技术特征：
1.一种列级读出电路，其特征在于，所述列级读出电路包括：跨导模块、第一流控振荡器、第二流控振荡器、第一格雷码计数单元、第二格雷码计数单元、第一相位采样单元、第二相位采样单元、第一自校准单元、第二自校准单元以及作差单元；所述第一流控振荡器和所述第二流控振荡器的结构、功能相同，所述第一格雷码计数单元和所述第二格雷码计数单元的结构、功能相同，所述第一相位采样单元和所述第二相位采样单元的结构、功能相同，所述第一自校准单元和所述第二自校准单元的结构、功能相同；所述跨导模块接收来自于像素阵列的像素电压和基准电压，产生第一电流和第二电流，并将所述第一电流输出至所述第一流控振荡器，将所述第二电流输出至所述第二流控振荡器；对于所述第一流控振荡器有：接收所述第一电流，产生第一脉冲输出，并将所述第一脉冲输出传输至所述第一格雷码计数单元；对于所述第一格雷码计数单元有：对所述第一脉冲输出进行运算，得到第一计数结果并传输至所述第一自校准单元；对于所述第一相位采样单元有：对所述第一流控振荡器中每级环振的相位进行采样，得到第一相位信息并传输至所述第一自校准单元；对于所述第一自校准单元有：基于所述第一相位信息，对所述第一计数结果进行校准，得到第一精准码值并传输至所述作差单元；所述作差单元对来自于所述第二自校准单元的第二精准码值与所述第一精准码值进行作差，将作差结果作为量化结果输出片外。2.根据权利要求1所述的列级读出电路，其特征在于，所述跨导模块将所述像素电压和所述基准电压之间的电压差值，转换为具有电流差值的所述第一电流和所述第二电流。3.根据权利要求2所述的列级读出电路，其特征在于，所述跨导模块包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、电阻；所述第一mos管和所述第二mos管分别为所述跨导模块的两个输入对管，所述第一mos管的栅极接收所述像素电压，所述第二mos管的栅极接收所述基准电压；所述第五mos管和所述第六mos管分别与电流源连接，提供两个电流偏置，所述第五mos管的栅极和所述第六mos管的栅极均接收第一偏置电压；所述第六mos管、所述第二mos管、所述第四mos管依次串联，所述电阻的一端连接于所述第六mos管和所述第二mos管的串联连接处，所述电阻的另一端连接于所述像素阵列；所述第三mos管和所述第四mos管为共栅管，用于隔离所述第一流控振荡器、所述第二流控振荡器对两个所述输入对管的影响，所述第三mos管和所述第四mos管分别向所述第一流控振荡器、所述第二流控振荡器输出所述第一电流和所述第二电流，所述第三mos管的栅极和所述第四mos管的栅极均接收第二偏置电压。4.根据权利要求1所述的列级读出电路，其特征在于，所述每级环振均包括两个输出端；所述第一相位采样单元包括：多组saff触发器、校验位触发器以及计数值触发器；每组saff触发器均包括：两个saff触发器，所述两个saff触发器分别对所述每级环振的两个输出端的相位进行采样，每个saff触发器以外部sample信号为使能信号，当所述sample信号有效时进行相位采样；
每个saff触发器输出的信号传输至相位译码器，以使得所述相位译码器将其译为所述每级环振对应的第一相位信息；所述校验位触发器和所述计数值触发器均为saff触发器；所述校验位触发器对所述第一格雷码计数单元中的校验位进行采样，得到采样后校验位信号并传输至所述第一自校准单元，所述校验位触发器以所述sample信号为使能信号，当所述sample信号有效时进行所述第一格雷码计数单元中的校验位采样；所述计数值触发器对所述第一计数结果进行采样，得到所述第一计数结果对应的二进制码值和奇偶信号并传输至所述第一自校准单元，所述计数值触发器以所述sample信号为使能信号，当所述sample信号有效时进行所述第一计数结果的采样。5.根据权利要求4所述的列级电路，其特征在于，所述第一自校准单元包括：或门、同或门、与门以及加法器；所述或门接收所述每级环振对应的第一相位信息，输出相位检查位信号至所述与门；所述同或门接收所述采样后校验位信号和所述奇偶信号，输出计数检查位信号至所述与门；所述与门输出自校准位信号至所述加法器，所述加法器以所述自校准位信号为使能信号；所述加法器以所述第一计数结果对应的二进制码值和电源电压作为输入信号，所述加法器输出所述第一精准码值。