 范圍給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
應(yīng)該理解當(dāng)部件被稱作"在"、"連接到"、"聯(lián)結(jié)到"或"響應(yīng)于"另一 部件時(shí)，該部件可直接在、連接到、聯(lián)結(jié)到或響應(yīng)于另一部件或可存在中間 部件。相反，當(dāng)部件被稱作"直接在"、"直接連接到"、"直接聯(lián)結(jié)到"或"直 接相應(yīng)于"另一部件及其派生物時(shí)，不存在中間部件。相同的標(biāo)號(hào)始終表示 相同的部件。如這里所使用的術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)聯(lián)合列出的項(xiàng)的 任意組合或所有組合，并簡寫為7"。
應(yīng)該理解雖然術(shù)語第一、第二等會(huì)在以下^皮用到以描述不同的部件、組 件、區(qū)域、層和Z或部分，^旦是這些部件、組件、區(qū)i或、層和/或部分不應(yīng)一皮這 些術(shù)語限制。這些術(shù)語只是用來區(qū)分一個(gè)部件、組件、區(qū)域、層或部分與其 它區(qū)域、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，以下的第一部 件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱作第二部件、組件、區(qū)域、層或部分。
在此使用的術(shù)語學(xué)的目的僅僅是描述具體的實(shí)施例，而不應(yīng)作為本發(fā)明 的限制。除非上下文另外明確指出，如以下所使用的單數(shù)形式也意味著包括 復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解當(dāng)在該說明書中使用術(shù)語"包含"、"包括"等時(shí)，說 明提到的特性、整體、步驟、操作、部件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè) 或多個(gè)其它特性、整體、步驟、操作、部件組件和/或及其組的添加或存在。
除非另外定義，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解所有在此使用 的術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有相同的意思。還應(yīng)該理解例如在普通使用 的詞典中定義的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的文章一致的意思，除非 在此特別定義，不會(huì)被解釋為理想或極端形式的意義。
還應(yīng)該理解，例如在此卩吏用的術(shù)語"行"或"水平"和"列"或"垂直"向。
以下，將參考根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖 和流程圖部分描述本發(fā)明。應(yīng)該理解框圖或流程圖的方框，和框圖或流程圖 中的方框組合可被計(jì)算機(jī)程序指令至少部分執(zhí)行。這些計(jì)算機(jī)程序指令可被 提供給一個(gè)或更多的企業(yè)、應(yīng)用、個(gè)人、普通和/或嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而 使通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的的指令創(chuàng)建執(zhí)行框圖的方框中指定的功能/動(dòng)作的
模塊、器件或方法。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或?qū)Ｓ糜布慕M合也可在其它實(shí)施例
中被使用。
這些計(jì)算機(jī)程序指令還可被存儲(chǔ)在能夠引導(dǎo)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以特殊的方式運(yùn) 行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，從而使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括執(zhí)行方
框中指定的功能/動(dòng)作的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)程序指令也可被 載入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以？ 1起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的 一 系列操作步驟，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)執(zhí) 行過程，從而使處理器上執(zhí)行的指令提供用于執(zhí)行方框中指定的功能/動(dòng)作的 步驟 因此，框圖和Z或流程圖的給定的方框?yàn)榉椒?、?jì)算^/L程序產(chǎn)品和/或系 統(tǒng)(結(jié)構(gòu)和/或裝置加功能)提供支持。
