KR101695275B1 - Analog to Digital Converter, Image Sensor Having The Same And Method of Converting Analog to Digital - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 아날로그-디지털 변환 장치, 이를 포함하는 이미지 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.The present embodiment relates to an analog-to-digital conversion apparatus, an image sensing apparatus and method including the same, and the like.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.
이미지 센싱 장치는 광학 이미지 신호를 전기적인 이미지 신호로 변환하는 장치이다. 이미지 센싱 장치는 단위 픽셀에서 출력되는 아날로그 신호(이하, 픽셀 출력 전압)를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환장치(Analog-Digital Converter; ADC)를 포함한다. An image sensing apparatus is an apparatus for converting an optical image signal into an electrical image signal. The image sensing apparatus includes an analog-to-digital converter (ADC) for converting an analog signal (hereinafter referred to as a pixel output voltage) output from a unit pixel into a digital signal.
일반적으로 아날로그-디지털 변환장치가 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 각각의 픽셀 출력 전압을 일일이 센싱하여 변환한다. 그러나 인접한 복수의 픽셀에 입사되는 광의 크기 차이가 크지 않은 경우에 이러한 변환방법은 전력을 과도하게 소모하고 변환 속도가 느리다. 더욱이 최근 디스플레이 기술의 발전으로 픽셀 어레이가 HD(High Definition)급 이상이 되면서 전력 소모는 더욱 증가하고 변환 속도는 크게 지연된다.Generally, when an analog-to-digital conversion device converts an analog signal to a digital signal, each pixel output voltage is individually sensed and converted. However, when the size difference of light incident on a plurality of adjacent pixels is not large, this conversion method consumes excessive power and the conversion speed is slow. Moreover, as the display technology advances, the pixel array becomes HD (High Definition) level or higher, and the power consumption is further increased and the conversion speed is greatly delayed.
본 발명의 실시예들은, 전력 소모를 줄이고 센싱 속도를 향상시키는 아날로그-디지털 변환 장치, 이를 포함하는 이미지 센싱 장치 및 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention are directed to an analog-to-digital conversion apparatus that reduces power consumption and improves a sensing speed, and an image sensing apparatus and method including the same.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array)로부터 획득한 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 비교기(Comparator), 외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호를 생성하고, 생성한 비교신호를 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter) 및 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, DAC가 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successvie Approximation Register) 로직부를 포함하되, SAR 로직부는, 기 설정된 클락 동안 비교신호를 이용하여 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a comparator that compares an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal to generate a comparison result signal, an externally applied reference signal, A DAC (Digital to Analog Converter) that generates a comparison signal using a switching signal, and supplies the generated comparison signal to a comparator, and sequentially determines a digital signal from a most significant bit to a least significant bit using a comparison result signal, And a SAR (Successvie Approximation Register) logic section for outputting a switching signal for adjusting the SAR signal to generate a comparison signal to the DAC and outputting a finally determined digital signal, wherein the SAR logic section comprises: Is within the voltage range of the comparison signal, and if it does not belong, It provides digital converter - SAR analog that generates a switching signal so as to increase or decrease the level of the comparison signal by.
본 발명의 실시예에서, SAR 로직부는, 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 비교결과신호의 상태 천이가 발생할 때까지 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 스위칭 신호를 생성한다.In an embodiment of the present invention, when the input signal does not fall within the voltage range of the comparison signal, the SAR logic unit continuously lowers the level of the comparison signal by a predetermined voltage level until the state transition of the comparison result signal occurs Or a switching signal to be continuously raised.
본 발명의 실시예에서, SAR 로직부는, 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 비교신호의 레벨이 홀드되도록 스위칭 신호를 생성한다.In an embodiment of the present invention, the SAR logic section generates a switching signal so that the level of the comparison signal is held from the clock after the point in time at which the state transition of the comparison result signal occurs.
본 발명의 실시예에서, SAR 로직부는 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는 경우, 비교신호가 입력신호에 근사하도록 디지털 신호를 결정한다.In an embodiment of the invention, the SAR logic portion determines the digital signal such that the comparison signal approximates the input signal if the input signal falls within the voltage range of the comparison signal.
본 발명의 실시예에서, 비교신호는 디지털 신호의 최상위 비트 결정시, 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N 비트(N은 자연수)에 상응하는 아날로그 신호이다.In the embodiment of the present invention, the comparison signal is an analog signal corresponding to the upper N bits (N is a natural number) of the previously stored reference pixel output signal when determining the most significant bit of the digital signal.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array)로부터 획득한 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 과정, 외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호를 생성하는 과정 및 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 생성하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 과정을 포함하되, 디지털 신호를 결정하고 스위칭 동작을 조정하는 과정은, 기 설정된 클락 동안 비교신호를 이용하여 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정 및 판단 결과, 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 스위칭 신호를 생성하는 과정을 포함하는 SAR(Successvie Approximation Register) 아날로그-디지털 변환방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a process of generating a comparison result signal by comparing an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal, Generating a comparison signal by using the comparison result signal, sequentially determining a digital signal from a most significant bit to a least significant bit, generating a switching signal for adjusting to generate a comparison signal, and outputting a finally determined digital signal The process of determining a digital signal and adjusting a switching operation includes a process of determining whether an input signal falls within a voltage range of a comparison signal using a comparison signal during a predetermined clock, The switching signal is set to either lower or raise the level of the comparison signal by the set voltage level (SAR) analog-to-digital conversion method including a process of generating an A / D converter.
본 발명의 실시예에서, 스위칭 신호를 생성하는 과정은 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 비교결과신호의 상태 천이가 발생할 때까지 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 스위칭 신호를 생성하는 과정이다.In the embodiment of the present invention, in the case where the input signal is not within the voltage range of the comparison signal, the process of generating the switching signal changes the level of the comparison signal by a predetermined voltage level until the state transition of the comparison result signal occurs This is the process of generating a switching signal that is continuously lowered or continuously increased.
본 발명의 실시예에서, SAR 아날로그-디지털 변환방법은 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 비교신호의 레벨이 홀드되도록 스위칭 신호를 생성하는 과정을 더 포함한다.In the embodiment of the present invention, the SAR analog-to-digital conversion method further includes a step of generating a switching signal so that the level of the comparison signal is held from the clock after the time point at which the state transition of the comparison result signal occurs.
본 발명의 실시예에서, SAR 아날로그-디지털 변환방법은 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는 경우, 비교신호가 상기 입력신호에 근사하도록 디지털 신호를 결정하는 과정을 더 포함한다.In an embodiment of the present invention, the SAR analog-to-digital conversion method further comprises the step of determining a digital signal such that, when the input signal falls within the voltage range of the comparison signal, the comparison signal approximates the input signal.