6.根据权利要求4所述的列级电路，其特征在于，所述第一格雷码计数单元包括：异步格雷码计数器；将所述异步格雷码计数器的最低位作为所述采样后校验位，将所述异步格雷码计数器的次低位作为所述异步格雷码计数器的计数值最低位，所述采样后校验位的作用是：作为1/2位来判断当前时刻所述异步格雷码计数器的计数状态，其中，在所述异步格雷码计数器处在跳变的边沿时，所述采样后校验位为确定值，结合当前时刻所述计数值判断出当前时刻所述异步格雷码计数器的计数状态；所述计数状态结合当前时刻所述计数值与所述每级环振对应的第一相位信息的对应关系来对所述第一计数结果进行校准，其中，若所述计数状态为计数处于后n个相位时，而当前时刻相位采样采得的是前n个相位时，则当前时刻所述异步格雷码计数器处于还未翻转的状态，校准将所述第一计数结果加一，得到所述第一精准码值。7.根据权利要求6所述的列级电路，其特征在于，所述采样后校验位结合当前时刻所述计数值判断出当前时刻所述异步格雷码计数器的计数状态的具体步骤包括：若所述采样后校验位的值为0，且当前时刻所述计数值为偶数，则当前时刻所述计数状态为：计数处于前n个相位；若所述采样后校验位的值为1，且当前时刻所述计数值为偶数，则当前时刻所述计数状态为：计数处于后n个相位；若所述采样后校验位的值为0，且当前时刻所述计数值为奇数，则当前时刻所述计数状态为：计数处于后n个相位；若所述采样后校验位的值为1，且当前时刻所述计数值为奇数，则当前时刻所述计数状态为：计数处于前n个相位。
8.根据权利要求6所述的列级电路，其特征在于，对于任一流控振荡器均有：流控振荡器的振荡频率j
cco
受流入流控振荡器的电流i
cco
大小调制，即：f
cco
＝k
cco
i
cco i f0其中k
cco
为流控振荡器的调频灵敏度，f0表示电流i
cco
＝0时的截距，流控振荡器在t0时间内对其每级环振的输出相位信息进行积分为：其中为每级环振的初始相位，积分过程中总积分相位由流控振荡器振荡结束时的计数值和相位值来得到：其中n为流控振荡器的延迟级数，k为异步格雷码计数器的计数值，n0为相位采样采到的剩余相位数，为量化的单位相位，为未被量化的残余相位，根据电荷守恒得总的积分的电荷量为：i
cco
×
t0＝(2n
×
k+n0)
×
q
u
+q
ε
其中q
u
为振荡一个相位时所消耗的平均电荷量，q
ε
为未被量化的残余电荷，通过量化在时间t0内总的积分相位，实现在时域上完成对输入电流的量化。9.根据权利要求3所述的列级读出电路，其特征在于，设所述跨导模块的整体跨导为g
m
，则有：δi
cco-g
m
×
δv
in
其中，gm＝1/r，r表示所述电阻的阻值，δv
in
＝v
ref-v
in
，v
ref
表示所述基准电压的电压值，v
in
表示所述像素电压的电压值，则所述跨导模块产生的所述第一电流与所述第二电流的电流差值i
cco1，2
表达为：i
cco1，2
＝i0±
δi
cco
其中，i0表示所述电流源提供的电流值，δi
cco
表示流经所述电阻的电流值。10.一种红外成像仪，其特征在于，所述红外成像仪包括：电流探测器以及如权利要求1-9任一所述的列级读出电路。
技术总结
本发明提供了一种列级读出电路和红外成像仪，涉及集成电路领域。跨导模块产生第一电流和第二电流，并分别输出至第一流控振荡器、第二流控振荡器；第一流控振荡器接收第一电流产生第一脉冲输出并传输至第一格雷码计数单元；第一格雷码计数单元对第一脉冲输出进行运算，得到第一计数结果并传输至第一自校准单元；第一相位采样单元对每级环振的相位进行采样，得到第一相位信息并传输至第一自校准单元；第一自校准单元基于第一相位信息对第一计数结果进行校准，得到第一精准码值并传输至作差单元；作差单元对第二精准码值与第一精准码值进行作差得到量化结果输出片外。本发明列级读出电路低功耗、占用面积小、单调性好、高信噪比，具有较高的实用性。具有较高的实用性。具有较高的实用性。
技术研发人员：孔嘉祺 刘沣庆 鲁文高 陈中建 张雅聪
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2023/3/7