CN114915743A - 读出电路、处理器、误差处理方法和装置 - Google Patents

读出电路、处理器、误差处理方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种读出电路、处理器、误差处理方法和装置，该读出电路包括：随机化电路、信号处理电路和模数转换器，其中，信号处理电路包括多个采样电容和一个信号处理器，多个采样电容中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；随机化电路对各采样电容翻转到信号处理电路的顺序进行随机化处理；信号处理器根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至模数转换器即可得到目标电荷信号的量化结果。该读出电路能够有效减小读出电路中各个通道之间误差，从而提高图像质量。

Description

读出电路、处理器、误差处理方法和装置
技术领域
本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种读出电路、处理器、误差处理方法和装置。
背景技术
读出电路能够对信号采集器采集的模拟信号进行前置处理以及信号转换，产生电流信号，是信号采集器采集到模拟信号到后续系统应用的信号传输通道，其性能直接影响信号采集器的性能指标。
通常，信号采集器为多通道的，其采集到模拟信号也对应为多通道模拟信号，因此读出电路在对这些通道的模拟信号进行处理时，是分别对各通道的信号进行处理的。
然而，在一些情况下，读出电路对多通道模拟信号进行处理时，多个通道间会存在一个固定趋势的误差，该误差会导致根据读出的模拟信号生成的图像的质量较差。
发明内容
本申请实施例提供一种读出电路、处理器、误差处理方法和装置，能够有效减小读出电路中各个通道之间误差，从而提高图像质量。
第一方面，本申请实施例提供一种读出电路，该读出电路包括：随机化电路、信号处理电路和模数转换器；信号处理电路包括多个采样电容和一个信号处理器；
多个采样电容中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；
随机化电路，用于对各采样电容翻转到信号处理电路的顺序进行随机化处理；
信号处理器，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至模数转换器，以得到目标电荷信号的量化结果。
在其中一个实施例中，每个采样电容对应采样一个通道的目标电荷信号。
在其中一个实施例中，目标电荷信号为基于模拟信号得到的。
在其中一个实施例中，读出电路还包括模拟前端电路；
模拟前端电路，用于采集目标设备的模拟信号，并将模拟信号转换为目标电荷信号。
在其中一个实施例中，模拟前端电路包括信号采集器和积分器；信号采集器包括至少一个通道，且信号采集器每个通道分别连接至少一个积分器；
信号采集器，用于采集目标设备的模拟信号，将模拟信号传输至各通道对应的积分器，得到各积分器输出的目标电荷信号。
在其中一个实施例中，信号处理电路还包括采样开关；
在至少一个采样电容的两端各连接一个采样开关；采样开关在对应的采样电容充放电时闭合。
在其中一个实施例中，在每个采样电容的两端各连接一个采样开关。
在其中一个实施例中，每个采样电容均为底极板采样。
在其中一个实施例中，信号处理电路还包括复位电容；
复位电容的第一端连接信号处理器的采样输入端，复位电容的第二端连接在信号处理器的输出端；
复位电容，用于在每处理完一次目标电荷信号后，将信号处理器的采样输入端的电压复位至输入初始电压，以及将信号处理器的输出端的电压复位至输出初始电压。
在其中一个实施例中，信号处理电路还包括复位开关；
在复位电容的两端各连接一个复位开关；复位开关在复位电容进行复位时闭合。
在其中一个实施例中，信号处理电路还包括保持开关；
在复位电容的第一端与共模电压输入端之间，以及复位电容的第二端与共模电压输出端之间均连接一个保持开关；保持开关在第信号处理器进行保持处理的期间闭合。
在其中一个实施例中，信号处理器为电容翻转式信号处理器。
在其中一个实施例中，信号处理器采用增益提高型折叠式共源共栅结构。
第二方面，本申请实施例提供一种处理器，处理器包括上述第一方面任一实施例提供的读出电路。
第三方面，本申请实施例提供一种误差处理方法，应用于读出电路，该方法包括：
采样多个通道的目标电荷信号；
对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理；
根据随机化处理后的顺序，依次对各目标电荷信号进行保持处理。
第四方面，本申请实施例提供一种误差处理装置，该装置包括：
采样模块，用于采样多个通道的目标电荷信号；
顺序处理模块，用于对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理；
保持处理模块，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各目标电荷信号进行保持处理。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机设备，包括存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述第三方面提供的方法步骤。