也應(yīng)該注意在一些可選實(shí)現(xiàn)方式中，記錄在流程圖中的功能/動(dòng)作可能不 按照流程圖中記錄的順序發(fā)生。例如，連續(xù)示出的兩個(gè)方框根據(jù)相關(guān)的功能/ 動(dòng)作可能實(shí)際上被同時(shí)執(zhí)行或方框有時(shí)可能以相反的順序被執(zhí)行。最后，一 個(gè)或多個(gè)方框的功能可與其它方框分離和/或組合。還應(yīng)該理解，在許多已經(jīng) 裝備有 一些基于微處理器的計(jì)算能力的系統(tǒng)中，框圖的方框可被嵌入在微處
理器上執(zhí)行的操作和z或應(yīng)用程序。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、方法和裝置的
樞圖..如圖1所示，這些實(shí)施例將模擬輸入信號(hào)112轉(zhuǎn)換為具有定義預(yù)定的 量化等級(jí)的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值122。如圖1所示，在方框110通過以比數(shù)字 值122的預(yù)定位數(shù)定義的分辨率低的分辨率執(zhí)行采樣。比預(yù)定的位數(shù)定義的 分辦率低的分辨率在此稱為"較低分辨率"。重復(fù)的方框110的較低分辨率采 樣獲得多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果114?？刂破?30被配置用于控制采樣110 以提供以比預(yù)定的位數(shù)定義低的分辨率對在112的模擬信號(hào)的重復(fù)采樣。在 一些實(shí)施例中，重復(fù)采樣的配置方式是重復(fù)采樣包括預(yù)定位數(shù)的預(yù)定量化 等級(jí)，在一些實(shí)施例中不同地規(guī)定，重復(fù)采樣被以足夠多的次數(shù)執(zhí)行，從而 所有預(yù)定位數(shù)的量化等級(jí)都包括在重復(fù)采樣里。響應(yīng)于較低分辨率采樣方框 110和控制器130加法器120將多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果求和以獲得具有預(yù) 定位數(shù)的數(shù)字值122。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的可執(zhí)行將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到具有定義預(yù) 定的量化等級(jí)的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值的搡作的流程圖。如圖2所示，在方框210, 以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率執(zhí)行模擬信號(hào)的采樣，從而使重復(fù) 采伴包括預(yù)定的位數(shù)的預(yù)定量化等級(jí)。獲得多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果。在方
框220，將結(jié)果求和。在方框230，確定是否需要更多的采樣，如果是，則重 復(fù)方框210和220的操作。因此，提供了重復(fù)采樣和求和。
以下，^U居本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例描述重復(fù)采樣和求和的多個(gè)詳細(xì)實(shí)施例。 然而，總體來說，預(yù)定的量化等級(jí)以相等的間隔和/或不相等的間隔被分離。 此外，在方框110/210的重復(fù)采樣期間，使用的量化等級(jí)會(huì)互相偏移。此外， 在方框110/210執(zhí)行采樣的分辨率可以是在方框130/230執(zhí)行采樣的次數(shù)的函 數(shù)。具體地，如果需要對信號(hào)采樣M次且預(yù)定位數(shù)是N,則在方框110/210 執(zhí)行的采樣的較低分辨率可使用2力M個(gè)量化等級(jí)。此外，在一些實(shí)施例中， 量化等級(jí)可從另一量化等級(jí)偏移一級(jí)。在其他實(shí)施例中，它們可相應(yīng)于數(shù)字 值的最低有效位的至少 一個(gè)量化等級(jí)進(jìn)行偏移。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方框圖。在這些 實(shí)施例中，在方框310使用斜坡產(chǎn)生器314和比較器312執(zhí)行較低分辨率采 樣、，斜坡產(chǎn)生器314被配置用于產(chǎn)生具有至少一個(gè)斜升電壓和至少一個(gè)斜降 電壓的斜坡電壓序列，其中，斜升電壓和斜降電壓每單位時(shí)間增加或減少多 于預(yù)定量化步長一倍的多倍，從而提供多較低分辨率斜升和斜降電壓。比較 器312被配置用于將模擬輸入信號(hào)112與斜坡電壓序列進(jìn)行重復(fù)比較，以識(shí) 別當(dāng)斜升電壓和斜降電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)的多個(gè)次數(shù)。前一 實(shí)施例的加法 器120可通過響應(yīng)于比較器312的計(jì)數(shù)器320來實(shí)現(xiàn)，且被配置用于當(dāng)斜升 電壓和斜降電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)多次將單位時(shí)間的數(shù)字值重復(fù)求和，以獲
