CN116208126A - 调节电路、斜坡信号产生电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种调节电路，包括：运算放大器、第一调节单元、第二调节单元、第一电阻和第二电阻。所述第一调节单元的输入端适于输入斜坡信号，所述第一调节单元输出端连接所述第二调节单元的输入端和所述运算放大器的负相输入端。所述第二调节单元的输出端连接所述运算放大器的输出端和所述第一电阻的第一端。所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端和所述调节电路的输出端。所述第二电阻的第二端适于接地。所述第一调节单元包括采样电容，所述第二调节单元包括反馈电容和第一开关；或者，所述第一调节单元包括采样电阻，所述第二调节单元包括反馈电阻。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种调节电路、斜坡信号产生电路及其控制方法。
背景技术
CMOS图像传感器具有集成度高、功耗低及成本低等优点，广泛应用于图像采集领域。CMOS图像传感器一般采用列级ADC架构，列级ADC架构对读出速度、芯片面积和功耗提供了一个良好的折衷。
列级ADC的主流结构是单斜ADC，如图1所述，单斜ADC包括：计数器1和数模转换器2。计数器1产生递增的数字，经过数模转换器2后形成斜坡信号Vramp0。当需要调节斜坡信号Vramp0的斜率时，一般通过改变数模转换器2的输入参考电压或参考电流来实现。
发明内容
本发明解决的问题是：现有斜坡信号的斜率调整方式不够灵活。
为解决上述问题，本发明提供一种调节电路，包括：运算放大器、第一调节单元、第二调节单元、第一电阻和第二电阻。
所述第一调节单元的输入端适于输入斜坡信号，所述第一调节单元输出端连接所述第二调节单元的输入端和所述运算放大器的负相输入端。所述第二调节单元的输出端连接所述运算放大器的输出端和所述第一电阻的第一端。所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端和所述调节电路的输出端。所述第二电阻的第二端适于接地。所述第一调节单元包括采样电容，所述第二调节单元包括反馈电容和第一开关；或者，所述第一调节单元包括采样电阻，所述第二调节单元包括反馈电阻。
当所述第一调节单元包括所述采样电容，且所述第二调节单元包括所述反馈电容和第一开关时，所述采样电容的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述采样电容的第二端连接所述第一调节单元的输出端，所述反馈电容的第一端连接所述第一开关的第一端和所述第二调节单元的输入端，所述反馈电容的第二端连接所述第一开关的第二端和所述第二调节单元的输出端。
当所述第一调节单元包括所述采样电阻，且所述第二调节单元包括所述反馈电阻时，所述采样电阻的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述采样电阻的第二端连接所述第一调节单元的输出端，所述反馈电阻的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述反馈电阻的第二端连接所述第一调节单元的输出端。
可选的，所述第一电阻、第二电阻、采样电阻和反馈电阻均为可调电阻；所述采样电容和反馈电容均为可调电容。
可选的，所述调节电路还包括：第二开关和第一电容。所述第二开关的第一端适于输入参考电压，所述第二开关的第二端连接所述第一电容的第一端和所述运算放大器的正相输入端。所述第一电容的第二端适于接地。
本发明实施例还提供一种斜坡信号产生电路，包括：斜坡信号产生器和上述调节电路；所述斜坡信号产生器适用产生斜坡信号至所述第一调节单元的输入端。
本发明实施例还提供一种上述斜坡信号产生电路的控制方法，包括：
在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号前，闭合所述第二开关；
在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号时，断开所述第二开关。
可选的，所述斜坡信号产生电路的控制方法还包括：调整所述第一电阻、第二电阻、采样电阻或反馈电阻的电阻值，或所述采样电容和反馈电容的电容值，以改变所述斜坡信号的斜率。