第六方面，本申请实施例一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第三方面提供的方法步骤。
本申请实施例提供的一种读出电路、处理器、误差处理方法和装置，该读出电路包括：随机化电路、信号处理电路和模数转换器，其中，信号处理电路包括多个采样电容和一个信号处理器，多个采样电容中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；随机化电路对各采样电容翻转到信号处理电路的顺序进行随机化处理；信号处理器根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至模数转换器即可得到目标电荷信号的量化结果。由于在确定目标电荷信号的量化结果时，通过随机化电路将各采样电容的翻转到信号处理器的顺序进行了随机化，使得各采样电容不再按照固定的顺序翻转到信号处理器进行采样保持，这样，所有通道对应的采样电容等待的时间都是随机的，相当于，将根据读出的模拟信号生成的图像中的固定模式噪声转换成了白噪声，如此，对于人眼来说就无法识别出图像中的噪声，从而提高了最终生成的图像的质量。
附图说明
图1为本申请一实施例中的读出电路结构示意图；
图2为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图3为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图4为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图5为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图6为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图7为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图8为本申请另一实施例中的读出电路结构示意图；
图9为本申请一实施例中的噪声抑制方法流程示意图。
附图标记说明：
10： 读出电路； 101： 随机化电路；
102： 信号处理电路； 1021： 采样电容；
1022： 信号处理器； 1023： 复位电容；
103： 模数转换器； 104： 模拟前端电路；
1041： 信号采集器； 1042： 积分器；
10411-1041n： 通道1-通道n； 10421-1042n； 积分器1-积分器n。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
通常，在对信号采集器采集的模拟信号进行读出时，通常会采用读出电路实现，一般地信号采集器为多通道的，例如，通道为像素通道，经分析，在所设计读出电路时，若每个pixel(像素通道)用一个单独专用的模数转换器量化，就可以实现所有pixel同时被采样处理并量化读出，提高了模拟信号采样处理并量化读出的效率。但是，这种设计方式中，由于模数转换器是每个通道单独专用的，在产品实现时，顶层的版图总线中，每个pixel都需要引出模拟电源地、精准参考电压源、以及数字信号，这样，版图走线很难将敏感的模拟信号与数字信号分开，势必会造成数字信号对敏感的模拟信号的干扰；且因深纳米工艺，数字信号随频率增加的功耗越来越低，使得高速ADC的功耗与低速ADC相比，并不是与采样频率成比例增加的。因此，每个pixel采用单独专用ADC量化的方法，在实现读出电路时，将会增大芯片面积、提高成本、增加功耗。
基于此，经分析，可以复用模数转换器，同时，复用采样保持放大器，实现最高的功耗利用率，降低成本。但在以此方式涉及读出电路时发现，由于读出电路中对各个通道的电荷信号进行采样的时刻是相同的，采样后，到后端模数转换器中进行量化时，却是不同的，这样，每个电容采样的电荷等待被量化的时间就会不同，而等待时间的不同就会造成采样电容上的电荷泄露(leakage)在大信号时，在多通道间产生一个固定趋势的误差，该误差会影响最终读出的模拟信号所生成的图像的质量。
因此，针对读出电路中多通道之间产生的误差，导致最终的图像生成质量较差的技术缺陷，本申请提供了一种读出电路、处理器、误差处理方法和装置，能够有效减小读出电路的通道之间的误差，提高模拟信号读出精度，从而提高图像质量。另外，需要说明的是，从确定读出电路的实现结构和分析上述缺陷，以及下述实施例介绍的技术方案，申请人均付出了大量的创造性劳动。
接下来，将结合附图，对本申请提供的读出电路，以及降低读出电路的通道之间的误差的实现过程进行详细说明。
在一个实施例中，如图1所示，本申请实施例提供一种读出电路10，该读出电路10包括：随机化电路101、信号处理电路102和模数转换器103；信号处理电路102包括多个采样电容1021和一个信号处理器1022；多个采样电容1021中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；随机化电路101，用于对各采样电容1021翻转到信号处理器1022的顺序进行随机化处理；信号处理器1022，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容1021采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至模数转换器103，以得到目标电荷信号的量化结果。