得數(shù)字值?？刂破?30可被用于對產(chǎn)生器314的多個(gè)較低分辨率斜升和斜降 電壓的產(chǎn)生和計(jì)數(shù)器320的計(jì)數(shù)進(jìn)行同步。
因此，圖3示出可使用斜升和斜降采樣電壓序列執(zhí)行重采樣的本發(fā)明的 實(shí)施例 如將在此被更詳細(xì)描述的，斜升和斜降電壓可包括一系列階梯、常 量斜率和/或多斜率(無階梯)的斜升和斜降采樣電壓。此外，在一些實(shí)施例中，
通過產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系列斜坡電壓(例如，M/2的 斜升電壓和M/2的斜降電壓)使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信號(hào)重采樣M次， 其中，各個(gè)斜升和斜降電壓包括大小為M的2N/M個(gè)斜坡電壓步長。在其它 實(shí)施例中，相比于前一斜坡(即，前一個(gè)斜升)開始的電壓，后一斜坡(即，后 一個(gè)斜降)在不同的電壓結(jié)束。在其它實(shí)施例中， 一系列斜坡電壓的開始電壓 和結(jié)束電壓包括所有預(yù)定位數(shù)的量化等級(jí)。在其它實(shí)施例中，M斜升和斜降 電壓每單位時(shí)間增加或減少相應(yīng)于預(yù)定量化等級(jí)的電壓的M倍。此外，通過
當(dāng)斜坡電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)將模擬信號(hào)與 一 系列斜坡電壓進(jìn)行重復(fù)比較并 重復(fù)識(shí)別數(shù)字值而執(zhí)行重復(fù)采樣。通過將識(shí)別的數(shù)字值進(jìn)行求和來執(zhí)行求和。 圖3示出通過將模擬信號(hào)重復(fù)轉(zhuǎn)換為具有比預(yù)定位數(shù)少的數(shù)字值而將模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值，以獲得多個(gè)具有比預(yù)定位數(shù)少的數(shù)字 值 將具有比預(yù)定位數(shù)少的多個(gè)數(shù)字值進(jìn)行求和，以獲得具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)
圖4和5是分別相應(yīng)于圖1和3的本發(fā)明其他實(shí)施例，但包括提供模擬 輸入信號(hào)112的圖像傳感器410的框圖。圖像傳感器可包括CMOS圖像傳感 器，電荷耦合裝置、光電二極管和/或任何其它傳統(tǒng)圖像傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例可提供，通過以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低 的分辨率將模擬信號(hào)重復(fù)采樣以獲得多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果并將該多個(gè)較 低分辨率采樣結(jié)果進(jìn)行求和以獲得數(shù)字值的多個(gè)實(shí)施例。 一些實(shí)施例將會(huì)被 提出并同樣會(huì)涉及圖3和5的方框圖，其中，提出多較低分辨率斜升和斜降 電壓產(chǎn)生器314u
具體地，圖6示出提供N位分辨率的數(shù)字信號(hào)的M次偽多采樣。第 一(左) 列M=l示出傳統(tǒng)的每次使用N位分辨率的單采樣或傳統(tǒng)多采樣。如圖6所示， N^4(即4位分辨率)提供24或16量化等級(jí)步長(QLS)。如M—(第一)列所示， 信號(hào)可以以4位量化被采樣一次。此外在傳統(tǒng)多采樣中，信號(hào)可以以N比特 分辨率被多次采樣并取平均值。
圖6的中間列M二2,示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的偽多采樣，其中，使 用2N/M或8量化等級(jí)執(zhí)行(M二2)兩次采樣，其中，在2個(gè)量化等級(jí)之間有1 位的偏移。與此不同地，兩個(gè)量化等級(jí)通過相應(yīng)于數(shù)字值的最低有效位(LSB) 的至少一個(gè)量化等級(jí)進(jìn)行偏移。相似地，圖6的右列(M二4)示出4次多采樣和 24/4量化等級(jí)或4量化等級(jí)。在采樣的量化等級(jí)之間再一次有1位的偏移。 對于中間列(M二2)和右列(M二4)，最終輸出是每次采樣結(jié)果的和。圖6的右列 ，=4)也示出分別表示第一斜升、第二斜升、第一斜降和第二斜降的斜坡電壓
行多采樣。將在圖8更詳細(xì)地描述這些斜坡。由于輸出噪聲一般不相關(guān)，每 個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的輸出噪聲可被減少到1/M等級(jí)。因此，減少的輸出噪聲可被本 定明的實(shí)施例以相似于多采樣的方式提供。然而，不需要提供中間結(jié)果的存
儲(chǔ)和平均電路。
圖7示出傳統(tǒng)的多采樣和根據(jù)本發(fā)明不同的其它實(shí)施例的偽多采樣的結(jié)
