RU2380829C2 - Analogue-to-digital converter - Google Patents
Analogue-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380829C2 RU2380829C2 RU2007145034/09A RU2007145034A RU2380829C2 RU 2380829 C2 RU2380829 C2 RU 2380829C2 RU 2007145034/09 A RU2007145034/09 A RU 2007145034/09A RU 2007145034 A RU2007145034 A RU 2007145034A RU 2380829 C2 RU2380829 C2 RU 2380829C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- differential amplifier
- inverting input
- amplifier
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в видеокамерах и фотоаппаратах, предназначенных для регистрации изображений.The invention relates to techniques for machine vision and can be used in video cameras and cameras designed to register images.
Известны схемы аналогово-цифрового преобразования сигналов, содержащих компаратор, счетчик на выходе компаратора, схему формирователя линейного ступенчато нарастающего сигнала, подключенную выходом ко входу усилителя. См., например: Walt Kester (Editor), Analog-Digital Conversion, pp.3,89-3.90 Analog Devices 2004. Недостатком этих схем является зависимость точности преобразования от паразитных смещений на входах компаратора.Known circuit analog-to-digital conversion of signals containing a comparator, a counter at the output of the comparator, the circuit shaper linear stepwise increasing signal connected by the output to the input of the amplifier. See, for example: Walt Kester (Editor), Analog-Digital Conversion, pp. 3.89-3.90 Analog Devices 2004. The disadvantage of these circuits is the dependence of the conversion accuracy on spurious biases at the inputs of the comparator.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является схема, описанная в IEEE Journal of solid-state circuits, v.41, NO 12, December 2006, S.Yoshihara и др. "А 1/1.8-inch 6.4 Mpixel 60 frames/s CMOS image sensor with seamless mode change". Приведенная в этом источнике схема преобразования сигналов с активной ячейки фотодетектора, содержащая дифференциальный усилитель, схему тактируемой защелки на выходе усилителя, счетчик на выходе защелки, входной конденсатор для запоминания ошибок на входе усилителя, включенный первым выводом к источнику сигнала, вторым выводом - к инвертирующему входу усилителя, ключ, соединяющий во включенном состоянии выход усилителя с его инвертирующим входом, схему формирователя линейного ступенчато нарастающего сигнала, подключенную выходом ко входу усилителя, имеет лучшую точность преобразования вследствие компенсации на входном конденсаторе паразитных смещений схемы источника сигнала и входа усилителя, работающего вместе с тактируемой защелкой как компаратор.The closest analogue to the claimed invention is the circuit described in the IEEE Journal of solid-state circuits, v.41, NO 12, December 2006, S. Yoshihara et al. "A 1 / 1.8-inch 6.4 Mpixel 60 frames / s CMOS image sensor with seamless mode change ". The signal conversion circuit shown in this source from the active cell of the photodetector, containing a differential amplifier, a clock circuit of the latch at the amplifier output, a counter at the output of the latch, an input capacitor for storing errors at the input of the amplifier, is turned on by the first output to the signal source, and the second output by the inverting input amplifier, a key that connects in the on state the output of the amplifier with its inverting input, the driver circuit of a linear stepwise increasing signal connected by the output to input of the amplifier, has the best conversion accuracy due to the input capacitor compensation parasitic displacements of the signal source and input circuitry of the amplifier, operating with a latch clocked as a comparator.
Недостатком этой схемы является потеря точности компенсации при переключении преобразователя на несколько источников сигналов.The disadvantage of this scheme is the loss of compensation accuracy when switching the converter to several signal sources.
Техническим результатом настоящего изобретения является сохранение точности компенсации при переключении АЦП на несколько источников сигналов, имеющих паразитные смещения потенциалов.The technical result of the present invention is to maintain the accuracy of compensation when switching the ADC to several signal sources having spurious bias potentials.
Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве схемы аналогово-цифрового преобразователя, содержащего дифференциальный усилитель, схему тактируемой защелки на выходе усилителя, счетчик на выходе защелки, входной конденсатор для запоминания ошибок на входе усилителя, включенный первым выводом к источнику сигнала, вторым выводом - к инвертирующему входу усилителя, ключ, соединяющий во включенном состоянии выход усилителя с его инвертирующим входом, схему формирователя линейного ступенчато нарастающего сигнала, подключенную выходом ко входу усилителя, предложено:This result is achieved due to the fact that in the known device circuit of an analog-to-digital converter containing a differential amplifier, a clock circuit of the latch at the output of the amplifier, a counter at the output of the latch, an input capacitor for storing errors at the input of the amplifier, included by the first output to the signal source, the second output - to the inverting input of the amplifier, a key that connects the output of the amplifier with its inverting input in the on state, the shaper circuit of a linear stepwise increasing signal Connected to the input of the output amplifier, it is proposed:
- в схему преобразователя ввести три ключа, опорный источник напряжения и второй запоминающий конденсатор, первый вывод которого соединен с инвертирующим входом усилителя, а ключи соответственно соединены: первый ключ со вторым выводом первого запоминающего конденсатора и инвертирующим входом усилителя, второй ключ с выходом усилителя и вторым выводом второго запоминающего конденсатора, третий ключ с вторым выводом второго запоминающего конденсатора и формирователем линейного ступенчато изменяющегося сигнала,- enter three keys into the converter circuit, a reference voltage source and a second storage capacitor, the first output of which is connected to the inverting input of the amplifier, and the keys are respectively connected: the first key with the second output of the first storage capacitor and the inverting input of the amplifier, the second key with the output of the amplifier and the second the output of the second storage capacitor, a third key with a second output of the second storage capacitor and the shaper of a linear stepwise variable signal,
- к неинвертирующему входу усилителя подключить источник опорного сигнала.- connect the reference signal source to the non-inverting input of the amplifier.