본 발명의 실시예에서, 비교신호는 디지털 신호의 최상위 비트 결정시, 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N 비트(N은 자연수)에 상응하는 아날로그 신호이다.In the embodiment of the present invention, the comparison signal is an analog signal corresponding to the upper N bits (N is a natural number) of the previously stored reference pixel output signal when determining the most significant bit of the digital signal.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array), 픽셀 어레이의 동작 및 복수의 단위 픽셀들의 출력을 조정하기 위한 적어도 하나의 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller), 복수의 단위 픽셀들로부터 획득한 입력신호를 디지털 신호로 변환하는 SAR(Successvie Approximation Register) 아날로그-디지털 변환장치를 포함하되, SAR 아날로그-디지털 변환장치는, 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 비교기(Comparator), 외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호를 생성하고, 생성한 비교신호를 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter) 및 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, DAC가 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 DAC를 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successvie Approximation Register) 로직부를 포함하되, SAR 로직부는 기 설정된 클락 동안 비교신호를 이용하여 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 스위칭 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치(Image Sensor)를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a pixel array including a plurality of unit pixels, a timing controller for outputting at least one timing signal for adjusting the operation of the pixel array, And a SAR (Successvie Approximation Register) analog-to-digital conversion device for converting an input signal obtained from a plurality of unit pixels into a digital signal, wherein the SAR analog-digital conversion device compares an input signal with a comparison signal, A comparator for generating a result signal, a comparator for generating a comparison signal using an externally applied reference signal and a switching signal, a digital to analog converter (DAC) for supplying the generated comparison signal to the comparator, To sequentially determine the digital signal from the most significant bit to the least significant bit, and when the DAC generates a comparison signal (SAR) logic section for outputting a switching signal for adjusting the DAC and outputting a finally determined digital signal, wherein the SAR logic section uses the comparison signal during a predetermined clock to determine whether the input signal is within a voltage range of the comparison signal And generates a switching signal to lower or raise the level of the comparison signal by a predetermined voltage level when the determination result does not belong to the determination result.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array)로부터 획득한 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 비교기(Comparator), 외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호를 생성하고, 생성한 비교신호를 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter) 및 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, DAC가 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successvie Approximation Register) 로직부를 포함하되, SAR 로직부는 기 설정된 클락 동안 비교신호를 이용하여 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과에 따라 DAC가 코스 모드(Coarse Mode) 또는 파인 모드(Fine Mode)로 동작하도록 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a comparator that compares an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal to generate a comparison result signal, an externally applied reference signal, A DAC (Digital to Analog Converter) that generates a comparison signal using a switching signal, and supplies the generated comparison signal to a comparator, and sequentially determines a digital signal from a most significant bit to a least significant bit using a comparison result signal, And a SAR (Successvie Approximation Register) logic section for outputting a switching signal for adjusting the SAR signal to generate a comparison signal to the DAC and outputting a finally determined digital signal, wherein the SAR logic section uses the comparison signal for a pre- It is determined whether it is within the voltage range of the comparison signal. If the DAC is in the coarse mode It provides digital converter - Fine SAR analog mode of generating the switching signal to operate as (Fine Mode).
복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array)로부터 획득한 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 과정, 외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호를 생성하는 과정 및 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 생성하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 과정을 포함하되, 디지털 신호를 결정하고 스위칭 신호를 생성하는 과정은, 기 설정된 클락 동안 비교신호를 이용하여 입력신호가 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정 및 판단 결과에 따라 코스 모드(Coarse Mode) 또는 파인 모드(Fine Mode)로 동작하도록 스위칭 신호를 생성하는 과정을 포함하는 SAR(Successvie Approximation Register) 아날로그-디지털 변환방법을 제공한다.A process of generating a comparison result signal by comparing an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal, a process of generating a comparison signal using an externally applied reference signal and a switching signal And a step of determining a digital signal sequentially from the most significant bit to the least significant bit using the comparison result signal, generating a switching signal for adjusting to generate a comparison signal, and finally outputting the determined digital signal, And generating a switching signal includes the steps of determining whether the input signal is within the voltage range of the comparison signal using the comparison signal during a predetermined clock period and determining whether the input signal is in a coarse mode or a fine mode Mode (SAR) < / RTI > that includes generating a switching signal to operate with a Successvie Approxim ation Register) analog-to-digital conversion method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 아날로그-디지털 변환을 함에 있어서 전력 소모를 줄이고 센싱 속도를 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, there is an effect of reducing the power consumption and improving the sensing speed in the analog-to-digital conversion.
본 발명의 실시예에 따르면, 기 센싱하여 저장된 기준픽셀 출력신호의 상위 비트를 이용하여 대상픽셀 출력신호를 아날로그-디지털 변환함으로써, 아날로그-디지털 변환 시 소모하는 전력을 절감할 수 있다. 특히 기준픽셀과 변환하고자 하는 대상픽셀이 인접해 있는 경우, 전력 절감의 효과가 크다.According to the embodiment of the present invention, power consumed in analog-to-digital conversion can be reduced by analog-to-digital converting the target pixel output signal using the upper bits of the stored reference pixel output signal. In particular, when the reference pixel and the target pixel to be converted are adjacent to each other, the power saving effect is large.
본 발명의 실시예에 따르면, SAR 아날로그-디지털 변환시, 대상픽셀 출력신호와 비교하는 아날로그 신호는 기 센싱하여 저장된 기준픽셀 출력신호의 상위 비트를 기반으로 한다. 따라서 대상픽셀 출력신호의 최상위비트부터 최하위비트까지 모든 비트를 디지털변환할 필요없이 기 저장된 기준 셀 출력신호의 상위비트에 대응하는 비트를 제외한 나머지 하위비트에 대해서만 디지털변환을 수행하면 된다. 이로써, 고속으로 아날로그-디지털변환을 수행할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, in SAR analog-to-digital conversion, the analog signal to be compared with the subject pixel output signal is based on the upper bits of the stored reference pixel output signal. Therefore, it is not necessary to digitally convert all the bits from the most significant bit to the least significant bit of the target pixel output signal, and only digital conversion is performed on the remaining lower bits except the bit corresponding to the upper bit of the pre-stored reference cell output signal. Thus, there is an effect that analog-to-digital conversion can be performed at high speed.
본 발명의 실시예에 따르면, 기 센싱하여 저장된 기준픽셀 출력신호의 상위 비트를 이용하는 것이 유효한지 판단하고, 유효하지 않다고 판단되면 기존의 SAR ADC와 다르게 미리 설정된 전압 레벨만큼 비교신호 레벨을 올리거나 내려 대상픽셀 출력신호를 코스(Coarse)하게 디지털변환한다. 이에 따라, 기준 픽셀 출력신호와 대상픽셀 출력신호의 신호차가 작을 때만 상세하게 디지털변환을 수행함으로써, 아날로그-디지털변환의 속도를 더욱 향상시키는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, it is determined whether it is effective to use the upper bits of the stored reference pixel output signal by sensing the current value. If it is determined that it is invalid, the comparison signal level is increased or decreased by a predetermined voltage level And converts the target pixel output signal into a digital signal in a coarse manner. Thus, the digital conversion is performed in detail only when the signal difference between the reference pixel output signal and the target pixel output signal is small, thereby further improving the speed of analog-to-digital conversion.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 코스하게 디지털변환을 수행하는 경우는 기준픽셀 출력신호와 대상픽셀 출력신호의 차이가 큰 경우이므로 이 때 두 신호간의 차를 에지(Edge)로 판단할 수 있다. 따라서 기존의 일반적인 이미지 센서와 같이 에지 검출을 위해 별도의 이미지 프로세싱 과정을 수행할 필요없이 디지털변환과 함께 에지 정보를 출력할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the case where the digital conversion is performed according to the embodiment of the present invention, since the difference between the reference pixel output signal and the target pixel output signal is large, the difference between the two signals can be determined as an edge. Therefore, it is possible to output the edge information together with the digital conversion without performing a separate image processing process in order to detect an edge like a conventional general image sensor.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 일부를 나타내는 회로도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 다른 회로도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 다른 개념도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 또 다른 회로도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 또 다른 개념도이다.1 is a block diagram showing an image sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a SAR analog-to-digital conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a part of a SAR analog-digital conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A is a circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
4B is a conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
5A is another circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
5B is another conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
6A is another circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion device according to the embodiment of the present invention.