果的例子。具體地，圖7示出將模擬輸入1和模擬輸入2轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的結(jié) 果，其中，模擬輸入l相應(yīng)于數(shù)字13,模擬輸入2相應(yīng)于數(shù)字4。參考示出 傳統(tǒng)的單采樣或傳統(tǒng)的多采樣的M=l的左邊列，N位的二進(jìn)制數(shù)具有2~個(gè) 量化等級(jí)。因此，在圖7， N=4，所以0-15的值可被覆蓋。假設(shè)提供范圍為 0-15V的輸入信號(hào)，量化等級(jí)數(shù)是16,從而量化等級(jí)步長(QLS)是M=l的1 伏特。使用16量化等級(jí)，模擬輸入1被轉(zhuǎn)化為13的輸出代碼1且模擬輸入 2被轉(zhuǎn)化為4的輸出代碼2。
參考圖7的中間列，如果偽采樣數(shù)是2(M=2),則對每一采樣使用16/2 或8量化等級(jí)，量化等級(jí)以1位的值(即，在此例子以1伏特)互相偏移。將兩 采樣的結(jié)果求和，從而，將6與7求和得到輸出代碼1的正確值13,將2與 2求和得到輸出代碼2的正確值4。
最后，參考圖7的右列，偽采樣(M4)， 4量化等級(jí)模式被使用4次，參 考圖7為QLP1-QLP4。如顯示較低分辨率的圖7所示，在QLP1-QLP4之間 具有4V的差。此外，QLP1和QLP2之間的電壓差是IV, QLP1和QLP3之 間的電壓差是2V， QLP1和QLP4之間的電壓差是3V。也應(yīng)該注意，只要模 式互不相同，采樣序列不需要考慮。圖7的右下也示出接收到正確的輸出代 碼.具體地，模擬輸入1的輸入代碼的四次較低分辨率采樣提供3+3+3+4或 B的輸出代碼1和模擬輸入2的四次較低分辨率采樣提供1+1 + 1 + 1或4的輸 出代碼2
圖7的實(shí)施例在2的冪(即，M=2和M^4)l吏用重復(fù)采樣。然而，M不需 要是2的冪而可以是任意整數(shù)。例如，圖8示出圖7情況的M=2和M=4,但 也示出使用模擬輸入的相同例子如何獲得M=3和M=5的正確結(jié)果。
圖9A和9B示出根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的使用偽多采樣的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn) 換器。如圖9A所示，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括可使用數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) 的多較低分辨率斜坡產(chǎn)生器314。斜坡產(chǎn)生器314產(chǎn)生應(yīng)用于比較器312的 多個(gè)升和降斜坡316。比較器312將斜坡316與模擬輸入信號(hào)112進(jìn)行重復(fù) 比較并提供計(jì)數(shù)使能信號(hào)(CNT—CLK)912，用于允許計(jì)數(shù)器320響應(yīng)于計(jì)數(shù)時(shí) 鐘信號(hào)(CNT—CLK)914計(jì)數(shù)以產(chǎn)生相應(yīng)于具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值的計(jì)數(shù)器輸 出！22。不同斜坡都在圖9A中被示出。斜坡1是當(dāng)執(zhí)行單采樣(M4)或當(dāng)執(zhí) 行具有平均的傳統(tǒng)的多采樣時(shí)使用的傳統(tǒng)的鋸齒斜坡。圖9B(1)示出M=l的采樣，所述采樣示出鋸齒斜坡、計(jì)數(shù)使能信號(hào)和IO的計(jì)數(shù)器輸出。用虛線示
出相等的常量斜率斜坡。
圖9A的第二斜坡，被稱為斜坡2，相應(yīng)于M=2和4位分辨率的偽多采 樣。因此，在圖9B(2)示出使用一個(gè)斜升和一個(gè)斜降。5采樣并獲得5從而也 提供了計(jì)數(shù)器輸出10。在圖9B(2)也示出，在斜升和斜降之間有一個(gè)量化等
級(jí)的差別。
圖9B(3)示出相應(yīng)于圖9A的斜坡3偽多采樣4次。升和降斜坡U1、D1、 U2和D2相應(yīng)于圖6的升和降斜坡。同樣顯示，在圖9B(3)的循環(huán)偏移顯示 的鄰接斜坡之間至少具有 一個(gè)最低有效位偏移。計(jì)數(shù)器輸出顯示正確結(jié)果10。 最后，9B(4)相應(yīng)于M=8的圖9A的斜坡4。正確結(jié)果10再次被計(jì)數(shù)器輸出顯示。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員同樣應(yīng)該理解斜坡電壓316可以是如虛線所示的具有 離散等級(jí)的階梯電壓950a、950b或可以是常量/多斜率無階梯斜坡950c、950d。 斜坡950c、 950d可具有如圖9B的斜升950c顯示的常量斜率或可具有如斜 坡950d顯示的其部分上的不同的斜率。具體地，斜降950d在兩個(gè)不同的部 分包括兩個(gè)不同的斜率以調(diào)節(jié)量化等級(jí)偏移。在圖10中也顯示了調(diào)節(jié)不同的 偏移的不同的斜率，其中，單升斜率US3可被用于給定斜坡或多斜率DS3、 DS4、 US4、 US5、 DS5、 DS6可被用于給定斜i皮。注意圖10相應(yīng)于圖9B(3) 的實(shí)施例，但更詳細(xì)地示出不同的斜率。