请参见图1所示，信号处理电路102包括多个采样电容1021和一个信号处理器1022，其中，多个采样电容(10211-1021n)中的n可以为10，即读出电路有10个通道，那么对应就有10个采样电容。该多个采样电容均连接用一个信号处理器1022的输入端，信号处理器1022的输出端连接模数转换器103的输入端，这样的连接方式实现了读出电路中多通道复用信号处理器和模数转换器，从而实现降低读出电路的功耗和成本。其中，本申请实施例中的信号处理器均为采样保持放大器，自然地，信号处理电路均为采样保持放大电路，后续不再赘述。
一般地，采样保持电路的作用是在采样阶段对模拟信号准确采样,在保持阶段并将采样的结果保持一定的时间,以供模数转换器103进行量化处理,提高模数转换器对较高频率输入信号的处理能力。即采样保持电路是模数转换器中的前端电路，主要负责采样输入模拟量和电路隔离的作用，对模数转换器提供了相对无损的噪声。结合本申请实施例，即是通过采样保持放大器将目标电荷信号保持住，以保证经过后端的模数转换器后，可以得到正确的模拟信号的量化结果。
多个采样电容1021中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号，目标电荷信号为基于模拟信号得到的。
具体地，该读出电路10在实际应用中，可以是多个采样电容1021中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号，或者是每个采样电容1021对应采样一个通道的目标电荷信号。该目标电荷信号指的是基于模拟信号转换处理后得到信号，例如，通过信号采集器采集一医疗设备的模拟信号，该模拟信号经过积分等转换后得到电荷信号即为该目标电荷信号。
一种实施例中，将实现模拟信号转换为目标电荷信号的电路称为模拟前端电路，则如图2所示，该实施例中，读出电路10还包括模拟前端电路104，该模拟前端电路104用于采集目标设备的模拟信号，并将模拟信号转换为目标电荷信号。
目标设备泛指任一领域的任一设备，例如，医疗行业，目标设备指的是各种医疗设备，包括但不限于是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)设备、计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)设备、X线机、超声成像设备等，本申请实施例对目标设备的类型和具体功能不作限定。那么从目标设备上采集的模拟信号可以是光信号、光电信号、语音信号、温度信号等等。
模拟前端电路将该模拟信号进行转换即可得到目标电荷信号。其中，模拟前端电路的具体实现结构本申请实施例不作限定，可以是采用一块预先存储了控制程序的芯片实现，也可以是采用积分器和信号采集器的组合实现。
得到各通道的目标电荷信号后，需要在信号处理电路中对目标电荷信号进行采样保持。而信号处理电路102中的信号处理器1022与采样电容1021连接共同实现采样保持功能。信号处理电路102在输入逻辑电平控制下处于“采样”或“保持”两种工作状态。“采样”状态下电路的输出跟踪输入模拟信号，在“保持”状态下电路的输出保持前次采样结束时刻的瞬时输入模拟信号，直至进入下一次采样状态为止。
请参见图3所示，图3以具体的电容元件和信号处理器元件示意出两者的连接方式，且为了清楚示意，图3中仅示意出了一个采样电容作为举例，需理解的是，其他采样电容的连接方式与此示意图中的连接方式相同。
即在图3中，采样电容1021的第一端连接信号处理器1022的采样输入端VIN，采样电容1021的第二端连接信号处理器1022的输出端VOUT。
基于该连接方式，采样电容1021可根据目标电荷信号进行充电，以及通过信号处理器1022的输出端VOUT将采样到的目标电荷信号传输至模数转换器103。
具体地，在工作时，信号处理器1022和采样电容1021配合处于“采样”或“保持”两种工作状态的。其中，在“采样”状态，即为目标电荷信号经过采样输入端VIN输入信号处理器1022上连接的采样电容1021中，这里需理解的是，各通道的目标电荷信号是对对应的采样电容进行充电，此充电过程可理解为采样电容对对应通道的目标电荷信号进行采样的过程。此时，信号处理器1022的输出端VOUT的输出电压Vo可随输入端VIN的输入信号Vi变化，采样电容1021上的电压与输入端VIN的输入电压相同。
而在“保持”状态时，采样电容1021上的不再进行充放电，且从“采样”状态切换为“保持”状态的瞬间，表示模数转换器103当前正在进行信号转换，此转换的期间，采样电容1021不再进行充放电，将目标电荷信号保持在采样电容1021中，此时信号处理器1022的采样输入端VIN的输入信号Vi的值不变，信号处理器1022的输出端VOUT的输出电压Vo因此也可在相当长时间保持一个恒定输出值不变，直至信号处理器1022从“保持”状态再切换为“采样”状态。
这样，在从“采样”状态切换为“保持”状态时，即在模数转换器103转换信号期间，通过采样电容1021保持输入信号不变，使得模数转换器103可以正确进行信号转换，从而极大地提高信号处理精度。
