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申请/专利权人：昆明物理研究所

摘要：本发明公开了一种两步式单斜率模拟‑数字转换电路及转换方法，包括2M个等值电容组成的电容阵列、比较器模块、时序控制模块、N‑bitVRAMP斜坡发生器模块、三选一开关、2M‑1个二选一开关、复位开关、M‑bitCNT计数器、N‑bitCNT计数器以及LATCH锁存器模块。本发明采用两步式结构，构成两步所需的M‑bit粗量化SSADC以及N‑bit精量化SSADC，两步共同实现M+Nbit量化精度的模拟‑数字转换功能。本发明克服了粗量化残余电压与精量化的参考电压的传递中存在着引入误差的不足，避免了残余电压传输电路的非理想因素引起的缺码和重码，因此也无需相应的校正电路，适合应用于高性能图像传感器以及红外焦平面探测器读出电路。

主权项：1.一种两步式单斜率模拟-数字转换电路，包括2M个等值电容组成的电容阵列其特征在于，还包括比较器模块、时序控制模块、N-bitVRAMP斜坡发生器模块、三选一开关K1、2M-1个二选一开关复位开关K0，、M-bitCNT计数器、N-bitCNT计数器以及LATCH锁存器模块；所述电容阵列中的所有电容上极板共同连接到VDAC信号，电容C1的下极板连接至所述三选一开关K1的输出端，该三选一开关K1的3个输入端分别连接VL、VH和VRAMP，其余电容的下极板均分别对应连接至所述2M-1个二选一开关的输出端，并且所有二选一开关的2个输入端分别连接VL和VH；所述VDAC信号连接到所述比较器模块的正输入端以及复位开关K0的一端，该复位开关K0的另一端连接VL并且由RST复位信号控制；所述比较器模块的正输入端连接VDAC，其负输入端连接模拟电压VIN、输出端输出HIT信号；所述时序控制模块输入clk时钟信号和比较器输出的HIT信号，其五个输出端分别输出两步转换的标志信号step1_en和step2_en、开关选通控制信号S1：2M、斜坡发生器控制信号ramp_ctrl以及计数器控制信号cnt_ctrl；开关选通控制信号S1连接至三选一开关K1，用于控制选通VL或VH或VRAMP，而开关选通控制信号S2：2M分别对应连接至2M-1二选一开关用于控制选通VL或VH；clk与时序控制模块输出的ramp_ctrl信号作为两个输入连接至N-bitVRAMP斜坡发生器模块，产生并输出N-bitVRAMP斜坡电压，并将该斜坡电压N-bitVRAMP连接至三选一开关K1的一个输入端口；时序控制模块输出的计数器控制信号cnt_ctrl和clk是M-bitCNT计数器和N-bitCNT两个计数器的输入信号，两个计数器输出M-bit和N-bit的数据；M-bitCNT计数器的输出M-bit数据、N-bitCNT计数器的输出N-bit数据以及比较器的输出HIT信号一同接入LATCH锁存器模块，LATCH锁存器模块根据HIT信号控制锁存数据，并输出合并的M+Nbit数据D[M+N-1：0]；其中：VL是参考电压的低电压，VH是参考电压高电压，VIN是输入的模拟电压，RST是复位信号，clk是工作时钟，VDAC是由电容阵列通过电荷重分布产生的参考电压，在粗量化阶段VDAC是VDAC_COARSE，在精量化阶段VDAC是VDAC_FINE。

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