只要使用總數(shù)為M的斜升和斜降電壓，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中使用的 一系列斜升和斜降電壓可顯著改變，其中，M比一大且斜坡電壓每單位時(shí)間 增加或減少多于一個(gè)的多個(gè)量化等級(jí)。與此不同地，斜坡電壓每計(jì)數(shù)器的時(shí) 鐘周期增加或減少多于一個(gè)量化等級(jí)。例如，圖9A的計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)914 如圖9B(2)-(4)所示增加計(jì)數(shù)器輸出。在傳統(tǒng)多采樣中，如圖9B(1)所示階梯鋸 齒斜坡每單位時(shí)間增加量化等級(jí)的數(shù)量。相反，根據(jù)在圖9B(2)-(4)所示的本 發(fā)明的實(shí)施例，斜坡電壓每單位時(shí)間(即，每計(jì)數(shù)器時(shí)鐘的單位)增加或減少多 于一個(gè)的多個(gè)量化等級(jí)。
圖11A-11F圖示示出當(dāng)使用4位分辨率(N-4)和重復(fù)采樣(M)時(shí)可被提供 的不同斜坡電壓。在圖11A-11E中，階梯斜坡電壓(實(shí)線)與常量斜率和多斜 率無階梯電壓(虛線)一起被顯示。
現(xiàn)參考圖11A, M=4，并且顯示的斜坡電壓具有相同的絕對斜率，除了
每個(gè)方向的第一時(shí)鐘在斜率上改變。每個(gè)第一時(shí)鐘的上升斜率(除了第一上升
斜率)與M/2-l或1相同，且每個(gè)第一時(shí)鐘下降斜率也與-M/2相同。
在圖IIB中，M=4，也提供了相同的絕對斜率，除了每個(gè)方向的第一時(shí)
鐘在斜率上改變。換言之，方向改變的每個(gè)第一時(shí)鐘的斜率是不同的。圖11B
示出，只要獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，量化的順序不需要考慮。此外，圖11B的
實(shí)施例可與圖11A的實(shí)施例具有相同的噪聲抑制能力。
圖11C示出斜坡甚至不需從最低的量化等級(jí)開始。在圖11C, M=8。同
樣地，量化的順序不需要考慮。
圖11D示出用于每一上升或下降斜坡的隨機(jī)無階梯斜率，但具有上升或
下降的相同時(shí)段。在圖HD， M=4。圖IID的實(shí)施例與圖IIA的實(shí)施例相比
可具有較差的噪聲抑制。然而，如圖11D在底部指示的，獲得正確的模擬到
數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果。
圖11E示出每一上升和下降斜坡的隨機(jī)無階梯斜率以及每一上升和下降 斜坡的不同時(shí)段。再次，M=4。這些實(shí)施例與圖IIA相比可具有相對較差的 噪聲抑制能力，但是提供了正確的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果。
圖11F示出M=16的另一實(shí)施例，從而多采樣次數(shù)與量化等級(jí)相同。從 而，在圖UF,每一上升和下降開始的量化等級(jí)覆蓋了所有標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換的 量化等級(jí)。再次獲得正確結(jié)果。
因此，圖11A-11F的實(shí)施例示出，根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，量化等級(jí) 可以以相等的間隔被分離或不相等的間隔被分離，斜坡可以是一 系列的階梯、
常量斜率和/或多斜率的無階梯斜升和斜降電壓，量化等級(jí)可互相偏移，量化 等級(jí)可以互相偏移至少1位，步長大小為M的M斜坡電壓可被提供，相比 于前一斜坡開始的電壓，后一斜坡可在不同的電壓結(jié)束， 一系列斜坡電壓的 開始電壓和結(jié)束電壓可包括預(yù)定位數(shù)的所有量化等級(jí)，斜坡電壓每單位時(shí)間 可增加或減少多于1的多量化等級(jí)大小。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的組合電路圖和 框圖，圖12B是它的時(shí)序圖。在圖12A的實(shí)施例中，從圖像傳感器像素410 輸出的模擬信號(hào)112被加到多個(gè)低分辨率斜坡產(chǎn)生器314產(chǎn)生的多低分辨率 斜坡電壓316,并與比較器312的偏壓Vb相比較。使用傳統(tǒng)鋸齒斜坡產(chǎn)生器 的圖12A的實(shí)施例在IEEE國際固態(tài)電子電路會(huì)議108-109(2000)的Sugiki以 及其他的"A60 mW 10b CMOS Image Sencor With Column-To-Column FPN
尺"/wc"wz"的出版物中描述，其公開通過引用被完整包括，就如在此完全闡
述。因此，詳細(xì)操作不需在此描述。圖12B的時(shí)序圖示出使用M二4的采樣的
斜坡電壓x2。
圖13A和13B示出其它實(shí)施例，其中，在比較器中直接將斜坡信號(hào)和輸 入信號(hào)進(jìn)行比較。在圖13B的時(shí)序圖示出斜降和斜升序列x2。圖12A和13A
的實(shí)施例可減少模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器自身的噪聲并可抑制由功率波動(dòng)引起的噪
士尸。
圖14A和14B示出可通過將電容旁路接地并移除圖13A的設(shè)備的Sl開 關(guān)來同樣減少信號(hào)相位的像素噪聲的其它實(shí)施例。圖14A和14B的實(shí)施例可 抑制信號(hào)相位的像素噪聲。然而，重置相位的像素噪聲不會(huì)被多采樣所抑制， 因?yàn)楫?dāng)開關(guān)S3關(guān)閉時(shí)對重置信號(hào)的噪聲進(jìn)行采樣。
