本发明涉及集成电路领域,尤其涉及一种高速列级数字化相关双采样电路、模数转换器以及电子设备。
背景技术:
1、目前红外热像仪在医学成像、监控、夜视等热成像领域有着广泛的应用。近年来,具有片上模数转换器(adc)的读出电路(roic)由于其更好的噪声性能和降低了系统复杂度,与传统的模拟读出相比,它具有更短的模拟信号路径。
2、目前的红外读出电路中,多数在像素电路内进行相关双采样以消除闪烁噪声,其手段是对复位电压和积分电压分别采样,之后将像素电路中的电压信号传输到列级电路,然后通过列级电路的模数转换器直接转换为数字信号。
3、但上述这种结构需要在像素级电路中实现较为复杂的结构,进一步压缩了像素电路中积分电容和源跟随管的面积。随着像素面积越来越小,这种结构很难在像素电路中实现。
4、因此,目前亟需提出一种适用于小像素尺寸的高速列级数字化相关双采样电路。
技术实现思路
1、鉴于上述问题,提出了本发明以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种高速列级数字化相关双采样电路、模数转换器以及电子设备。
2、本发明实施例第一方面提供一种高速列级数字化相关双采样电路,所述高速列级数字化相关双采样电路应用于小像素尺寸的大规模阵列读出电路,所述高速列级数字化相关双采样电路包括:多个像素积分单元、多个列级数字化相关双采样单元;
3、每个所述像素积分单元与一个像素一一对应,一列像素积分单元的输出端与一个列级数字化相关双采样单元电连接;
4、所述列级数字化相关双采样单元包括:双采样单元、两个比较器、计数器、两个存储器以及减法器;
5、所述双采样单元的输入端与所述一列像素积分单元的输出端电连接;
6、所述双采样单元的两个输出端分别与两个所述比较器的输入端电连接;
7、两个所述比较器各自的输出端均与所述计数器的输入端电连接;
8、所述计数器的两个输出端分别与两个所述存储器各自的输入端电连接;
9、两个所述存储器各自的输出端均与所述减法器的输入端电连接;
10、所述减法器的输出端输出所述一列像素积分单元的积分电压对应的数字量。
11、可选地,所述双采样单元包括:信号电压采样单元、复位电压采样单元;
12、所述信号电压采样单元、所述复位电压采样单元各自的输入端均与所述一列像素积分单元的输出端电连接;
13、所述信号电压采样单元的输出端与两个所述比较器中的第一比较器的输入端电连接;
14、所述复位电压采样单元的输出端与两个所述比较器中的第二比较器的输入端电连接;
15、其中,所述信号电压采样单元配置为对所述一列像素积分单元中每个像素探测得到的光电流进行积分得到的积分电压进行采样,得到信号电压,并传输至所述第一比较器;
16、所述复位电压采样单元配置为对所述一列像素积分单元中每个像素进行积分复位时的电压进行采样,得到复位电压,并传输至所述第二比较器。
17、可选地,所述第一比较器包括两个输入端:第一同相端、第一反相端;所述第二比较器包括两个输入端:第二同相端、第二反相端;
18、所述第一同相端接收所述信号电压,所述第一反相端接收单斜坡电压,所述第一比较器的输出端与所述计数器的输入端电连接;
19、所述第二同相端接收所述复位电压,所述第二反相端接收所述单斜坡电压,所述第二比较器的输出端与所述计数器的输入端电连接;
20、所述第一比较器配置为对所述信号电压和所述单斜坡电压进行比较,得到第一比较结果;
21、所述第二比较器配置为对所述复位电压和所述单斜坡电压进行比较,得到第二比较结果。
22、可选地,所述计数器配置为对所述第一比较结果进行计数,得到第一计数码值并传输至两个所述存储器中的第一存储器;
23、所述计数器配置还为对所述第二比较结果进行计数,得到第二计数码值并传输至两个所述存储器中的第二存储器。
24、可选地,所述第一存储器配置为对所述第一计数码值进行存储并传输至所述减法器;
25、所述第二存储器配置为对所述第二计数码值进行存储并传输至所述减法器。
26、可选地,所述减法器配置为对所述第一计数码值与所述第二计数码值进行减法运算,得到所述数字量并输出片外。
27、可选地,在采样周期的前半个周期,所述信号电压采样单元对所述积分电压进行采样得到信号电压,并传输至所述第一比较器;
28、在所述采样周期的后半个周期,所述复位电压采样单元为对所述一列像素积分单元中每个像素进行积分复位时的电压进行采样,得到复位电压,并传输至所述第二比较器。