另外，从图3中可以看到，信号处理器1022还有一个共模电压输入端VCM，IN，其输入的共模电压可以看作一个参考电压，可根据实际情况自定义其具体数值。图3中，则Vo＝VIN-VCM，IN。
可选地，本申请实施例中的信号处理器1022为电容翻转式信号处理器。电容翻转型为一种全差分结构，全差分结构能够很好地消除直流偏置和偶次谐波失真，并抑制来自衬底的共模噪声。且电容翻转型结构的反馈系数为1，这样在同样的闭环带宽时，电容翻转式结构所要求的运放单位增益带宽(GBW)较小，所以，本申请实施例采用电容翻转型结构可以进一步降低最终的读出电路的功耗。
基于此，在信号处理电路实现“采样”和“保持”时，各个通道对应的采样电容1021会翻转到信号处理器1022中，但若设计各个通道对应的采样电容1021翻转到信号处理器1022的顺序是固定的，就会导致各个采样电容采样的目标电荷信号等待被后端模数转换器量化的时间不同，从而会使得各通道读出的模拟信号量化值之间存在固定的误差，即使得最终根据读出的模拟信号生成的图像中存在固定模式的误差，造成最终的图像质量较差。
本申请实施例中采用随机化电路101对各通道对应的采样电容1021翻转到电容翻转式信号处理器的顺序随机化，使得各采样电容不是按照同一固定顺序进行采样保持，这样所有通道上的采样电容等待时间都是随机的，相当于将最终生成的图像中的固定模式噪声转化成了白噪声，使得人眼不容易识别出来，从而提高图像质量。
具体地，请继续参见图1，随机化电路101是用于生成随机信号的电路，连接在采样电容1021与信号处理器1022之间，实现各通道对应的采样电容1021翻转到电容翻转式信号处理器1022的顺序随机化。
一种实施例中，随机化电路可以是以预写入了控制程序的芯片实现，即，通过预设的随机化算法写入到芯片中作为随机化电路，该随机化电路作用于各采样电容，实现对各采样电容翻转到信号处理器的顺序进行随机化。
另一实施例中，随机化电路可以是采样bufferfly电路来实现，使得随机化电路作用于各采样电容，实现对各采样电容翻转到信号处理器的顺序进行随机化。
基于随机化电路对各采样电容翻转到信号处理器的顺序进行随机化后，信号处理器根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理。
从信号处理器的输出端输出的信号即为信号处理器对采样电容上采样的目标电荷信号进行保持处理后的信号，其会进入模数转换器103中。该模数转换器103为将模拟信号转变为数字信号的电子元件，即，电荷信号进入到模数转换器103后，模数转换器103会将电荷信号转换为一个输出的数字信号，该输出的数字信号即为信号采集器采集的目标设备的模拟信号的量化结果，该量化值即为通过读出电路读出的模拟信号的值。
本申请实施例中提供的读出电路，该读出电路包括：随机化电路、信号处理电路和模数转换器，其中，信号处理电路包括多个采样电容和一个信号处理器，多个采样电容中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；随机化电路对各采样电容翻转到信号处理电路的顺序进行随机化处理；信号处理器根据随机化处理后的顺序，依次对各采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至模数转换器即可得到目标电荷信号的量化结果。由于在确定目标电荷信号的量化结果时，通过随机化电路将各采样电容的翻转到信号处理器的顺序进行了随机化，使得各采样电容不再按照固定的顺序翻转到信号处理器进行采样保持，这样，所有通道对应的采样电容等待的时间都是随机的，相当于，将根据读出的模拟信号生成的图像中的固定模式噪声转换成了白噪声，如此，对于人眼来说就无法识别出图像中的噪声，从而提高了最终生成的图像的质量。
基于上述实施例，提供一种模拟前端电路104的内部实现结构，如图4所示，模拟前端电路104包括信号采集器1041和积分器1042；信号采集器1041包括至少一个通道，且信号采集器1041每个通道分别连接至少一个积分器1042；信号采集器1041，用于采集目标设备的模拟信号，将模拟信号传输至各通道对应的积分器1042，得到各积分器1042输出的目标电荷信号。
信号采集器1041用于采集模拟信号，例如，若模拟信号为光信号、光电信号、语音信号、温度信号等，对应地，信号采集器1041则为各种类型的传感器，例如，光电传感器、语音传感器、温度传感器等等。
以光电传感器为例，信号采集器1041包括多个通道(10411-1041n)也即是光电传感器包括多个通道。通常，对于传感器，多通道是相对于单通道而言的，例如，多通道和单通道的区别在与测量数据的个数,单通道一般就只能测量出一个数据,多通道可以测量出多个数据。其中多通道的具体通道数量本申请实施例不作限定，例如，128个通道,即n＝128；或者，10个通道，即n＝10。
信号采集器1041是采集目标设备的模拟信号，将模拟信号传输至各通道对应的积分器1042，得到各积分器1042输出的目标电荷信号。