相反，圖15AZB和16AZB的實(shí)施例也可對重置相位的像素噪聲進(jìn)行采樣， 并通過偏移減除和多采樣來減少或消除噪聲，以抑制偏移采樣相位并增加偏 移模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果的精確性。更特別地，圖15A示出本發(fā)明的其它實(shí)施 例，其中像素和ADC噪聲可被減少。更具體地，如圖15A和15B所示，在 應(yīng)用 一 系列斜升和斜降1510a之前，應(yīng)用小序列的偏移#卜償斜坡1510b。此外， 圖15B的電路inl顯示的初始偏移電壓可被用于補(bǔ)償比較器的偏移電壓。使 用上/下計(jì)數(shù)器1520。使用傳統(tǒng)的鋸齒階梯斜坡的圖15A的實(shí)施例在IEEE固 態(tài)電子電路雜志41(12):2998-3006(2006)的Yoshihara以及其他的〃/.S-/"c/z /W/".丄e/ 6(9/rflwes/s' C7V/(95"/wage Se/wo廠PF"/z Seflw/as^ Mo<ie C/zawge" 、 IEEE 國際固態(tài)電子電路會(huì)議(2006)的Nitta以及其他的"http:///g/z-S/^eJ D/g/to/ Z)纏We
A'.化/ &/wor"、 Muramatsu的美國專利號(hào)7,129,883和Muramatsu以及其 他的美國專利號(hào)7,088,2793,其公開通過引用被完整包括，就如在此完全闡 述 因此，這些實(shí)施例不需在此詳細(xì)描述。
圖16A和16B示出使用補(bǔ)充計(jì)數(shù)器1620代替上/下計(jì)數(shù)器1520的本發(fā)明 的其它實(shí)施例。具有使用鋸齒階梯斜坡電壓的補(bǔ)充計(jì)數(shù)器的DAC在授權(quán)給 Ham以及其他的美國專利申請第11/887,027號(hào)名為"D/g/to/ Z)wWe yl勿/窗/, " / e/aW CMW /"'叫e 5"e朋o,， flwd a Z)/g/to/ Ca附era C圃戸、'/"g 〃ze CM OS//""ge &/wor"中被描述，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其公開通過 引用被合并于此，就如在此完全闡述。因此，圖16A和16B的實(shí)施例不需在
16
此詳細(xì)描述。
圖17是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的使用偽多采樣ADC 1740的CMOS圖像 傳感器系統(tǒng)的框圖。如圖17所示，偽多采樣ADC 1740包括比較器312、計(jì) 數(shù)器320和存儲(chǔ)用于提供傳感器輸出的結(jié)果的存儲(chǔ)器裝置1710。這些裝置被 可包括計(jì)時(shí)控制器1730a、 DBUS控制邏輯1730b和行控制邏輯1730c的控制 器所控制。圖18示出包括比較器312、斜坡產(chǎn)生器314和計(jì)數(shù)器320的其它 實(shí)施例。如所顯示的，可以為公共斜坡產(chǎn)生器和控制器提供像素列。
圖19A和19B圖示性示出根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的噪聲減少的仿真。 通過使用用C語言編寫的程序和具有0.5 LSB偏移的仿真高斯白噪聲(模擬熱 噪聲)來執(zhí)行這些仿真。對于每種情況，仿真要重復(fù)l，OOO,OOO次。
圖19A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的偽多采樣ADC和使用鋸齒波的傳統(tǒng) 的多采樣ADC的RMS輸入噪聲對比RMS輸出噪聲。多采樣理論和飽和漸 近線的結(jié)果也被示出。圖19B示出根據(jù)傳統(tǒng)ADC和本發(fā)明的實(shí)施例的偽多 采祥A DC的RMS輸入噪聲對比RMS輸出噪聲。
圖19A示出對于少數(shù)多采樣，和傳統(tǒng)的多采樣一樣，可由本發(fā)明的實(shí)施 例茯得相同噪聲減少效果。此外，對于數(shù)量巨大的多采樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例噪聲可被進(jìn)一步減少。更特別地，對于M〈RMS輸入噪聲，噪聲減少可 與傳統(tǒng)的多采樣相同 ,,=ct, /V^。此外，對于大于或等于4mn的較大值M, 噪聲可被減小到d :0.75xJ^"。
根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的偽多采樣可與傳統(tǒng)的多采樣形成鮮明對比。傳
統(tǒng)的多采樣ADC可多次采樣信號(hào)并平均結(jié)果以減小噪聲。然而，傳統(tǒng)的多采 樣使用標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間的M倍，并可能需要包括存儲(chǔ)器和算法單元的數(shù)字 部分以存儲(chǔ)結(jié)果并執(zhí)行平均。作為鮮明對比，本發(fā)明的實(shí)施例可在減小的分 辨率和不同的偏移量化等級(jí)多次采樣信號(hào)，并可只對結(jié)果求和。因此，偽多
采樣不需要使用額外的時(shí)間和使用額外的部分，卻可具有幾乎相同的噪聲抑
制能力。