6B is another conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. Throughout the specification, when an element is referred to as being "comprising" or "comprising", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing an image sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 이미지 센싱 장치(100)는 픽셀 어레이(Pixel Array, 110), 타이밍 컨트롤러(Timing Controller, 120), 행 선택부(Row Selector, 130), 판독부(Readout, 140), 레지스터부(Register, 150), H스캐너(H-Scanner, 160) 및 기준신호 생성기(Reference Generator, 170)를 포함한다.1, the
픽셀 어레이(110)는 다수의 광 감지 소자, 예컨대 포토(Photo) 다이오드 또는 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode) 등의 광 감지 소자를 포함한다. 픽셀 어레이(110)는 다수의 광 감지 소자를 이용하여 빛을 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 영상 신호를 생성한다. 픽셀 어레이(110)는 각각이 다수의 행(Row) 라인들 및 다수의 컬럼(Column) 라인들과 접속되는 매트릭스 형태의 다수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 다수의 픽셀들 각각은 레드(Red) 파장 영역의 빛을 통과시키는 레드 필터, 그린(green) 파장 영역의 빛을 통과시키는 그린 필터, 및 블루(blue) 파장 영역의 빛을 통과시키는 블루 필터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 픽셀은 사이언(Cyan) 필터, 마젠타(Magenta) 필터 및 옐로우(Yellow) 필터를 포함할 수 있다.The
타이밍 컨트롤러(120)는 행 선택부(130), 판독부(140) 및 기준신호 생성기(170) 각각의 동작을 조정할 수 있는 신호를 출력한다. The
행 선택부(130)는 픽셀 어레이(110)를 행 단위로 구동한다. 예컨대, 행 선택부(130)는 행 선택 신호를 생성할 수 있다. 즉, 타이밍 컨트롤러(120)에서 생성된 행 동작 신호(예컨대, 어드레스 신호)를 디코딩하고, 디코딩된 행 동작 신호에 응답하여 픽셀 어레이(110)를 구성하는 행 라인들 중에서 적어도 어느 하나의 행 라인을 선택할 수 있다. 그리고 픽셀 어레이(110)는 행 선택부(130)로부터 제공된 행 선택 신호에 의해 선택되는 행으로부터 리셋 신호와 영상 신호를 판독부(140)로 출력한다.The
판독부(140)는 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(141) 및 아날로그-디지털 변환장치(143)를 포함한다. CDS 회로(141)는 입력받은 리셋 신호와 영상 신호를 상관 이중 샘플링할 수 있다. 아날로그-디지털 변환장치(143)는 기준신호 생성기(170)로부터 제공되는 기준 신호들과 CDS 회로(141)로부터 출력되는 상관 이중 샘플링된 신호를 이용하여 아날로그 신호를 디지털 코드로 변환하는 역할을 한다. 도 1은 CDS 회로(141)와 아날로그-디지털 변환장치(143)가 독립적으로 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 상관 이중 샘플링과 아날로그-디지털 변환을 함께 수행하는 하나의 구성요소로도 구현될 수 있다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a SAR analog-to-digital conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 아날로그-디지털 변환장치(143)는 축차 근사형(Successive Approximation Register; 이하 'SAR'로 칭함) 아날로그-디지털 변환장치이다. The analog-to-
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치(143)는 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(Pixel Array)로부터 획득한 입력신호(Vin)와 비교신호(Vdac)를 비교하여 비교결과신호(Vcomp)를 생성하는 비교기(Comparator, 220), 외부로부터 인가받은 기준신호(Vref) 및 스위칭 신호를 이용하여 비교신호(Vdac)를 생성하고, 생성한 비교신호(Vdac)를 비교기(220)로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter, 240) 및 비교결과신호(Vcomp)를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, DAC(240)가 비교신호(Vdac)를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successvie Approximation Register) 로직부(230)를 포함한다. 또한, 아날로그인 입력신호(Vin)를 샘플링(Sampling)하고 샘플링된 입력신호의 레벨이 왜곡되지 않도록 홀딩(Holding)하는 S/H부(210)를 더 포함할 수 있다.2, a SAR analog-
비교기(220)는 S/H부(210)를 통해 샘플링 및 홀딩된 입력신호(Vsh) 레벨을 연속적으로 비교신호(Vdac)의 레벨과 비교하고, 비교 결과에 따라 하이(High) 또는 로우(Row) 레벨의 비교결과신호(Vcomp)를 출력한다. 예컨대, 입력신호(Vsh)가 비교 대상인 비교신호(Vdac)보다 크거나 같으면, 비교기(220)는 하이 레벨, 즉 논리값 1의 신호를 출력할 수 있다. 반대로, 입력신호(Vsh)보다 비교신호(Vdac)가 더 크다면 비교기(220)는 로우 레벨, 즉 논리값 0의 신호를 출력할 수 있다.The
DAC(240)는 SAR 로직부(230)로부터 적어도 한 비트 단위로 순차적으로 입력되는 디지털 신호를 아날로그인 비교신호(Vdac)로 변환한다. DAC(240)에 입력되는 디지털 신호의 최상위 비트의 경우, 예컨대 논리값 1로 그 값을 임의로 설정하고, 입력신호(Vsh)와 DAC로부터 출력되는 비교신호(Vdac)을 비교하여 그 값을 결정할 수 있다. 최상위 비트에 이은 후속 비트들의 경우, 각 비트를 순차적으로 변경하면서 전술한 비교 과정을 반복함으로써 결정할 수 있고, 비교기(220)의 출력이 SAR 로직부(230)에 저장되어 최종적으로 결정된 디지털 신호가 출력된다. 반복 횟수는 원하는 해상도만큼 증가할 수 있다.The
구체적으로 설명하면, SAR 로직부(230)에 외부로부터 스타트 신호가 인가되면 타이밍 컨트롤러(120)로부터의 클락 신호(CLK)와 비교기(220)로부터의 비교결과신호(Vcomp)에 응답하여 스타트 신호와는 한 위상차를 갖는 스위칭 신호를 생성한다. 여기서의 스위칭 신호는 최상위 비트를 결정하기 위한 것이다. 이때, 생성된 스위칭 신호는 바로 DAC(240)에 입력된다. SAR 로직부(230)는 바로 다음 위상차를 가지고 입력되는 클락신호(CLK)와 비교결과신호(Vcomp)에 응답하여 최상위 비트와는 한 위상차를 갖는 비트를 결정하기 위한 스위칭 신호를 생성하여 DAC(240)로 출력한다. DAC(240)의 내부 구성 및 동작에 대한 추가적인 설명은 추후 다른 도면을 참조하여 설명한다.Specifically, when a start signal is applied to the
SAR 로직부(230)는 비교기(220)로부터 적어도 한 비트 단위로 입력되는 하이 또는 로우 레벨의 비교결과신호(Vcomp)를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 스위칭 신호를 DAC(240)로 출력하여 DAC(240)의 동작을 조정한다. SAR 로직부(230)는 레지스터(미도시)를 포함하여 결정된 디지털 신호를 저장하고 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력한다.The