积分器1042为一种元件，其输出信号为输入信号对时间的积分，积分器可以视为是计数器的连续版本，可以将输入累计后再输出。本申请实施例中，每个信号采集器1041的各个通道(10411-1041n)分别连接一个积分器1042(包括10421-1042n)，这样，信号采集器1041采集的信号过积分器1042转化成目标电荷信号，例如，光电传感器采集的光电信号通过积分器后就会转化成电荷信号。
请继续参见图4，假设n＝10，即会有10个目标电荷信号，这10个目标电荷信号均会进入主信号通路101中，同时，这10个通道中产生的干扰噪声也均会进入主信号通路101中，以及仿制信号通路102中。相当于，即使有n个信号采集器1041和对应的n个积分器1042，但是，主信号通路101和仿制信号通路102，以及后端的模数转换器103为共同的，只有一个。
本实施例中，模拟前端电路以信号采集器和积分器构成，且信号采集器和积分器为多通道的一一对应的结构，这样，对于任一信号采集器采集到的目标设备的模拟信号，其对应的积分器可以将其转化成对应的电荷信号，使得基于模拟信号得到的目标电荷信号更加精确。
接下来，通过一些实施例对上述信号处理电路102的其中一种实现结构进行说明。可以理解的是，这些实施例中所示意的实现结构仅是一种示例，不用于限定。
如图5所示，一个实施例中，为了清楚示意，单独将信号处理电路102分离出来示意，即图5为在上述实施例基础上，信号处理电路102还包括采样开关Ss，在至少一个采样电容1021的两端各连接一个采样开关Ss；采样开关Ss在对应的采样电容1021充放电时闭合。
在从“采样”状态切换为“保持”状态时，可以通过设置采样开关来实现采样电容不再进行充放电，则实例中，可在至少一个采样电容1021的两端各连接一个采样开关Ss，或者，在每个采样电容的两端均各自连接一个采样开关。
工作时，在“采样”状态，当逻辑控制信号使采样开关Ss闭合时，采样电容1021进行充放电，即输入信号经过采样输入端VIN输入信号处理器1022上连接的采样电容1021中，此时，信号处理器1022的输出端VOUT的输出电压Vo可随输入端VIN的输入信号变化，采样电容1021上的电压与输入端VIN的输入电压相同。
而在“保持”状态，当逻辑控制信号使采样电容1021断开时，采样电容1021相当于只与信号处理器1022的高阻输入端相连，采样电容1021不再进行充放电，将已充的电荷保持在采样电容1021中，此时采样输入端VIN的输入信号的值不变，信号处理器1022的输出端VOUT的输出电压Vo因此也可在相当长时间保持一个恒定输出值不变，直至控制信号使采样开关Ss闭合，再从“保持”状态再切换为“采样”状态。
本实施例中，在从“采样”状态切换为“保持”状态时，通过采样开关实现采样电容的充放电和不再充放电之间的切换，使得可以在模数转换器转换信号期间，通过采样电容保持输入信号不变，保证模数转换器正确进行信号转换，从而极大地提高信号处理精度。
另外，本申请实施例中，一种实施例中，采样电容1021采用底极板采样的方式对对应通道的目标电荷信号进行采样。
通过底极板采样可以将各自的信号在电荷域内进行处理，再结合信号处理器1022采用的是电容翻转式信号处理器，在这样的结构下，可以降低信号处理器1022的反馈系数，这样，在实际产品实现时，多通道复用信号处理器1022的版图走线造成的寄生电容(Cpar)总和，由于电荷守恒原理，就不会造成信号通路的信噪比衰减，只要信号处理器1022的信号完全建立，其各自的采样输入端的点电位将等于各自的共模电压端，电荷信号将会被完整保存在各自的采样电容上，从而使得可以最大程度保证信号的完整性及采样精度。
应用时，上述结构的读出电路在产品实现时，因复用版图走线造成的寄生电容可以通过合理分布版图走线尽量降低。具体地合理分布版图走线，本申请实施例不作限定，可结合实际产品实现时的需要进行布线。
多通道复用是共同的信号处理器连续处理多个通道的信号电荷，这样信号处理器的记忆效应(memory effect)会造成的多通道之间的串扰，影响信号处理的精确度。
基于此，为了减小信号处理器的记忆效应造成的多通道之间的串扰，本申请实施例还提供了一种读出电路，如图6所示，信号处理电路102还包括复位电容1023；复位电容1023的第一端连接信号处理器1022的采样输入端，复位电容1023的第二端连接在信号处理器1022的输出端；复位电容1023，用于在每处理完一次目标电荷信号后，将信号处理器1022的采样输入端的电压复位至输入初始电压，以及将信号处理器1022的输出端的电压复位至输出初始电压。
本实施例通过连接复位电容来实现消除信号处理器的记忆效应。
示例地，请继续参见图6，复位电容1023的第一端连接信号处理器1022的采样输入端VIN，复位电容1023的第二端连接在信号处理器1022的输出端VOUT；基于该连接方式，复位电容1023在信号处理电路102每处理完一次目标电荷信号后，将信号处理器1022的采样输入端VIN的电压复位至输入初始电压，以及将信号处理器1022的输出端VOUT的电压复位至输出初始电压。
这样，在样保持电路102中的每处理完一次目标电荷信号，通过复位电容1023将信号处理器1022的输入和输出复位到初始值，从而避免了信号处理器的记忆效应造成的多通道之间的串扰。可以理解的是，这里的初始值为信号处理器初始状态时的电压值，可以预先获知。
可选地，如图7所示，信号处理电路102还包括复位开关Sr，在上述复位电容1023的两端各连接一个复位开关Sr；复位开关Sr在复位电容1023进行复位时闭合，其中，图7中示意的为复位开关打开的状态。