29、可选地,在所述前半个周期开始至结束期间,所述计数器对两个所述比较器中第一比较器输出的第一比较结果进行计数,得到第一计数码值并传输至两个所述存储器中的第一存储器;
30、在所述后半个周期开始至结束期间,所述计数器对两个所述比较器中第二比较器输出的第二比较结果进行计数,得到第二计数码值并传输至两个所述存储器中的第二存储器。
31、本发明实施例第二方面提供一种模数转换器,所述模数转换器包括如第一方面任一所述的高速列级数字化相关双采样电路。
32、本发明实施例第三方面提供一种电子设备,所述电子设备包括:如第二方面所述的模数转换器。
33、本发明提供的高速列级数字化相关双采样电路,其应用于小像素尺寸的大规模阵列读出电路,其包括:多个像素积分单元、多个列级数字化相关双采样单元。其中,每个像素积分单元与一个像素一一对应,一列像素积分单元的输出端与一个列级数字化相关双采样单元电连接。
34、列级数字化相关双采样单元包括:双采样单元、两个比较器、计数器、两个存储器以及减法器;双采样单元的输入端与一列像素积分单元的输出端电连接;双采样单元的两个输出端分别与两个比较器的输入端电连接。
35、两个比较器各自的输出端均与计数器的输入端电连接;计数器的两个输出端分别与两个存储器各自的输入端电连接;两个存储器各自的输出端均与减法器的输入端电连接;减法器的输出端输出一列像素积分单元的积分电压对应的数字量。
36、本发明所提高速列级数字化相关双采样电路,在传统列级数字化相关双采样电路的基础上,创造性的提出了在列级配置两组并行采样和同步量化的结构,利用双采样单元分别采样得到信号电压和复位电压,由两个比较器分别对信号电压和复位电压进行比较处理,一个计数器对两个比较器的比较结果进行计数,得到各自的计数结果并分别由两个存储器进行存储。最后由减法器对两个计数结果进行相减,从而得到量化数字量。由于在像素级电路中仅需要得到积分电压,无需对积分电压和复位电压进行采样,所以不需要实现较为复杂的结构,自然无需压缩像素电路中积分电容和源跟随管的面积。即使像素面积越来越小,也较容易在像素电路中实现,具有较高的实用性。
1.一种高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述高速列级数字化相关双采样电路应用于小像素尺寸的大规模阵列读出电路,所述高速列级数字化相关双采样电路包括:多个像素积分单元、多个列级数字化相关双采样单元;
2.根据权利要求1所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述双采样单元包括:信号电压采样单元、复位电压采样单元;
3.根据权利要求2所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述第一比较器包括两个输入端:第一同相端、第一反相端;所述第二比较器包括两个输入端:第二同相端、第二反相端;
4.根据权利要求3所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述计数器配置为对所述第一比较结果进行计数,得到第一计数码值并传输至两个所述存储器中的第一存储器;
5.根据权利要求4所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述第一存储器配置为对所述第一计数码值进行存储并传输至所述减法器;
6.根据权利要求5所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,所述减法器配置为对所述第一计数码值与所述第二计数码值进行减法运算,得到所述数字量并输出片外。
7.根据权利要求2所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,在采样周期的前半个周期,所述信号电压采样单元对所述积分电压进行采样得到信号电压,并传输至所述第一比较器;
8.根据权利要求7所述的高速列级数字化相关双采样电路,其特征在于,在所述前半个周期开始至结束期间,所述计数器对两个所述比较器中第一比较器输出的第一比较结果进行计数,得到第一计数码值并传输至两个所述存储器中的第一存储器;
9.一种模数转换器,其特征在于,所述模数转换器包括如权利要求1-8任一所述的高速列级数字化相关双采样电路。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:如权利要求9所述的模数转换器。
