CN220108121U - 一种evs事件比较器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种EVS事件比较器，包括光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块；所述光电转换模接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号；所述开关电容模块将所述对数电压信号离散和放大；所述事件比较器模块将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出比较结果；通过调整第二开关管的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。该EVS事件比较器通过调整基准电压、正极性事件电压和负极性事件电压之间的差值来调整事件阈值，使得调整事件阈值不再改变比较器的翻转速度，从而事件阈值调整和事件产生延时调整将不会相互影响。

Description

一种EVS事件比较器

技术领域

本实用新型涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种EVS事件比较器。

背景技术

动态视觉传感器(Events-based Vision Sensor，以下简称“EVS”),是近年来发展起来的能够快速获取场景中动态视觉信息的一种传感器，与现有CMOS图像传感器相比，EVS具有更低的响应时间，更宽的动态范围以及像素级的冗余数据压缩能力。

在EVS中，入射光会在传感器的光接收电路中被转换为电信号。信号滤波、放大到达EVS事件比较器，在EVS事件比较器中，信号会根据亮度变化量化为正极性事件信号和负极性事件信号输出。而现有的EVS事件比较器存在正极性事件信号和负极性事件信号的产生延时不一致的问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种EVS事件比较器，通过电路结构的设计实现了正极性事件信号和负极性事件信号的产生延时一致。

为达到上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种EVS事件比较器，包括光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块；其中，

所述光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块依次连接；

所述光电转换模块接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号；

所述开关电容模块包括第一开关管和第二开关管，将所述对数电压信号离散和放大；

所述事件比较器模块，包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和第六开关管的栅极相互连接后连接至第二开关管的栅极；

所述事件比较器模块将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出比较结果；

通过调整第二开关管的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。

进一步的，所述开关电容模块还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的一端连接光电转换模块，另一端连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端为开关电容模块的输出端，输出离散和放大后的对数电压信号；

所述第一开关管的栅极通过第一开关与漏极连接后连接至第二开关管的漏极和第二电容的另一端，所述第一开关管的源极连接基准电压。

进一步的，所述第三开关管和第五开关管的栅极相互连接后连接至开关电容模块的输出端；

所述第三开关管的源极连接正极性事件电压，所述第五开关管的源极连接负极性事件电压。

进一步的，所述第三开关管和第四开关管的漏极相互连接，连接点为正极性事件输出端；所述第五开关管和第六开关管的漏极相互连接，连接点为负极性事件输出端

进一步的，通过调整基准电压和正极性事件电压的差值调整正极性事件的阈值；通过调整负极性事件电压和基准电压的差值调整负极性事件的阈值。

进一步的，所述光电转换模块包括第七开关管、光电二极管和运算放大器；

所述运算放大器的输入端连接光电二极管和第七开关管的源极，输出端连接第七开关管的栅极，所述输出端为光电转换模块的输出端。

进一步的，所述光电转换模块和开关电容模块之间连接滤波器模块。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种EVS事件比较器，该EVS事件比较器包括光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块；其中所述光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块依次连接；所述光电转换模接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号；所述开关电容模块包括第一开关管和第二开关管，将所述对数电压信号离散和放大；所述事件比较器模块，包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和第六开关管的栅极相互连接后连接至第二开关管的栅极；所述事件比较器模块将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出比较结果；通过调整第二开关管的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。本实用新型实施例提供的EVS事件比较器与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：

(1)可以通过调整基准电压、正极性事件电压和负极性事件电压之间的差值来调整事件阈值，使得调整事件阈值不再改变比较器的翻转速度，从而事件阈值调整和事件产生延时调整将不会相互影响。

(2)可以通过调整第二开关管的栅极电压来调整正极性事件产生延时和和负极性事件产生延时，从而使得正极性事件产生延时和和负极性事件产生延时可以设计成一致，避免EVS图像出现变形和鬼影问题。

(3)比较器的静态功耗只和第二开关管的栅极偏压及第二开关管、第四开关管以及第六开关管的尺寸相关，和事件阈值无关，从而事件阈值的调节范围就可以设计的比较大。

附图说明

图1是现有技术中EVS事件比较器的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的EVS事件比较器的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例EVS事件比较器的中VSF节点变化和生成正极性事件/负极性事件的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1中示出了现有技术中EVS事件比较器的电路结构示意图，如图1所示，100是光电转换模块，用于将光信号转换为对数电压信号；101是滤波器模块，用于滤除信号链中的噪声；102是开关电容模块，用于将滤波后的对数电压信号进行离散和放大，103是事件比较器模块，用于事件极性的比较量化。