前面提及，复位电容1023是在信号处理电路102每处理完一次目标电荷信号后执行一次复位功能，以消除信号处理电路102中信号处理器1022残留的上一次电荷信号的处理记忆，影响信号处理精度。可以理解的是，在同一次电荷信号正在处理的期间，复位电容1023是无需执行复位功能的。
本实施例中，复位电容1023执行复位功能时可以通过设置复位开关来实现，即复位开关Sr控制复位电容1023进行复位，其中，复位开关Sr可通过逻辑控制信号来控制其闭合和断开。具体地，复位开关Sr是在复位电容1023进行复位时闭合，在复位电容1023无需进行复位功能时断开。
可以理解的是，以采样电容1021处于一次“采样”状态处理完一次电荷信号为例，那么复位电容1023执行复位功能是在采样电容1021从“采样”状态切换为“保持”状态时执行复位，即复位电容1023的复位开关Sr与采样电容1021的采样开关Ss不能同时闭合，或者，不能同时断开。也即，复位开关Sr断开时，采样开关Ss闭合，而复位开关Sr闭合时，采样开关Ss断开。
如图8所示，在另一个实施例中，信号处理电路102还包括保持开关Sk，在复位电容1023的第一端与共模电压输入端之间，以及复位电容1023的第二端与共模电压输出端之间均连接一个保持开关Sk；保持开关Sk在信号处理器1022进行保持处理的期间闭合。
在采样电容1021进行采样时，通过逻辑控制信号控制保持开关Sk闭合，使得复位电容Cr两端的电压(如图8中的A点和B点)分别被复位至信号处理器1022的输入与输出共模电压，即将A点复位至与信号处理器1022的共模电压输入端VCM,IN相同的输入共模电压，将B点复位至与信号处理器1022的共模电压输出端VCM,OUT相同的输出共模电压。
这样，可以保证信号处理器1022(电容翻转型)在电容翻转前后的直流工作点相同，避免信号处理器1022偏离正常工作状态影响输出信号建立。
另外，在一种实施例中，信号处理器1022可采用增益提高型折叠式共源共栅结构来是实现。
信号处理器中最重要的模块为运算放大器，它的增益和带宽直接决定了信号处理器的精度和速度。高增益要求使用多级放大器、小的偏置电流、长沟道器件；而大带宽则要求使用单级放大器、大的偏置电流、短沟道器件。基于此需求，本申请实施例中的信号处理器的运算放大器采用增益提高型的折叠式共源共栅结构，这样，可以提高放大器的增益，达到了高增益和大带宽的要求。因此，本申请实施例中的信号处理器因为采用增益提高型折叠式共源共栅结构，可以实现将信号处理器的低频增益和带宽做到足够大，从而满足负载模数转换器的建立精度和速度要求。
需要说明的是，在上述实例所示的电路架构中，读出电路的通道数量，读出精度和速度，放大器的结构和增益与带宽等均可根据实际应用进行调整，本申请实施例对此不作限定。
另外，本申请实施例还提供了一种处理器，该处理器包括前面实施例中所提供的任一种读出电路。在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括任一种读出电路实现的处理器。
处理器可以看作是一种超大规模的集成电路，其上包括有运算器、控制器、寄存器、存储器以及读出电路等等。其中处理器包括但不限于中央处理器(central processingunit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)和专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等，本申请实施例对此不作限定。
计算机设备表示任何需要外接电源或者内置电源的终端或者电子设备，例如，各种个人计算机、笔记本电脑、手机(智能移动终端)、平板电脑和便携式可穿戴装置等，本实施例对此不做限定。若是外置电源，该电源可以是电源适配器、移动电源(充电宝、旅充)等，本实施例对此也不做限定。该计算机设备中包括任一种读出电路实现的处理器即可。
另外，本申请实施例还提供一种误差处理方法，如图9所示，该误差处理方法可以应用于上述任一种实施例提供的读出电路中，该实施例包括：
S101，采样多个通道的目标电荷信号。
S102，对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理。
S103，根据随机化处理后的顺序，依次对各所述目标电荷信号进行保持处理。
其中，可以预先设置一用于指示进行误差处理的程序指令，在计算机设备接收到该程序指令的触发后，执行相应的操作，即根据预设的配置，开始采样多个通道的目标电荷信号，并对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理。接着，计算机设备可继续执行预设的程序指令，根据随机化处理后的顺序，依次对各目标电荷信号进行保持处理，之后，计算机设备可继续根据预设的程序指令，对保持处理后的目标电荷信号进行转换处理，从而得到目标电荷信号对应的量化结果，也即是模拟信号对应的量化结果。例如，转换处理可以是将模拟信号转换为数字信号。