可选的，所述斜坡信号产生电路的控制方法还包括：当所述第一调节单元包括所述采样电容，且所述第二调节单元包括所述反馈电容和第一开关时，在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号之前，闭合所述第一开关；在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号时，断开所述第一开关。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供一种新型结构的调节电路，基于该调节电路，可以通过改变采样电容、反馈电容的电容值，或改变采样电阻、反馈电阻、第一电阻或第二电阻的电阻值，实现调节电路的增益的调节，进而改变斜坡信号的斜率，在输出端产生不同斜率的斜坡信号，这种斜率的调整方式更灵活。
附图说明
图1是现有单斜ADC结构示意图；
图2是本发明实施例的一种调节电路示意图；
图3是本发明实施例的另一种调节电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图2所示，本发明实施例提供一种调节电路，包括：运算放大器OP、第一调节单元、第二调节单元、第一电阻R1和第二电阻R2。
所述第一调节单元的输入端适于输入斜坡信号Vramp，所述第一调节单元输出端连接所述第二调节单元的输入端和所述运算放大器OP的负相输入端。所述第二调节单元的输出端连接所述运算放大器器OP的输出端和所述第一电阻R1的第一端。所述第一电阻R1的第二端连接所述第二电阻R2的第一端和所述调节电路的输出端Vout。所述第二电阻R2的第二端适于接地。
在图2中，所述第一调节单元可以包括：采样电容Cs，所述第二调节单元可以包括：反馈电容Cf和第一开关S1。
所述采样电容Cs的第一端连接所述第一调节单元的输入端，用于输入所述斜坡信号Vramp的输入端。所述采样电容Cs的第二端连接所述第一调节单元的输出端，用于连接所述运算放大器OP的负相输入端。
所述反馈电容Cf的第一端连接所述第一开关S1的第一端和所述第二调节单元的输入端，用于连接所述运算放大器OP的负相输入端和所述采样电容Cs的第二端。所述反馈电容Cf的第二端连接所述第一开关S1的第二端和所述第二调节单元的输出端，用于连接所述运算放大器器OP的输出端和所述第一电阻R1的第一端。
所述调节电路还可以包括：第二开关S2和第一电容Ccm。
所述第二开关S2的第一端适于输入参考电压Vcm，所述第二开关S2的第二端连接所述第一电容Ccm的第一端和所述运算放大器OP的正相输入端。所述第一电容Ccm的第二端适于接地。
工作过程中，在斜坡信号产生器10产生斜坡信号Vramp至采样电容Cs的第一端之前，可以控制第一开关S1和第二开关S2处于闭合状态，将所述运算放大器OP的正相输入端和负相输入端电压复位至约参考电压Vcm。复位结束后，使斜坡信号产生器10产生斜坡信号Vramp至采样电容Cs的第一端，并控制第一开关S1和第二开关S2处于断开状态。
图2所示调节电路的增益公式为：
A＝Cs/Cf*R2/(R1+R2)公式1
在公式1中，A表示调节电路的增益，Cs表示采样电容的电容值，Cf表示反馈电容的电容值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值。
本实施例的第一电阻R1和第二电阻R2均可为可调电阻，采样电容Cs和反馈电容Cf均可为可调电容。从公式1可以看出，无论改变采样电容Cs、反馈电容Cf的电容值，或改变第一电阻R1、第二电阻R2的电阻值，均可以改变调节电路的增益，以改变斜坡信号Vramp的斜率，在输出端Vout产生不同斜率的斜坡信号，这种方法调整的斜率精度更高，调节更灵活。
如图3所示，可选择的，所述第一调节单元可以包括：采样电阻Rs，所述第二调节单元可以包括：反馈电阻Rf。
所述采样电阻Rs的第一端连接所述第一调节单元的输入端，用于输入所述斜坡信号Vramp的输入端。所述采样电阻的第二端连接所述第一调节单元的输出端，用于连接所述运算放大器OP的负相输入端。
所述反馈电阻Rf的第一端连接所述第一调节单元的输入端，用于连接所述运算放大器OP的负相输入端和所述采样电阻Rs的第二端。所述馈电阻Rf的第二端连接所述第一调节单元的输出端，用于连接所述运算放大器器OP的输出端和所述第一电阻R1的第一端。
工作过程中，在斜坡信号产生器10产生斜坡信号Vramp至采样电阻Rs的第一端之前，可以控制第二开关S2处于闭合状态，将所述运算放大器OP的正相输入端和负相输入端电压复位至约参考电压Vcm。复位结束后，使斜坡信号产生器10产生斜坡信号Vramp至采样电阻Rs的第一端，并控制第二开关S2处于断开状态。