SAR 아날로그-디지털 변환장치(143)에 입력되는 클락 신호(CLK)는 타이밍 컨트롤러(120)에서 생성될 수 있으며, DAC(240)에 입력되는 기준신호(Vref)는 기준신호 생성기(170)에서 생성될 수 있다.The clock signal CLK input to the SAR analog-to-
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 일부를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a part of a SAR analog-digital conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 DAC(240)는 CDAC(Capacitor Digital Analog Converter)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 도 3에 도시된 회로도는 예시에 불과하며, 다른 구성요소를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위하여 DAC(240)는 CDAC이고 입력신호(Vin)가 5 비트의 디지털 신호로 변환되는 경우를 예로 들어 설명한다.Referring to FIG. 3, the
본 발명의 실시예에 따른 DAC(240)는 복수의 캐패시터의 상단이 출력 노드에 병렬 형태로 연결되어 있는 구조이다. 복수의 캐패시터는 C, 2C, 4C, 8C, 16C와 같이 비트 수에 해당하는 크기를 갖는다(C는 단위 캐패시터). DAC(240)는 동작에 관여하지 않고 하단에 항상 공통모드 전압(Vcm)이 인가되는 더미(Dummy) 캐패시터(C)를 포함한다. 각각의 캐패시터의 하단에는 적어도 하나의 스위칭 소자가 연결되어 해당하는 비트에 대응하는 값을 입력한다. 구체적으로, DAC(240)는 SAR 로직부(230)로부터 적어도 한 비트 단위로 순차적으로 입력되는 디지털 신호에 따라 스위칭 동작을 하여 각각의 캐패시터의 하단에 공통모드 전압(Vcm), 비반전 기준전압(Vrefp) 또는 반전 기준전압(Vrefn)을 공급한다. 이로써 입력된 디지털 신호에 해당하는 아날로그 신호 즉, 비교신호(Vdac)를 생성한다. 비반전 기준전압(Vrefp) 및 반전 기준전압(Vrefn)은 기준신호(Vref)에 포함될 수 있고, 공통모드 전압(Vcm)은 비반전 기준전압(Vrefp)과 반전 기준전압(Vrefn)의 중간값이 될 수 있다. 도 3은 모든 캐패시터의 상단과 하단에 공통모드 전압(Vcm)을 인가하여 캐패시터에 남아있는 전하를 모두 제거하는 초기화 상태를 나타낸다.The
본 발명의 실시예에 따른 SAR 로직부(230)는 기 설정된 클락 동안 비교신호(Vdac)를 이용하여 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과에 따라 DAC(240)를 코스 모드(Coarse Mode) 및 파인 모드(Fine Mode) 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 조정한다. 기 설정된 클락 동안의 판단 결과, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하지 않는 경우 DAC(240)는 코스 모드로 동작하고, 반대로 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하는 경우에는 파인 모드로 동작한다.The
도 3을 참조하면, 제1 캐패시터부(310)는 입력신호(Vin)에 대응하는 디지털 코드의 최상위 비트를 결정한다. 실시예에 따라 제1 캐패시터부(310)는 N 개의 캐패시터를 포함할 수 있다(N은 자연수). 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 캐패시터부(310)에 포함된 N 개의 캐패시터 각각에 인가되는 전압은 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N 비트에 상응하는 아날로그 신호(Vdac)를 출력하도록 결정된다. Referring to FIG. 3, the
기준 픽셀 출력 신호는 픽셀 어레이에 존재하는 대상 픽셀의 신호 레벨 판독시 기준이 되는 픽셀로부터 출력된 신호를 의미한다. 종래의 이미지 센싱 장치와 같이 대상 픽셀에 축적된 신호전압을 독립적으로 파악하는 것이 아니라, 기 파악한 기준 픽셀에 축적된 신호전압을 기준으로 대상 픽셀에 축적된 신호전압은 그로부터 얼마나 변화하였는지 차이값을 파악한다. 전력 소모를 줄이기 위해 차이값을 파악하여 픽셀 신호를 판독하는 것이다. 기준 픽셀 출력 신호는 이미지 센싱 장치(100)내에 구비된 메모리부(미도시)에 저장될 수 있다.The reference pixel output signal means a signal output from a pixel which is a reference in reading a signal level of a target pixel existing in a pixel array. The signal voltage accumulated in the target pixel is not grasped independently as in the conventional image sensing device but the signal voltage accumulated in the target pixel based on the signal voltage accumulated in the previously obtained reference pixel is determined from the difference do. In order to reduce the power consumption, the difference value is determined and the pixel signal is read. The reference pixel output signal may be stored in a memory unit (not shown) provided in the
실시예에 따라 기준 픽셀은 대상 픽셀과 동일한 열에 위치하며, 이전 행에 위치하는 픽셀로 설정될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기준 픽셀은 대상 픽셀과 동일한 행에 위치하며, 이전 열에 위치하는 픽셀로 설정될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기준 픽셀은 대상 픽셀의 행 또는 열과 무관하게, 기 설정된 열 또는 행에 위치한 픽셀로 설정될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기준 픽셀은 픽셀 어레이가 기 설정된 개수의 열 또는 행이 포함되는 복수의 구획으로 구분된 경우, 각각의 구획 내에서 설정될 수 있다.According to an embodiment, the reference pixel is located in the same column as the target pixel and may be set to the pixel located in the previous row. Also, according to the embodiment, the reference pixel may be located in the same row as the target pixel, and may be set to the pixel located in the previous column. Further, according to the embodiment, the reference pixel may be set to a pixel located in a predetermined column or row, regardless of the row or column of the target pixel. Further, according to the embodiment, the reference pixel may be set in each of the sections when the pixel array is divided into a plurality of sections including a predetermined number of columns or rows.