可以理解的是，以上过程通过计算机程序指令实现，这些计算机程序指令提供到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器中，使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现本实施例实现噪声抑制。当然，这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品。或者，这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行该计算机程序指令实现上述功能。
其中，对于本实施例中根据程序指令具体实现各步骤时的原理和逻辑可与上述读出电路中各实施例的原理和逻辑相同，本申请实施例对此不再赘述。当然，在结合程序指令实现噪声抑制时，实现方式上可适应处理，本申请实施例对此不作限定。
在上述噪声抑制方法的基础上，本申请实施例还提供一种误差处理装置，该误差处理装置包括：采样模块、顺序处理模块和保持处理模块，其中：
采样模块，用于采样多个通道的目标电荷信号；
顺序处理模块，用于对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理；
保持处理模块，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各目标电荷信号进行保持处理。
上述误差处理装置中各步骤的实现原理与误差处理方法及读出电路中各实施例的原理和逻辑均相同，可参见前述说明，在此不再赘述。
另外，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述实施例提供的任一种误差处理方法步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的任一种误差处理方法步骤。
在一些实施例里，本申请还提供了一种芯片，该芯片包括上述任一实施例中所提供的读出电路。在一种实现中，该芯片是一种系统级芯片(System on Chip，SoC)，并且集成多种功能器件。该芯片可以通过对外接口装置与其他相关部件相连接。该相关部件可以例如是摄像头、显示器、鼠标、键盘、网卡或wifi接口。在一些应用场景中，该芯片上可以集成有其他处理单元(例如视频编解码器)和/或接口模块(例如DRAM接口)等。在一些实施例中，本申请还提供了一种芯片封装结构，其包括了上述芯片。在一些实施例里，本申请还提供了一种板卡，其包括上述的芯片封装结构。
根据上述描述，本领域技术人员可以理解本申请也提供了一种电子设备或装置，其可以包括一个或多个上述板卡。
根据不同的应用场景，本申请的电子设备或装置可以包括服务器、云端服务器、服务器集群、数据处理装置、机器人、电脑、打印机、扫描仪、平板电脑、智能终端、PC设备、物联网终端、移动终端、手机、行车记录仪、导航仪、传感器、摄像头、相机、摄像机、投影仪、手表、耳机、移动存储、可穿戴设备、视觉终端、自动驾驶终端、交通工具、家用电器、和/或医疗设备。所述交通工具包括飞机、轮船和/或车辆；所述家用电器包括电视、空调、微波炉、冰箱、电饭煲、加湿器、洗衣机、电灯、燃气灶、油烟机；所述医疗设备包括核磁共振仪、B超仪和/或心电图仪。本申请的电子设备或装置还可以被应用于互联网、物联网、数据中心、能源、交通、公共管理、制造、教育、电网、电信、金融、零售、工地、医疗等领域。进一步，本申请的电子设备或装置还可以用于云端、边缘端、终端等与人工智能、大数据和/或云计算相关的应用场景中。在一个或多个实施例中，根据本申请方案的算力高的电子设备或装置可以应用于云端设备(例如云端服务器)，而功耗小的电子设备或装置可以应用于终端设备和/或边缘端设备(例如智能手机或摄像头)。在一个或多个实施例中，云端设备的硬件信息和终端设备和/或边缘端设备的硬件信息相互兼容，从而可以根据终端设备和/或边缘端设备的硬件信息，从云端设备的硬件资源中匹配出合适的硬件资源来模拟终端设备和/或边缘端设备的硬件资源，以便完成端云一体或云边端一体的统一管理、调度和协同工作。
在本申请中，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元示出的部件可以是或者也可以不是物理单元。前述部件或单元可以位于同一位置或者分布到多个网络单元上。另外，根据实际的需要，可以选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例所述方案的目的。另外，在一些场景中，本申请实施例中的多个单元可以集成于一个单元中或者各个单元物理上单独存在。
在一些实现场景中，上述集成的单元可以采用软件程序模块的形式来实现。如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，所述集成的单元可以存储在计算机可读取存储器中。基于此，当本申请的方案以软件产品(例如计算机可读存储介质)的形式体现时，该软件产品可以存储在存储器中，其可以包括若干指令用以使得计算机设备(例如个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请实施例所述方法的部分或全部步骤。前述的存储器可以包括但不限于U盘、闪存盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在另外一些实现场景中，上述集成的单元也可以采用硬件的形式实现，即为具体的硬件电路，其可以包括数字电路和/或模拟电路等。