Сохранение точности автоматической компенсации при переключении АЦП на несколько источников сигналов, имеющих паразитные смещения потенциалов, достигается за счет раздельного запоминания корректирующего напряжения источника сигнала на первом конденсаторе и корректирующего напряжения входа усилителя на втором конденсаторе.Maintaining the accuracy of automatic compensation when switching the ADC to several signal sources having stray potential biases is achieved by separately storing the correction voltage of the signal source on the first capacitor and the correction voltage of the amplifier input on the second capacitor.
Перечень графических материалов, иллюстрирующих устройство, реализующее заявляемое изобретениеThe list of graphic materials illustrating a device that implements the claimed invention
Фиг.1 иллюстрирует известное устройство АЦП с автоматической компенсацией паразитных смещений (прототип).Figure 1 illustrates a known ADC device with automatic compensation of spurious displacements (prototype).
Фиг.2 показывает электрическую схему предлагаемого устройства.Figure 2 shows the electrical circuit of the proposed device.
Аналогово-цифровой преобразователь с автоматической компенсацией паразитных смещений в его усилителе и в источнике сигналов (1) содержит дифференциальный усилитель (2), схему тактируемой защелки (3), счетчик (4), входной конденсатор (5), включенный первым выводом (6) к источнику сигнала (1), схему формирователя (7) линейного ступенчато нарастающего сигнала, ключи (8, 9, 10, 11) и второй запоминающий конденсатор (12), первый вывод (13) которого соединен с инвертирующим входом (14) усилителя (2), а ключи соответственно соединены: ключ (8) с выходом (15) усилителя (2) и с его инвертирующим входом (14), ключ (9) со вторым выводом (16) первого запоминающего конденсатора (5) и инвертирующим входом (14) усилителя (2), ключ (10) с выходом (15) усилителя (2) и вторым выводом (17) второго запоминающего конденсатора (12), ключ (11) с вторым выводом (17) второго запоминающего конденсатора (12) и с выходом (18) формирователя (7) линейного ступенчато изменяющегося сигнала, к неинвертирующему входу (19) усилителя (2) подключен источник (20) опорного сигнала.An analog-to-digital converter with automatic compensation of stray displacements in its amplifier and in the signal source (1) contains a differential amplifier (2), a clock latch circuit (3), a counter (4), an input capacitor (5), connected to the first output (6) to the signal source (1), the driver circuit (7) of the ramp signal, the keys (8, 9, 10, 11) and the second storage capacitor (12), the first output (13) of which is connected to the inverting input (14) of the amplifier ( 2), and the keys are respectively connected: key (8) with the output (15) of the amplifier (2) with its inverting input (14), the key (9) with the second output (16) of the first storage capacitor (5) and the inverting input (14) of the amplifier (2), the key (10) with the output (15) of the amplifier (2) and the second the output (17) of the second storage capacitor (12), the key (11) with the second output (17) of the second storage capacitor (12) and the output (18) of the driver (7) of the linear stepwise variable signal, to the non-inverting input (19) of the amplifier ( 2) a source of reference signal (20) is connected.
Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.
Сначала в режиме автокалибровки на конденсаторах (5) и (12) запоминаются подлежащие коррекции паразитные смещения в схемах источников сигналов (1) при их опорных значениях и в усилителе (2) при включенных ключах (8, 11) и поочередном включении ключей (9). Напряжение формирователя (7) при этом устанавливается равным начальному значению, например нулю.First, in the autocalibration mode on capacitors (5) and (12), spurious biases to be corrected are stored in the signal source circuits (1) with their reference values and in the amplifier (2) with the keys turned on (8, 11) and the keys are turned on one by one (9) . The voltage of the shaper (7) is then set equal to the initial value, for example, zero.
Затем во второй фазе схема переводится в режим усиления сигналов с коэффициентом усиления, равным С1/С2, при разомкнутых ключах (8, 11), включенном ключе (10) и включении соответствующего ключа (9).Then, in the second phase, the circuit is switched to the signal amplification mode with a gain equal to C1 / C2, with the keys open (8, 11), the key (10) turned on, and the corresponding key (9) turned on.