DAC(240)의 동작 모드를 결정하는 과정은 입력신호(Vin)를 디지털변환함에 있어서 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N비트를 이용하는 것이 유효한지를 판단하는 과정이다. 즉, 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호와 입력신호(Vin)의 신호차가 작은 경우는 유효하다고 판단하고, 신호차가 큰 경우는 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N비트를 이용하는 것이 유효하다고 판단되면 DAC(240)는 파인 모드로 동작하고, 반대의 경우에는 코스 모드로 동작한다.The process of determining the operation mode of the
제2 캐패시터부(320)는 입력신호(Vin)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하는지를 판단하여 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작 모드를 결정하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면 제2 캐패시터부(320)는 하나의 캐패시터(예컨대, 도면 부호 320에서 8C)로 구성될 수 있고, 동작 모드 결정의 정확도를 높이기 위해 하나 이상의 캐패시터(예컨대 도면 부호 320에서 4C)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 캐패시터를 추가적으로 더 포함함으로써 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작 모드를 결정하기 위한 스텝(Step)을 추가하는 것이다.The
본 발명의 실시예에 따르면, 도 3과 같이 제2 캐패시터부(320)에 포함되는 캐패시터(예컨대, 8C)는 제1 캐패시터부(310)에 포함된 캐패시터 중 가장 비중이 작은 캐패시터(예컨대, 8C)와 크기가 같을 수 있다.3, a capacitor (for example, 8C) included in the
제3 캐패시터부(330)는 DAC(240)가 파인 모드로 동작할 경우에, 입력신호(Vin)에 대응하는 디지털 코드의 최상위 비트 및 입력신호(Vin)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정에서 결정된 비트를 제외한 나머지 비트를 결정하기 위한 것이다.The
제4 캐패시터부(340)는 DAC(240)가 코스 모드로 동작할 경우에, 입력신호(Vin)에 대응하는 디지털 코드의 최상위 비트 및 입력신호(Vin)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정에서 결정된 비트를 제외한 나머지 비트를 결정하기 위한 것이다.The
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.4A is a circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 개념도이다.4B is a conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
이하 도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치가 파인 모드에서 5비트 디지털 신호를 출력하는 동작에 대해 설명한다.4A and 4B, the operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention to output a 5-bit digital signal in the fine mode will be described.
도 4a의 (a)는 초기화 상태 이후 최상위 비트를 결정하는 스텝에서의 DAC(240) 회로도를 나타낸다. 최상위 비트를 결정하기 위하여 SAR 로직부(230)는 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 2 비트를 이용하여 생성한 디지털 신호인 스위칭 신호를 DAC(240)로 출력한다. 도 4는 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 2비트를 이용하는 것을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한하지 않으며 실시예에 따라 달라질 수 있다. DAC(240)에는 상위 2비트가 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 2 비트와 동일하고 이를 제외한 나머지 하위비트는 모두 0인 스위칭 신호가 입력된다. 그 결과, 도 4a의 (a)의 DAC(240)에서 출력되는 최초 비교신호(Vdac,prev)는 Vcm-16LSB+8LSB 이다. 도 4b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 최초 비교신호(Vdac,prev)보다 크므로 비교기(220)는 논리값 1의 비교결과신호(Vcomp)를 출력한다. SAR 로직부(230)는 디지털 코드의 최상위 비트를 1로 결정하고, DAC(240)의 캐패시터 8C(420) 하단에 비반전 기준전압(Vrefp)이 인가되도록 스위칭 신호를 생성하여 DAC(240)로 출력한다.4A shows a circuit diagram of the
최상위 비트가 결정되면 SAR 아날로그-디지털 변환장치는 기 설정된 클락 동안 DAC(240)의 동작모드를 결정하기 위한 판단 과정을 수행한다. 도 4에서는 최상위 비트 다음의 하위 2비트를 결정하는 동안 판단 과정이 수행된다. 하나의 비트를 결정하는 스텝에서 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하지 않으면 그 다음 비트를 결정하는 스텝에서 다시 판단하고 DAC(240)의 동작모드를 최종적으로 결정하는 것이다. 도 4를 참조하여 다시 동작을 설명하면, DAC(240)는 SAR 로직부(230)로부터 입력받은 스위칭 신호에 의해 도 4a의 (b)와 같은 상태가 된다. 이 경우 비교신호(Vdac)는 Vcm-16LSB+8LSB+ 8LSB가 된다. 도 4b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)보다 크므로 비교기(220)는 논리값 1의 비교결과신호(Vcomp)를 출력하게 된다. SAR 로직부(230)는 두번째 비트를 1로 결정하고, DAC(240)의 캐패시터 4C(430) 하단에 비반전 기준전압(Vrefp)이 인가되도록 스위칭 신호를 생성한다. 스위칭 신호를 인가받은 DAC(240)의 회로도는 도 4a의 (c)와 같다. 이 경우 비교신호(Vdac)는 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+ 4LSB가 된다. 도 4b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)보다 작으므로 비교기(220)는 논리값 0의 비교결과신호(Vcomp)를 출력하게 된다. 이에 따라 SAR 로직부(230)는 세 번째 비트를 0으로 결정하고, 세 번째 비트를 결정하는 스텝에서 판단한 결과, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하므로 파인 모드로 동작하도록 스위칭 신호를 생성한다.When the MSB is determined, the SAR analog-to-digital converter performs a determination process to determine an operation mode of the
파인 모드 동작에 따라 나머지 하위 2비트는 비교신호(Vdac)가 입력신호(Vsh)에 근사하도록 결정된다. 세 번째 비트 결정 후, SAR 로직부(230)는 DAC(240)의 캐패시터 2C(440) 하단에 반전 기준전압(Vrefn)이 인가되도록 스위칭 신호를 출력하고, 이에 따른 DAC(240)의 회로도는 도 4a의 (d)와 같다. 이 경우 비교신호(Vdac)는 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+4LSB-2LSB가 된다. 도 4b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)보다 크므로 비교기(220)는 논리값 1의 비교결과신호(Vcomp)를 출력하게 된다. 이에 따라 SAR 로직부(230)는 네 번째 비트를 1로 결정하고, DAC(240)의 캐패시터 C(450)에 비반전 기준전압(Vrefp)이 인가되도록 스위칭 신호를 생성한다. 스위칭 신호를 인가받은 DAC(240)의 회로도는 도 4a의 (e)와 같다. 이 경우 비교신호(Vdac)는 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+4LSB-2LSB+ 1LSB가 된다. 도 4b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)보다 작으므로 비교기(220)는 논리값 0의 비교결과신호(Vcomp)를 출력하게 된다. 이에 따라 SAR 로직부(230)는 최하위 비트를 0으로 결정하고, 앞서 결정된 상위 비트의 디지털 신호를 포함한 최종 디지털 신호 [11010]을 출력한다.According to the fine mode operation, the remaining lower two bits are determined so that the comparison signal Vdac approximates the input signal Vsh. After determining the third bit, the
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 다른 회로도이다.5A is another circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 다른 개념도이다.5B is another conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
이하 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치가 코스 모드에서 5비트 디지털 신호를 출력하는 동작에 대해 설명한다.5A and 5B, an operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention to output a 5-bit digital signal in the course mode will be described.