如图1中所示的事件比较器模块103，事件阈值通过开关管M4的栅极电压V_ON、开关管M6的栅极电压V_OFF以及开关管M2的栅极电压V_BASE设定。通过V_ON–V_BASE设置正极性事件阈值，通过V_BASE–V_OFF设置负极性事件阈值。假设器件尺寸M1＝M3＝M5，M2＝M4＝M6。那么就可以通过漏极(MOS管的栅极是没有电流的)电流差值IB_M4–IB_M2设置正极性事件阈值，通过开关管M2和开关管M6之间的漏极电流差值IB_M2–IB_M6设置负极性事件阈值，当开关管M2的漏极电流IB_M2不变时，增加事件阈值，需要增加开关管M4的漏极电流IB_M4并减小开关管M6的漏极电流IB_M6。当开关电容模块的输入信号VSF上升时，输出信号VGD减小，开关管M3的VGS电压绝对值增大，当开关管M3的漏极电流IB_M3大于开关管M4的漏极电流IB_M4时，事件比较器模块103的正极性事件输出端VON翻转成高电平；当开关电容模块的输入信号VSF下降时，输出信号VGD增大，开关管M5的VGS电压绝对值减小，当开关管M5的漏极电流IB_M5小于开关管M6的漏极电流IB_M6时，事件比较器模块103的负极性事件输出端VOFFB翻转成低电平。以此可知产生正极性事件的翻转电流远大于产生负极性事件的翻转电流，所以正极性事件的产生延时远小于负极性事件的产生延时。

因此，正极性事件和负极性事件的产生延时不一致就是现有技术中EVS事件比较器的主要缺陷，正极性事件和负极性事件延时不一致会导致EVS图像产生变形和鬼影。现有技术中的EVS事件比较器还存在一个问题，当增加事件阈值时，EVS事件比较器的静态功耗会变大，这会限制最大事件阈值的设计范围。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型的实施例，提供了一种EVS事件比较器，图2中示出了本实用新型实施例提供的EVS事件比较器的电路结构示意图，如图2所示，EVS事件比较器包括光电转换模块200、开关电容模块202和事件比较器模块203。所述光电转换模块200、开关电容模块202和事件比较器模块203依次连接。

所述光电转换模200用于接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号。如图2所示，光电转换模200包括第七开关管M0、光电二极管和运算放大器A1。运算放大器A1的输入端连接光电二极管的阴极和第七开关管M0的源极，运算放大器A1的输出端连接第七开关管M0的栅极，所述输出端为光电转换模块200的输出端。第七开关管M0的漏极连接至电源电压VDD，光电二极管的阳极接地VSS。

所述开关电容模块202包括第一开关管M1、第二开关管M2、第一电容C1、第二电容C2、以及第一开关K1，用于将光电转换模200输出的对数电压信号进行离散和放大。所述第一电容C1的一端连接光电转换模块200的输出端，另一端连接第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端为开关电容模块202的输出端，输出离散和放大后的对数电压信号，即待比较的电压信号VGD。所述第一开关管M1的栅极和通过第一开关K1与漏极连接后连接至第二开关管M2的漏极和第二电容C2的另一端，所述第一开关管M1的源极连接基准电压VD_BASE。所述第一开关K1连接在第一开关管M1的栅极和第二开关管M2的漏极之间，可以用于复位开关电容模块202，当产生正极性事件或者负极性事件时，第一开关K1闭合，开关电容模块202复位，正极性事件输出端VON恢复为VSS和负极性事件输出端VOFFB恢复到VD_OFF,该事件比较器进入下一个回合。

所述事件比较器模块203包括第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6，所述第四开关管M4和第六开关管M6的栅极相互连接后连接至第二开关管M2的栅极，所述第三开关管M3和第五开关管M5的栅极相互连接后连接至开关电容模块202的输出端；所述第三开关管M3的源极连接正极性事件电压VD_ON，所述第五开关管M5的源极连接负极性事件电压VD_OFF。所述第三开关管M3和第四开关管M4的漏极相互连接，连接点为正极性事件输出端；所述第五开关管M5和第六开关管M6的漏极相互连接，连接点为负极性事件输出端。所述第二开关管M2、第四开关管M4和第六开关管M6的源极接地VSS。

所述事件比较器模块203用于将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出正极性事件信号VON和负极性事件信号VOFF，通过调整第二开关管M2的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。通过调整基准电压VD_BASE和正极性事件电压VD_ON的差值调整正极性事件的阈值；通过调整负极性事件电压VD_OFF和基准电压VD_BASE的差值调整负极性事件的阈值。