В заключительной фазе для данного, подключенного ключом (9) источника сигнала, ключ (10) размыкается, а ключ (11) включается. Усилитель (2) с разомкнутой отрицательной обратной связью работает как компаратор и переключает защелку (3) после того как ступенчато изменяемое напряжение формирователя (7) достигнет величины запомненного в фазе два на конденсаторе (12) выходного напряжения усилителя (2), работающего в режиме усиления сигналов. Количество ступенек до момента переключения защелки подсчитывается счетчиком (4) как результат преобразования.In the final phase for a given signal source connected by key (9), key (10) opens and key (11) is turned on. An amplifier (2) with open negative feedback operates as a comparator and switches the latch (3) after the stepwise variable voltage of the driver (7) reaches the value of the output voltage of the amplifier (2) operating in the amplification mode stored in phase two on the capacitor (12) signals. The number of steps until the latch is switched is calculated by the counter (4) as a result of the conversion.
На полученный в предлагаемом устройстве результат преобразования не оказывают влияния паразитные смещения на входе усилителя и на выходах источников сигналов, поскольку они скомпенсированы напряжениями, запомненными на конденсаторах (5) и (12) в режиме автокалибровки выходов источников сигналов и усилителя опорными напряжениями.The conversion result obtained in the proposed device is not affected by spurious displacements at the input of the amplifier and at the outputs of the signal sources, since they are compensated by the voltages stored on the capacitors (5) and (12) in the automatic calibration of the outputs of the signal sources and the amplifier by the reference voltages.
Настоящее описание изобретения, в т.ч. состава и работы устройства, включая предлагаемый вариант его исполнения, предполагает его дальнейшее возможное совершенствование специалистами и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле изобретения.The present description of the invention, including the composition and operation of the device, including the proposed version of its execution, suggests its further possible improvement by specialists and does not contain any restrictions in terms of implementation. All claims are formulated solely in the claims.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145034/09A RU2380829C2 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Analogue-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145034/09A RU2380829C2 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Analogue-to-digital converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007145034A RU2007145034A (en) | 2009-06-20 |
| RU2380829C2 true RU2380829C2 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=41025251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145034/09A RU2380829C2 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Analogue-to-digital converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380829C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499291C2 (en) * | 2011-09-22 | 2013-11-20 | Игорь Валерьевич Ванюшин | Method for analogue-to-digital conversion of optical radiation on switched conductivity diode and photodetector for realising said method |
-
2007
- 2007-12-06 RU RU2007145034/09A patent/RU2380829C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YOSHIHARA S. и др."А 1/1.8-inch 6.4 Mpixel 60 frames/s CMOS image sensor with seamless mode change" IEEE Journal of solid-state circuits, v.41, NO 12, December 2006. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499291C2 (en) * | 2011-09-22 | 2013-11-20 | Игорь Валерьевич Ванюшин | Method for analogue-to-digital conversion of optical radiation on switched conductivity diode and photodetector for realising said method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007145034A (en) | 2009-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9967496B2 (en) | Active reset circuit for reset spread reduction in single-slope ADC | |
| EP2579461B1 (en) | Ramp signal output circuit, analog-to-digital conversion circuit, imaging device, method for driving ramp signal output circuit, method for driving analog-to-digital conversion circuit, and method for driving imaging device | |
| US5929800A (en) | Charge integration successive approximation analog-to-digital converter for focal plane applications using a single amplifier | |
| JP6317568B2 (en) | Comparison circuit, image pickup device using the same, and control method of comparison circuit | |
| US8841595B2 (en) | Image sensor with sample and hold circuitry for addressing time variant noise | |
| US10224355B2 (en) | Comparator for low-banding noise and CMOS image sensor including the same | |
| US20140078360A1 (en) | Imagers with improved analog-to-digital converters | |
| KR20100018586A (en) | Current/voltage mode image sensor with switchless active pixels | |
| JP2002218324A (en) | Cmos sensor having comparator and its offset voltage removing method | |
| US20100328119A1 (en) | Switched-capacitor circuit having a capacitor array circuit, and analog-to-digital converter using said switched-capacitor circuit | |
| CN108429894B (en) | Image sensor, electronic device, and image processing method | |
| Macq et al. | A 10-bit pipelined switched-current A/D converter | |
| Gruev et al. | Linear current mode imager with low fix pattern noise | |
| JP4110816B2 (en) | Pixel signal processing method and apparatus, and imaging apparatus | |
| US9035229B2 (en) | Imaging device | |
| RU2380829C2 (en) | Analogue-to-digital converter | |
| CN109075755B (en) | Distance sensor receiving analog front-end circuit and distance sensor | |
| JP2014239426A (en) | Digital correction circuit for a/d conversion circuit, a/d conversion circuit, and image sensor device | |
| US7535400B2 (en) | Analog error correction for a pipelined charge-domain A/D converter | |
| CN112327991A (en) | Current source circuit and signal conversion chip | |
| US7786794B2 (en) | Amplifier circuit | |
| Wang et al. | Design of a column-parallel SAR/SS two-step hybrid ADC for sensor arrays | |
| Beaudoin et al. | Dark current compensation in CMOS image sensors using a differential pixel architecture | |
| JP4354081B2 (en) | XY address selection type solid-state imaging device | |
| WO2011048725A1 (en) | Solid state image capture device, a/d conversion method, and a/d conversion device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101207 |