도 5a의 (a)는 초기화 상태 이후 최상위 비트를 결정하는 스텝에서의 DAC(240) 회로도를 나타낸다. 최상위 비트를 결정하는 스텝에 대한 설명은 전술한 도 4a의 (a)에 대한 설명과 동일하므로 생략한다.5A shows a
최상위 비트를 결정되고 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작 모드를 결정하는 판단 과정이 이어진다. 전술한 바와 같이 도 5에서도 최상위 비트 다음의 하위 비트 2개를 결정하는 스텝에서 동작 모드에 대한 결정이 이루어진다. 최상위 비트에 이은 두 번째 비트를 결정하는 스텝에 대한 설명 역시 전술한 도 4a의 (b)에 대한 설명과 동일하므로 생략한다.The most significant bit is determined and a determination process is performed to determine the operating mode of the SAR analog-to-digital converter. As described above, in Fig. 5, a determination is made as to the operation mode in the step of determining two lower bits next to the most significant bit. The description of the step of determining the second bit following the most significant bit is also the same as the description of FIG. 4A (b) described above.
두 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교결과, 입력신호(Vsh)가 비교신호(Vdac)의 전압범위 내에 속하지 않으므로, 세 번째 비트를 결정하는 스텝에서도 동작 모드 결정을 위한 판단이 수행된다. SAR 로직부(230)는 DAC(240)의 캐패시터 4C(530)의 하단에 비반전 전압(Vrefp)이 인가되도록 스위칭 신호를 DAC(240)로 출력하고, 스위칭 신호를 인가받은 DAC(240)의 회로도는 도 5a의 (c)와 같다. 이 경우 비교전압(Vdac)은 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+ 4LSB가 된다. 도 5b를 참조하면, 입력신호(Vsh)가 비교전압(Vdac)보다 크므로 비교기(220)는 논리값 1의 비교결과신호(Vcomp)를 출력한다. 비교결과신호(Vcomp)를 입력받은 SAR 로직부(230)는 입력신호(Vsh)가 비교전압(Vdac)의 전압범위 내에 속하지 않는다는 판단을 하고, 동작 모드를 코스 모드로 결정한다. 또한 SAR 로직부(230)는 세 번째 비트의 디지털 신호를 1로 결정한다.As a result of the comparison in the step of determining the second bit, since the input signal Vsh does not fall within the voltage range of the comparison signal Vdac, determination for determining the operation mode is also performed in the step of determining the third bit. The
코스 모드에서 SAR 로직부(230)는 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호(Vdac)의 레벨을 낮추거나 높이도록 DAC(240)를 조정한다. 파인 모드의 경우, 최상위 비트 이하의 하위비트를 결정하는 스텝에서의 비교신호(Vdac) 증감폭은 이전 스텝에서의 비교신호(Vdac) 증감폭의 1/2이었다. 그러나 코스 모드의 경우에는 비교신호(Vdac)가 기 설정된 전압레벨만큼 변화한다. 본 발명의 실시예에 따르면 전압레벨은 최상위 비트 다음의 하위 비트 즉, 두 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교신호(Vdac) 증감폭과 동일하게 설정될 수 있다.In the course mode, the
다시 도 5a를 참조하여 코스 모드에서의 동작을 설명하면, SAR 로직부(230)는 DAC(240)가 기 설정된 전압레벨 예컨대, 두 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교신호(Vdac) 증가폭만큼 증가한 비교신호(Vdac)를 출력하도록 스위칭 신호를 생성한다. 스위칭 신호를 인가받은 DAC(240)의 회로도는 도 5a의 (d)와 같다. 이 경우 비교전압(Vdac)은 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+4LSB+ 8LSB가 된다. 도 5b를 참조하면, 입력신호(Vsh)는 비교전압(Vdac)보다 작으므로 비교기(220)는 논리값 0의 비교결과신호(Vcomp)를 출력한다. SAR 로직부(230)는 비교결과신호(Vcomp)를 이용하여 네 번째 비트를 0으로 결정한다. Referring back to FIG. 5A, the operation of the SAR
한편, 세 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교결과신호(Vcomp)는 논리값 1이었는데, 네 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교결과신호(Vcomp)는 논리값 0이 므로 비교결과신호(Vcomp)의 상태 천이가 발생하였다. 본 발명의 실시예에 따른 SAR 로직부(230)는 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 비교신호(Vdac)의 레벨이 홀드(Hold)되도록 스위칭 동작을 조정한다. 따라서, 다섯 번째 비트를 결정하는 스텝에서 비교신호(Vdac)는 이전 스텝과 동일하게 유지되고 따라서 SAR 로직부(230)는 최하위 비트의 디지털 신호를 0으로 결정한다. 최종적으로 결정된 입력신호(Vin)의 디지털 신호는 [11100]이 된다.On the other hand, the comparison result signal Vcomp in the step of determining the third bit has the
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치의 동작을 설명하기 위한 또 다른 회로도이다.6A is another circuit diagram for explaining the operation of the SAR analog-digital conversion device according to the embodiment of the present invention.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치에 의한 디지털 신호 결정방법을 설명하기 위한 또 다른 개념도이다.6B is another conceptual diagram for explaining a digital signal determination method by the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention.
이하 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치가 코스 모드에서 5비트 디지털 신호를 출력하는 동작에 대해 설명한다.6A and 6B, an operation of the SAR analog-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention to output a 5-bit digital signal in the course mode will be described.
도 5a의 (a) 내지 (d)를 참조하여 설명한 세 번째 비트까지의 결정 과정이 동일하게 수행되었다고 가정한다. 도 6b를 참조하면, 네 번째 비트를 결정하는 스텝에서, 입력전압(Vsh)이 비교전압(Vdac)보다 크므로 비교기(220)는 논리값 1의 비교결과신호(Vcomp)를 출력한다. SAR 로직부(230)는 비교결과신호(Vcomp)를 이용하여 네 번째 비트의 디지털 신호를 1로 결정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, SAR 로직부(230)는 코스 모드에서 비교결과신호(Vcomp)의 상태 천이가 발생할 때까지 기 설정된 전압레벨만큼 비교신호(Vdac)의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 DAC(240)의 스위칭 동작을 조정한다. 따라서, 도 6b를 참조하면 비교결과신호(Vcomp)의 상태 천이가 발생하지 않았으므로, SAR 로직부(230)는 비교신호(Vdac)를 기 설정된 전압레벨 예컨대, 두 번째 비트를 결정하는 스텝에서의 비교신호(Vdac) 증가폭만큼 증가시키도록 DAC(240)를 조정한다. 이 경우 DAC(240) 회로도는 도 6a와 같다. 제4 커패시터부(340)의 캐패시터 8C(610) 하단에 비반전 기준전압(Vrefp)가 인가되고 이 경우 비교신호(Vdac)는 Vcm-16LSB+8LSB+8LSB+4LSB+8LSB+8LSB가 된다. 입력신호(Vsh)는 비교신호(Vdac)보다 작으므로 비교기(220)는 논리값 0의 비교결과신호(Vcomp)를 출력하고 SAR 로직부(230)는 최하위 비트를 0으로 결정한다. 최종적으로 디지털 신호 [11110]이 출력된다.It is assumed that the determination process up to the third bit described with reference to FIGS. 5A to 5D is performed in the same manner. Referring to FIG. 6B, in the step of determining the fourth bit, since the input voltage Vsh is larger than the comparison voltage Vdac, the
본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환장치가 코스 모드에서 동작하는 경우, 즉 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, SAR 로직부(230)가 출력하는 디지털 신호는 에지(Edge) 정보를 포함할 수 있다.When the SAR analog-to-digital conversion apparatus according to the embodiment of the present invention operates in the course mode, that is, when the input signal is not within the voltage range of the comparison signal, the digital signal output from the
에지 정보는 영상에서 서로 다른 그레이 레벨을 갖는 영역사이의 경계를 나타내는 정보이며, 물체와 배경 및 물체와 또 다른 대상 사이에서 주로 발생한다.The edge information is information indicating a boundary between areas having different gray levels in the image, and mainly occurs between the object and the background, and between the object and another object.