图3所示调节电路的增益公式为：
A＝Rf/Rs*R2/(R1+R2)公式2
在公式2中，A表示调节电路的增益，Rs表示采样电阻的电阻值，Rf表示反馈电阻的电阻值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值。
从公式2可以看出，无论改变采样电阻Rs、反馈电阻Rf、第一电阻R1或第二电阻R2的电阻值，均可以改变调节电路的增益，从在输出端Vout产生不同斜率的斜坡信号。所以，本实施例的采样电阻Rs、反馈电阻Rf、第一电阻R1和第二电阻R2均可为可调电阻。
本实施例的调节电路，还有利用全差分运算放大器实现，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种调节电路，其特征在于，包括：运算放大器、第一调节单元、第二调节单元、第一电阻和第二电阻；
所述第一调节单元的输入端适于输入斜坡信号，所述第一调节单元输出端连接所述第二调节单元的输入端和所述运算放大器的负相输入端；
所述第二调节单元的输出端连接所述运算放大器的输出端和所述第一电阻的第一端；
所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端和所述调节电路的输出端；
所述第二电阻的第二端适于接地；
所述第一调节单元包括采样电容，所述第二调节单元包括反馈电容和第一开关；或者，所述第一调节单元包括采样电阻，所述第二调节单元包括反馈电阻；
当所述第一调节单元包括所述采样电容，且所述第二调节单元包括所述反馈电容和第一开关时，所述采样电容的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述采样电容的第二端连接所述第一调节单元的输出端，所述反馈电容的第一端连接所述第一开关的第一端和所述第二调节单元的输入端，所述反馈电容的第二端连接所述第一开关的第二端和所述第二调节单元的输出端；
当所述第一调节单元包括所述采样电阻，且所述第二调节单元包括所述反馈电阻时，所述采样电阻的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述采样电阻的第二端连接所述第一调节单元的输出端，所述反馈电阻的第一端连接所述第一调节单元的输入端，所述反馈电阻的第二端连接所述第一调节单元的输出端。
2.如权利要求1所述的调节电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、采样电阻和反馈电阻均为可调电阻；所述采样电容和反馈电容均为可调电容。
3.如权利要求1所述的调节电路，其特征在于，还包括：第二开关和第一电容；
所述第二开关的第一端适于输入参考电压，所述第二开关的第二端连接所述第一电容的第一端和所述运算放大器的正相输入端；
所述第一电容的第二端适于接地。
4.一种斜坡信号产生电路，其特征在于，包括斜坡信号产生器和权利要求1或2所述的调节电路；所述斜坡信号产生器适用产生斜坡信号至所述第一调节单元的输入端。
5.一种斜坡信号产生电路，其特征在于，包括斜坡信号产生器和权利要求3所述的调节电路；所述斜坡信号产生器适用产生斜坡信号至所述第一调节单元的输入端。
6.一种权利要求5所述的斜坡信号产生电路的控制方法，其特征在于，包括：
在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号前，闭合所述第二开关；
在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号时，断开所述第二开关。
7.如权利要求6所述的斜坡信号产生电路的控制方法，其特征在于，还包括：
调整所述第一电阻、第二电阻、采样电阻或反馈电阻的电阻值，或所述采样电容和反馈电容的电容值，以改变所述斜坡信号的斜率。
8.如权利要求6所述的斜坡信号产生电路的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述第一调节单元包括所述采样电容，且所述第二调节单元包括所述反馈电容和第一开关时，在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号之前，闭合所述第一开关；在所述斜坡信号产生器产生所述斜坡信号时，断开所述第一开关。
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