电路的硬件结构的物理实现可以包括但不限于物理器件，而物理器件可以包括但不限于晶体管或忆阻器等器件。鉴于此，本文所述的各类装置(例如计算装置或其他处理装置)可以通过适当的硬件处理器来实现，例如CPU、GPU、FPGA、DSP和ASIC等。进一步，前述的所述存储单元或存储装置可以是任意适当的存储介质(包括磁存储介质或磁光存储介质等)，其例如可以是可变电阻式存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)、静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、增强动态随机存取存储器(Enhanced Dynamic Random Access Memory，EDRAM)、高带宽存储器(High Bandwidth Memory，HBM)、混合存储器立方体(Hybrid Memory Cube，HMC)、ROM和RAM等。
虽然本文已经示出和描述了本申请的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本申请思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本申请的过程中，可以采用对本文所描述的本申请实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本申请的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种读出电路，其特征在于，所述读出电路包括：随机化电路、信号处理电路和模数转换器；所述信号处理电路包括多个采样电容和一个信号处理器；
所述多个采样电容中的至少一个对应采样至少一个通道的目标电荷信号；
所述随机化电路，用于对各采样电容翻转到所述信号处理电路的顺序进行随机化处理；
所述信号处理器，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各所述采样电容采样的目标电荷信号进行保持处理，并将保持处理后的目标电荷信号传输至所述模数转换器，以得到所述目标电荷信号的量化结果。
2.根据权利要求1所述的读出电路，其特征在于，所述读出电路还包括模拟前端电路；
所述模拟前端电路，用于采集目标设备的模拟信号，并将所述模拟信号转换为所述目标电荷信号。
3.根据权利要求2所述的读出电路，其特征在于，所述模拟前端电路包括信号采集器和积分器；所述信号采集器包括至少一个通道，且所述信号采集器每个通道分别连接至少一个所述积分器；
所述信号采集器，用于采集所述目标设备的模拟信号，将所述模拟信号传输至各所述通道对应的积分器，得到各所述积分器输出的目标电荷信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的读出电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括采样开关；
在至少一个所述采样电容的两端各连接一个所述采样开关；所述采样开关在对应的所述采样电容充放电时闭合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的读出电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括复位电容；
所述复位电容的第一端连接所述信号处理器的采样输入端，所述复位电容的第二端连接在所述信号处理器的输出端；
所述复位电容，用于在每处理完一次目标电荷信号后，将所述信号处理器的采样输入端的电压复位至输入初始电压，以及将所述信号处理器的输出端的电压复位至输出初始电压。
6.根据权利要求5所述的读出电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括复位开关；
在所述复位电容的两端各连接一个所述复位开关；所述复位开关在所述复位电容进行复位时闭合。
7.根据权利要求6所述的读出电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括保持开关；
在所述复位电容的第一端与共模电压输入端之间，以及所述复位电容的第二端与共模电压输出端之间均连接一个所述保持开关；所述保持开关在所述第信号处理器进行保持处理的期间闭合。
8.一种处理器，其特征在于，所述处理器包括权利要求1-7任一项所述的读出电路。
9.一种误差处理方法，其特征在于，应用于读出电路，所述方法包括：
采样多个通道的目标电荷信号；
对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理；
根据随机化处理后的顺序，依次对各所述目标电荷信号进行保持处理。
10.一种误差处理装置，其特征在于，所述装置包括：
采样模块，用于采样多个通道的目标电荷信号；
顺序处理模块，用于对目标电荷信号进行保持处理的顺序进行随机化处理；
保持处理模块，用于根据随机化处理后的顺序，依次对各所述目标电荷信号进行保持处理。
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