코스 모드로 동작한다는 것은 기 저장된 기준픽셀 출력신호와 입력신호(Vin)의 신호차가 큰 것을 의미하므로, 코스 모드에서 결정되는 디지털 신호는 에지 정보도 포함하게 된다.The operation in the course mode means that the signal difference between the pre-stored reference pixel output signal and the input signal Vin is large, so that the digital signal determined in the course mode also includes edge information.
예를 들어, 1번 픽셀과 2번 픽셀의 신호차가 커서 SAR 아날로그-디지털 변환장치가 코스 모드로 동작하고, 비교신호 레벨이 연속적으로 3번 증가했다면 디지털 신호 [1110]가 출력된다. 출력된 디지털 신호는 입력신호의 디지털 변환 결과이면서 동시에 에지 정보를 의미한다. 가령, 코스 모드의 한 스텝의 크기가 10 LSB였다면 이전 값 대비 10+10+10 LSB의 에지 변화가 생긴 것으로 판단할 수 있다.For example, when the SAR analog-to-digital conversion apparatus operates in the course mode because the signal difference between the
본 발명의 실시예에서 어느 정도 크기의 신호차를 에지로 판단할 것인지는 설계자의 설정에 달려있다. 예컨대, 설계자가 출력된 에지 정보 중 10 LSB만을 이용할 것으로 설정한다면 전체 4개의 코드 중 첫번째 코드인 '1'만을 취하면 된다.In the embodiment of the present invention, the extent to which the signal difference is judged as an edge depends on the designer's setting. For example, if the designer is set to use only 10 LSBs of the output edge information, only the first code of the total 4 codes, '1', is taken.
본 발명의 실시예에 따른 SAR 아날로그-디지털 변환기를 포함한 이미지 센싱 장치는 디지털변환과 함께 에지 정보를 출력할 수 있기 때문에 에지 검출을 위해 별도의 이미지 프로세싱 과정을 수행할 필요가 없다. 따라서 일반적인 이미지 센서에 비하여 간단히 에지 검출을 할 수 있는 효과가 있다.The image sensing apparatus including the SAR analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention does not need to perform a separate image processing process for edge detection because it can output edge information together with digital conversion. Therefore, edge detection can be performed simply compared with a general image sensor.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 이미지 센싱 장치 110: 픽셀 어레이
120: 타이밍 컨트롤러 130: 행 선택부
140: 판독부 141: CDS
142: ADC 150: 레지스터부
160: H 스캐너 170: 기준신호 생성기
210: S/H 220: 비교기
230: SAR 로직부 240: DAC100: image sensing device 110: pixel array
120: timing controller 130:
140: reading unit 141: CDS
142: ADC 150:
160: H scanner 170: Reference signal generator
210: S / H 220: comparator
230: SAR logic section 240: DAC
Claims (17)
외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 상기 비교신호를 생성하고, 상기 생성한 비교신호를 상기 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter); 및
상기 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 상기 DAC가 상기 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 상기 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successive Approximation Register) 로직부를 포함하되,
상기 SAR 로직부는,
기 설정된 클락 동안 상기 비교결과신호로부터 상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.A comparator that compares an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal to generate a comparison result signal;
A DAC (Digital to Analog Converter) for generating the comparison signal using a reference signal and a switching signal applied from an external source, and supplying the generated comparison signal to the comparator; And
A digital signal is sequentially determined from a most significant bit to a least significant bit using the comparison result signal, a switching signal for adjusting the DAC to generate the comparison signal is output to the DAC, and a finally determined digital signal is output A Successive Approximation Register (SAR) logic unit,
The SAR logic unit,
The comparator determines whether the input signal falls within a voltage range of the comparison signal from the comparison result signal during a predetermined clock period and generates the switching signal so as to lower or raise the level of the comparison signal by a predetermined voltage level SAR analog-to-digital converter.
상기 SAR 로직부는,
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생할 때까지 상기 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.The method according to claim 1,
The SAR logic unit,
Wherein when the input signal does not fall within the voltage range of the comparison signal, the level of the comparison signal is continuously lowered or continuously increased for every clock by the predetermined voltage level until a state transition of the comparison result signal occurs, A SAR analog-to-digital converter for generating a switching signal.
상기 SAR 로직부는,
상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 상기 비교신호의 레벨이 홀드되도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.3. The method of claim 2,
The SAR logic unit,
And generates the switching signal so that the level of the comparison signal is held from a clock after a time point at which a state transition of the comparison result signal occurs.
상기 SAR 로직부는,
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는 경우, 상기 비교신호가 상기 입력신호에 근사하도록 상기 디지털 신호를 결정하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.The method according to claim 1,
The SAR logic unit,
And determines the digital signal such that the comparison signal approximates the input signal if the input signal falls within a voltage range of the comparison signal.
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 SAR 로직부가 출력하는 디지털 신호는 에지(Edge) 정보를 포함하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the digital signal output by the SAR logic comprises edge information when the input signal is not within the voltage range of the comparison signal.
상기 비교신호는,
상기 디지털 신호의 최상위 비트 결정시, 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N 비트(N은 자연수)에 상응하는 아날로그 신호인 SAR 아날로그-디지털 변환장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the comparison signal comprises:
Wherein when the most significant bit of the digital signal is determined, an analog signal corresponding to the upper N bits (N is a natural number) of the pre-stored reference pixel output signal.
외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 상기 비교신호를 생성하는 과정; 및
상기 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 상기 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 생성하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 과정을 포함하되,
상기 디지털 신호를 결정하고 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정은,
기 설정된 클락 동안 상기 비교결과신호로부터 상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정; 및
상기 판단 결과, 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정을 포함하는 SAR(Successive Approximation Register) 아날로그-디지털 변환방법.Generating a comparison result signal by comparing an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal;
Generating the comparison signal by using a reference signal and a switching signal applied from the outside; And
Determining a digital signal sequentially from a most significant bit to a least significant bit using the comparison result signal, generating a switching signal for adjusting the comparison signal to generate the comparison signal, and outputting a finally determined digital signal,
Wherein the step of determining the digital signal and generating the switching signal comprises:
Determining whether the input signal falls within a voltage range of the comparison signal from the comparison result signal during a predetermined clock; And
And generating the switching signal to lower or raise the level of the comparison signal by a predetermined voltage level when the determination result does not belong to the successive approximation register (SAR) analog-to-digital conversion method.
상기 스위칭 신호를 생성하는 과정은,
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생할 때까지 상기 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정인 SAR 아날로그-디지털 변환방법.8. The method of claim 7,
The step of generating the switching signal includes:
Wherein when the input signal does not fall within the voltage range of the comparison signal, the level of the comparison signal is continuously lowered or continuously increased for every clock by the predetermined voltage level until a state transition of the comparison result signal occurs, A SAR analog-to-digital conversion method that is a process of generating a switching signal.