根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的用于模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的偽多采樣方法、系統(tǒng)和 裝置可使用斜坡電壓產(chǎn)生器和相似于傳統(tǒng)斜坡比較ADC的比較器。然而，根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了本質(zhì)和重要的不同，因?yàn)樾逼码妷翰皇卿忼X電壓而 是多個(gè)斜升和斜降電壓，所述多個(gè)斜升和斜降電壓被配置為允許在較低分辨 率發(fā)生采樣且偽多采樣的結(jié)果可以簡單地相加以提供正確的數(shù)字值。因此， 盡管可使用斜坡比較ADC的全部架構(gòu)，但在允許使用筒單電路的同時(shí)，本質(zhì) 的不同可允許更有效的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換與同等噪聲減少 一起發(fā)生。
在附圖和說明中公開了發(fā)明的實(shí)施例，盡管使用了特定術(shù)語，但是它們 只是用作普通和描述性的意義而不是作為限制目的。本發(fā)明的范圍會(huì)在權(quán)利
要求中闡述。
權(quán)利要求
1、一種用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有定義預(yù)定的量化等級(jí)的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值的方法，該方法包括:以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率將模擬信號(hào)進(jìn)行重復(fù)采樣，從而所述重復(fù)采樣包括所述預(yù)定的位數(shù)的預(yù)定量化等級(jí)，以獲得多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果；將多個(gè)低分辨率采樣結(jié)果求和以獲得具有所述預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定的量化等級(jí)以相等的間
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定的量化等級(jí)中的至少三
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，重復(fù)采樣步驟包括使用一系列斜升和斜降采樣電壓將模擬信號(hào)重復(fù)采樣。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述一系列斜升和斜降采樣電壓 包括一 系列階梯、常量斜率和/或多斜率的斜升和斜降采樣電壓。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，重復(fù)采樣步驟包括使用在互相 偏移的重復(fù)采樣中的量化等級(jí)以比預(yù)定的位數(shù)定義的低的分辨率將模擬信號(hào)進(jìn)行重復(fù)采樣。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，重復(fù)采樣包括使用2 M個(gè)量 化等級(jí)將模擬信號(hào)重復(fù)采樣M次，其中，N是預(yù)定位數(shù)。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括通過相應(yīng)于數(shù)字值的最低有效位的至少一個(gè)量 化等級(jí)來使用在互相偏移的重復(fù)采樣中的2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信號(hào)重復(fù) 采樣M次。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系 列斜坡電壓，其中，各個(gè)斜升和斜降電壓包括大小為M的2,M個(gè)斜坡電壓
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系列斜坡電壓，其中，相比于前一斜坡電壓開始的電壓，后一斜坡電壓在不同的電壓結(jié)束。
11、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系 列斜坡電壓，其中， 一系列斜坡電壓的開始電壓和結(jié)束電壓包括所有所述預(yù) 定位數(shù)的量化等級(jí)。
12、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系 列斜坡電壓，其中，斜坡電壓每單位時(shí)間增加或減少相應(yīng)于所述預(yù)定量化等 級(jí)的電壓的M倍。
13、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，重復(fù)采樣包括當(dāng)斜坡電壓相應(yīng) 于模擬信號(hào)時(shí)，將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓進(jìn)行重復(fù)比較并重復(fù)識(shí)別較低分辨率數(shù)字值。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，求和步驟包括將識(shí)別的較低 分辨率數(shù)字值進(jìn)行求和。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓 重復(fù)比較的步驟包括將模擬信號(hào)與 一 系列斜坡電壓的和與參考電壓重復(fù)比較。