根据某些可选的实施例，所述光电转换模块200和开关电容模块202之间还连接有滤波器模块201，以用于滤除信号链中的噪声。

在上述本实用新型实施例提供的EVS事件比较器中，假设各个开关管器件的尺寸M1＝M3＝M5，M2＝M4＝M6；当第一开关K1闭合时，第一开关管M1的漏极电流IB_M1和第二开关管M2的漏极电流IB_M2满足：IB_M1＝IB_M2。图3中示出了本实用新型实施例EVS事件比较器的中VSF节点变化和生成正极性事件/负极性事件的示意图，如图3所示，如果开关电容模块202的输入信号VSF上升，由VGD＝-C1/C2*VSF可知，待比较的电压信VGD下降，那么当待比较的电压信号VGD下降了VD_BASE-VD_ON时，第三开关管M3的漏极电流IB_M3等于第四开关管M4的漏极电流IB_M4，待比较的电压信号VGD再下降一点，正极性事件信号VON翻转成高电平，产生正极性事件；如果开关电容模块202的输入信号VSF下降，由VGD＝-C1/C2*VSF可知，待比较的电压信号VGD上升，那么当待比较的电压信号VGD上升了VD_OFF-VD_BASE时，第五开关管M5的漏极电流IB_M5等于第六开关管M6的漏极电流IB_M6，待比较的电压信号VGD再上升一点，负极性事件信号VOFFB翻转成低电平，产生负极性事件。

从以上的分析可知，本实用新型实施例提供的EVS事件比较器的正极性事件阈值由VD_BASE-VD_ON设置，负极性事件阈值由VD_OFF-VD_BASE设置。产生正极性事件时，第三开关管M3的电流变大为正极性事件信号VON节点充电，正极性事件信号VON节点产生翻转；产生负极性事件时，由第六开关管M6的电流源对负极性事件信号VOFFB节点放电，负极性事件信号VOFFB节点产生翻转。此时增大VB的偏压，正极性事件产生延时增大，负极性事件产生延时减小；减小VB的偏压，正极事件产生延时减小，负极性事件产生延时增大；通过调整VB的偏压可以使得正极性事件和负极性事件的产生延时一致。注意调整VB的偏压并不会影响事件阈值的大小，这就是本实用新型实施例提供的EVS事件比较器的优势所在，从而将现有技术中的EVS事件比较器调整事件阈值就会改变事件产生延时这对矛盾化解了。

综上所述，本实用新型提供了一种EVS事件比较器，该EVS事件比较器包括光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块；其中所述光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块依次连接；所述光电转换模接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号；所述开关电容模块包括第一开关管和第二开关管，将所述对数电压信号离散和放大；所述事件比较器模块，包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和第六开关管的栅极相互连接后连接至第二开关管的栅极；所述事件比较器模块将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出比较结果；通过调整第二开关管的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。本实用新型实施例提供的EVS事件比较器，可以通过调整基准电压、正极性事件电压和负极性事件电压之间的差值来调整事件阈值，使得调整事件阈值不再改变比较器的翻转速度，从而事件阈值调整和事件产生延时调整将不会相互影响；可以通过调整第二开关管的栅极电压来调整正极性事件产生延时和和负极性事件产生延时，从而使得正极性事件产生延时和和负极性事件产生延时可以设计成一致，避免EVS图像出现变形和鬼影问题；比较器的静态功耗只和第二开关管的栅极偏压及第二开关管、第四开关管以及第六开关管的尺寸相关，和事件阈值无关，从而事件阈值的调节范围就可以设计的比较大。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种EVS事件比较器，其特征在于，包括光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块；其中，

所述光电转换模块、开关电容模块和事件比较器模块依次连接；

所述光电转换模块接收光信号，并将所述光信号转换为对数电压信号；

所述开关电容模块包括第一开关管和第二开关管，将所述对数电压信号离散和放大；

所述事件比较器模块，包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和第六开关管的栅极相互连接后连接至第二开关管的栅极；

所述事件比较器模块将离散和放大后的对数电压信号进行极性比较，输出比较结果；

通过调整第二开关管的栅极电压调整正极性事件和负极性事件的产生延时。

2.根据权利要求1所述的EVS事件比较器，其特征在于，所述开关电容模块还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的一端连接光电转换模块，另一端连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端为开关电容模块的输出端，输出离散和放大后的对数电压信号；

所述第一开关管的栅极通过第一开关与漏极连接后连接至第二开关管的漏极和第二电容的另一端，所述第一开关管的源极连接基准电压。

3.根据权利要求2所述的EVS事件比较器，其特征在于，所述第三开关管和第五开关管的栅极相互连接后连接至开关电容模块的输出端；

所述第三开关管的源极连接正极性事件电压，所述第五开关管的源极连接负极性事件电压。

4.根据权利要求3所述的EVS事件比较器，其特征在于，所述第三开关管和第四开关管的漏极相互连接，连接点为正极性事件输出端；所述第五开关管和第六开关管的漏极相互连接，连接点为负极性事件输出端。

5.根据权利要求4所述的EVS事件比较器，其特征在于，通过调整基准电压和正极性事件电压的差值调整正极性事件的阈值；通过调整负极性事件电压和基准电压的差值调整负极性事件的阈值。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的EVS事件比较器，其特征在于，所述光电转换模块包括第七开关管、光电二极管和运算放大器；

所述运算放大器的输入端连接光电二极管和第七开关管的源极，输出端连接第七开关管的栅极，所述输出端为光电转换模块的输出端。

7.根据权利要求6所述的EVS事件比较器，其特征在于，所述光电转换模块和开关电容模块之间连接滤波器模块。