상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 상기 비교신호의 레벨이 홀드되도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정을 더 포함하는 SAR 아날로그-디지털 변환방법.9. The method of claim 8,
And generating the switching signal so that the level of the comparison signal is held from a clock after a time point at which a state transition of the comparison result signal occurs.
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는 경우, 상기 비교신호가 상기 입력신호에 근사하도록 상기 디지털 신호를 결정하는 과정을 더 포함하는 SAR 아날로그-디지털 변환방법.8. The method of claim 7,
And determining the digital signal such that the comparison signal approximates the input signal if the input signal falls within a voltage range of the comparison signal.
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 결정된 디지털 신호는 에지(Edge) 정보를 포함하는 SAR 아날로그-디지털 변환방법.8. The method of claim 7,
Wherein the determined digital signal comprises edge information when the input signal is not within a voltage range of the comparison signal.
상기 비교신호는,
상기 디지털 신호의 최상위 비트 결정시, 기 저장된 기준 픽셀 출력 신호의 상위 N 비트(N은 자연수)에 상응하는 아날로그 신호인 SAR 아날로그-디지털 변환방법.12. The method according to any one of claims 7 to 11,
Wherein the comparison signal comprises:
Wherein when the most significant bit of the digital signal is determined, an analog signal corresponding to an upper N bits (N is a natural number) of a previously stored reference pixel output signal.
상기 픽셀 어레이의 동작 및 상기 복수의 단위 픽셀들의 출력을 조정하기 위한 적어도 하나의 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller);
상기 복수의 단위 픽셀들로부터 획득한 입력신호를 디지털 신호로 변환하는 SAR(Successive Approximation Register) 아날로그-디지털 변환장치를 포함하며,
상기 SAR 아날로그-디지털 변환장치는,
상기 입력신호와 비교신호를 비교하여 비교결과신호를 생성하는 비교기(Comparator);
외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 상기 비교신호를 생성하고, 상기 생성한 비교신호를 상기 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter); 및
상기 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 상기 DAC가 상기 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 상기 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR 로직부를 포함하되,
상기 SAR 로직부는,
기 설정된 클락 동안 상기 비교결과신호로부터 상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과 속하지 않는 경우 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 낮추거나 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치.A pixel array including a plurality of unit pixels;
A timing controller for outputting at least one timing signal for adjusting the operation of the pixel array and the output of the plurality of unit pixels;
And a SAR (Successive Approximation Register) analog-to-digital converter for converting an input signal obtained from the plurality of unit pixels into a digital signal,
The SAR analog-to-
A comparator for comparing the input signal with a comparison signal to generate a comparison result signal;
A DAC (Digital to Analog Converter) for generating the comparison signal using a reference signal and a switching signal applied from an external source, and supplying the generated comparison signal to the comparator; And
A digital signal is sequentially determined from a most significant bit to a least significant bit using the comparison result signal, a switching signal for adjusting the DAC to generate the comparison signal is output to the DAC, and a finally determined digital signal is output SAR Logic portion,
The SAR logic unit,
The comparator determines whether the input signal falls within a voltage range of the comparison signal from the comparison result signal during a predetermined clock period and generates the switching signal so as to lower or raise the level of the comparison signal by a predetermined voltage level An image sensing device.
상기 SAR 로직부는,
상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생할 때까지 상기 기 설정된 전압레벨만큼 상기 비교신호의 레벨을 매 클락마다 연속적으로 낮추거나 연속적으로 높이도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치.14. The method of claim 13,
The SAR logic unit,
Wherein when the input signal does not fall within the voltage range of the comparison signal, the level of the comparison signal is continuously lowered or continuously increased for every clock by the predetermined voltage level until a state transition of the comparison result signal occurs, An image sensing device for generating a switching signal.
상기 SAR 로직부는,
상기 비교결과신호의 상태 천이가 발생한 시점 이후의 클락부터는 상기 비교신호의 레벨이 홀드되도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치.15. The method of claim 14,
The SAR logic unit,
And generates the switching signal such that a level of the comparison signal is held from a clock after a time point at which a state transition of the comparison result signal occurs.
외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 상기 비교신호를 생성하고, 상기 생성한 비교신호를 상기 비교기로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter); 및
상기 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 상기 DAC가 상기 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 상기 DAC로 출력하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 SAR(Successive Approximation Register) 로직부를 포함하되,
상기 SAR 로직부는,
기 설정된 클락 동안 상기 비교결과신호로부터 상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 DAC가 코스 모드(Coarse Mode) 또는 파인 모드(Fine Mode)로 동작하도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 SAR 아날로그-디지털 변환장치.A comparator that compares an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal to generate a comparison result signal;
A DAC (Digital to Analog Converter) for generating the comparison signal using a reference signal and a switching signal applied from an external source, and supplying the generated comparison signal to the comparator; And
A digital signal is sequentially determined from a most significant bit to a least significant bit using the comparison result signal, a switching signal for adjusting the DAC to generate the comparison signal is output to the DAC, and a finally determined digital signal is output A Successive Approximation Register (SAR) logic unit,
The SAR logic unit,
Wherein the DAC determines whether the input signal falls within a voltage range of the comparison signal from the comparison result signal during a predetermined clock period and outputs the comparison signal to the switching unit so that the DAC operates in a coarse mode or a fine mode, SAR analog-to-digital converter for generating a signal.
외부로부터 인가받은 기준신호 및 스위칭 신호를 이용하여 상기 비교신호를 생성하는 과정; 및
상기 비교결과신호를 이용하여 최상위 비트부터 최하위 비트까지 순차적으로 디지털 신호를 결정하고, 상기 비교신호를 생성하도록 조정하기 위한 스위칭 신호를 생성하며, 최종적으로 결정된 디지털 신호를 출력하는 과정을 포함하되,
상기 디지털 신호를 결정하고 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정은,
기 설정된 클락 동안 상기 비교결과신호로부터 상기 입력신호가 상기 비교신호의 전압범위 내에 속하는지 판단하는 과정; 및
상기 판단 결과에 따라 코스 모드(Coarse Mode) 또는 파인 모드(Fine Mode)로 동작하도록 상기 스위칭 신호를 생성하는 과정을 포함하는 SAR(Successive Approximation Register) 아날로그-디지털 변환방법.Generating a comparison result signal by comparing an input signal obtained from a pixel array including a plurality of unit pixels with a comparison signal;
Generating the comparison signal by using a reference signal and a switching signal applied from the outside; And
Determining a digital signal sequentially from a most significant bit to a least significant bit using the comparison result signal, generating a switching signal for adjusting the comparison signal to generate the comparison signal, and outputting a finally determined digital signal,
Wherein the step of determining the digital signal and generating the switching signal comprises:
Determining whether the input signal falls within a voltage range of the comparison signal from the comparison result signal during a predetermined clock; And
And generating the switching signal to operate in a coarse mode or a fine mode according to a result of the determination.
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R401 | Registration of restoration |