16、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓 重復(fù)比較的步驟當(dāng)計(jì)算偏移量時(shí)被執(zhí)行。
17、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，模擬信號(hào)通過CMOS圖像傳感
18、 一種圖像傳感方法，包括產(chǎn)生相應(yīng)于入射到圖像的傳感像素上的電磁能的模擬信號(hào)； 通過以比預(yù)定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率將模擬信號(hào)進(jìn)行重復(fù)采 樣，從而重復(fù)采樣包括預(yù)定的位數(shù)的預(yù)定量化等級(jí)，以獲得多個(gè)較低分辨率 采樣結(jié)果，并將多個(gè)較低分辨率采樣結(jié)果求和以獲得具有預(yù)定的位數(shù)的數(shù)字 值，來將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有定義預(yù)定量化等級(jí)的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，重復(fù)采樣的步驟包括使用一 系列階梯、常量斜率和/或多重斜率的斜升和斜降采樣電壓對模擬信號(hào)進(jìn)行重
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，重復(fù)采樣的步驟包括使用2N/M 個(gè)量化等級(jí)將模擬信號(hào)重復(fù)采樣M次，其中，N是預(yù)定位數(shù)且在重復(fù)采樣中 的量化等級(jí)互相偏移。
21 、如權(quán)利要求20所述的方法，其中，使用2N/M個(gè)量化等級(jí)將模擬信 號(hào)重復(fù)采樣M次的步驟包括產(chǎn)生具有總數(shù)為M的斜升和斜降電壓的一系 列斜坡電壓，其中，各個(gè)斜升和斜降電壓包括大小為M的2，M個(gè)斜坡電壓 步長。
22、 一種模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有定義預(yù) 定量化步長的預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值，該ADC包括斜坡產(chǎn)生器，被配置用于產(chǎn)生具有至少一個(gè)斜升和至少一個(gè)斜降電壓的 一系列斜坡電壓，其中，斜升和斜降電壓每單位時(shí)間增加或減少多于預(yù)定量 化步長一倍的多倍；比較器，被配置用于將模擬信號(hào)與一系列斜坡電壓進(jìn)行比較以識(shí)別所述 至少一個(gè)斜升電壓和至少一個(gè)斜降電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)的多個(gè)次數(shù)；和計(jì)數(shù)器，響應(yīng)于比較器，被配置用于當(dāng)所述至少一個(gè)斜升電壓和至少一 個(gè)斜降電壓相應(yīng)于模擬信號(hào)時(shí)的多次將單位時(shí)間的數(shù)字量重復(fù)求和，以獲得數(shù)字值。
23、 如權(quán)利要求22所述的ADC，其中， 一系列斜升和斜降電壓包括一系列階梯、常量斜率和/或多重斜率的斜升和斜降電壓。
24、 如權(quán)利要求22所述的ADC:其中，斜坡產(chǎn)生器還被配置以產(chǎn)生至少一個(gè)第二斜坡電壓；其中，比較器還被配置以將所述至少一個(gè)第二斜坡電壓與偏移電壓相比較以識(shí)別當(dāng)所述至少一個(gè)第二斜坡電壓相應(yīng)于偏移電壓時(shí)的至少一次；其中，計(jì)數(shù)器被配置以減去當(dāng)所述至少一個(gè)第二斜坡電壓相應(yīng)于偏移電壓時(shí)的至少一次的數(shù)字值。
25、 一種用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定的位數(shù)的數(shù)字值的方法，該方 法包括將模擬信號(hào)重復(fù)轉(zhuǎn)換成具有比預(yù)定位數(shù)少的數(shù)字值，以獲得具有比預(yù)定將具有比預(yù)定位數(shù)少的所述多個(gè)數(shù)字值求和，以獲得具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)字值。
全文摘要
提供一種用于模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的偽多采樣方法、系統(tǒng)和裝置，通過以比給定的位數(shù)定義的分辨率低的分辨率對模擬信號(hào)重采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有定義預(yù)定的量化等級(jí)的給定的位數(shù)的數(shù)字值。從而獲得較低分辨率采樣結(jié)果。將較低分辨率采樣結(jié)果求和以獲得具有給定的位數(shù)的數(shù)字值。
文檔編號(hào)H03M1/56GK101388668SQ20081021044
公開日2009年3月18日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者湧 林 申請人:三星電子株式會(huì)社