CN113346904A - 用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路及方法，具体为，设置由低频时钟信号控制的触发器DFF和配合高频时钟信号的第二计数器COUNTER2，在一次量化结束后，比较器CMP和触发器DFF的输出信号会存在一个时间上的差值，利用第二计数器COUNTER2量化这个时间差，将原有的量化结果与高频时钟信号与低频时钟信号的频率倍数差相乘，并减去第二计数器COUNTER2量化的比较器CMP和触发器DFF输出信号的时间差，即可得到经过精度提升后的高精度量化结果。本发明通过在量化的最后一个时钟周期内引入精度提升机制，利用一个低频时钟周期的高频时钟信号实现速度与精度的提升。

Description

用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路及方法
技术领域
本发明属于模拟数字转换技术领域，具体涉及用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，还涉及用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换方法。
背景技术
由于CMOS图像传感器具有功耗低和成像速度快，获得了大量的关注。随着图像传感器的广泛发展，在部分高速摄像中，对传感器的帧率提出了较大的要求。传统的单斜式模数转换电路已经无法满足要求。在此基础上技术人员提出了两步式的单斜模数转换电路，该转换电路先进行粗量化操作，再进行细量化操作，一次量化的时间为2M+2N，这种串行的结构存在量化速度较慢的问题。
发明内容
本发明的目的是提供用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，解决了现有技术中量化速度较慢的问题。
本发明的另一个目的是提供用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换方法。
本发明所采用的技术方案是，用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，包括比较器CMP，比较器CMP输出端连接触发器DFF的输入端和第二计数器COUNTER2的控制端，触发器DFF的输出端连接第一计数器COUNTER1的控制端和第二计数器COUNTER2的另一控制端，第一计数器COUNTER1和第二计数器COUNTER2的输出端均连接数字求和电路的输入端，数字求和电路的输出端作为电路的输出端。
本发明的特点还在于，
触发器DFF和第一计数器COUNTER1的输入端连接低频时钟信号CLK_low。
第二计数器COUNTER2的输入端连接高频时钟信号CLK_high。
第一计数器COUNTER1用于配合低频时钟信号CLK_low，第二计数器COUNTER2用于配合高频时钟信号CLK_high。
本发明所采用的另一技术方案是，采用用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，设置由低频时钟信号CLK_low控制的触发器DFF和配合高频时钟信号CLK_high的第二计数器COUNTER2，在一次量化结束后，比较器CMP和触发器DFF的输出信号会存在一个时间上的差值，利用第二计数器COUNTER2量化这个时间差，将原有的量化结果与高频时钟信号CLK_high与低频时钟信号CLK_low的频率倍数差相乘，并减去第二计数器COUNTER2量化的比较器CMP和触发器DFF输出信号的时间差，即可得到经过精度提升后的高精度量化结果。
本发明的有益效果是，本发明通过在量化的最后一个时钟周期内引入精度提升机制，利用一个低频时钟周期的高频时钟信号实现速度与精度的提升。
附图说明
图1为本发明用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路的结构示意图；
图2为本发明精度提升的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，如图1所示，包括比较器CMP，比较器CMP输出端连接触发器DFF的输入端和第二计数器COUNTER2的控制端，触发器DFF的输出端连接第一计数器COUNTER1的控制端和第二计数器COUNTER2的另一控制端，第一计数器COUNTER1和第二计数器COUNTER2的输出端均连接数字求和电路的输入端，数字求和电路的输出端作为电路的输出端，触发器DFF和第一计数器COUNTER1的输入端连接低频时钟信号CLK_low，第二计数器COUNTER2的输入端连接高频时钟信号CLK_high，第一计数器COUNTER1用于配合低频时钟信号CLK_low，第二计数器COUNTER2用于配合高频时钟信号CLK_high。
本发明采用用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，设置由低频时钟信号CLK_low控制的触发器DFF和配合高频时钟信号CLK_high的第二计数器COUNTER2，在一次量化结束后，比较器CMP和触发器DFF的输出信号会存在一个时间上的差值，利用第二计数器COUNTER2量化这个时间差，将原有的量化结果与高频时钟信号CLK_high与低频时钟信号CLK_low的频率倍数差相乘，并减去第二计数器COUNTER2量化的比较器CMP和触发器DFF输出信号的时间差，即可得到经过精度提升后的高精度量化结果。
本发明利用配合高频时钟的计数器对一次量化的最后一个低频时钟信号内的结果做一次精度提升量化，电路的工作过程如下：
在一次低精度量化中，斜坡信号RAMP超过了输入信号VIN，比较器CMP翻转，比较器的输出端连接了配合高频时钟信号的计数器COUNTER2，并作为该计数器的开始信号，比较器的输出同时连接了一个D触发器，且该触发器的时钟输入端连接了用于实现低精度量化的低频时钟信号CLK_low，因此直到低频时钟信号的下降沿来临时触发器才会将翻转的比较器输出信号传输给两个计数器，同时作为两个计数器的终止信号；至此，配合低频时钟信号的计数器COUNTER1完成了一次低精度量化，配合高频时钟信号的计数器COUNTER2完成了自比较器翻转时刻至低精度量化结束时刻的高精度量化，如图2所示，两次量化的差值即等效为在高频时钟信号下的高精度量化结果。
本发明所提出的一种用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换技术和电路，在实现高频时钟对应高精度的同时，只在原有的基础上引入了一个低频时钟周期的高频信号。在不引入较高功耗的前提下，以同样的量化速度，实现了量化精度的提升。精度的提升倍数N为：
Figure BDA0003076850880000041

Claims (5)

1.用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，其特征在于，包括比较器CMP，所述比较器CMP输出端连接触发器DFF的输入端和第二计数器COUNTER2的控制端，所述触发器DFF的输出端连接第一计数器COUNTER1的控制端和第二计数器COUNTER2的另一控制端，所述第一计数器COUNTER1和第二计数器COUNTER2的输出端均连接数字求和电路的输入端，所述数字求和电路的输出端作为电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，其特征在于，所述触发器DFF和第一计数器COUNTER1的输入端连接低频时钟信号CLK_low。
3.根据权利要求1所述的用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，其特征在于，所述第二计数器COUNTER2的输入端连接高频时钟信号CLK_high。
4.根据权利要求1所述的用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，其特征在于，所述第一计数器COUNTER1用于配合低频时钟信号CLK_low，第二计数器COUNTER2用于配合高频时钟信号CLK_high。
5.用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的用于提升单斜式模数转换电路精度的高速转换电路，设置由低频时钟信号CLK_low控制的触发器DFF和配合高频时钟信号CLK_high的第二计数器COUNTER2，在一次量化结束后，比较器CMP和触发器DFF的输出信号会存在一个时间上的差值，利用第二计数器COUNTER2量化这个时间差，将原有的量化结果与高频时钟信号CLK_high与低频时钟信号CLK_low的频率倍数差相乘，并减去第二计数器COUNTER2量化的比较器CMP和触发器DFF输出信号的时间差，即可得到经过精度提升后的高精度量化结果。
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