DE102011087133B4 - Device and method for monitoring global pixel control - Google Patents
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Abstract
Halbleiterbauelement mit einem Pixelarray (200), das für eine globale Ansteuerung der Pixel (201.1 -.20) des Pixelarrays (200) Schaltsignalleitungen (210.1 - 210.4, 211.1 - 211.4) zur Ansteuerung von Reset- und Hold-Schaltern (210s, 211s) aufweist, wobei diese Schaltsignalleitungen (210.1 - 210.4, 211.1 - 211.4), die einer bestimmten globalen Ansteuerungsfunktion (210, 211) zugeordnet sind, auf einer Ausgangsseite (220.1 - 220.4, 221.1 - 221.4) des Pixelarrays (200) mit einer Vergleichslogik (300) verbunden sind,wobei die Vergleichslogik (300) derart ausgebildet ist, dass ein Fehlersignal generiert wird, wenn die Ausgänge der Schaltsignalleitungen unterschiedliche Schaltsignale aufweisen,und die Vergleichslogik (300) aus mindestens einem UND-Gatter (310, 311), einem ODER-Gatter (320, 321) und einem XOR-Gatter (330, 331) gebildet ist,wobei das mindestens eine UND-Gatter (310, 311) und das mindestens eine ODER-Gatter (320, 321) einen zusätzlichen Eingang aufweisen,der in einem Testmodus mit einem Testsignal beaufschlagt werden kann.Semiconductor component with a pixel array (200) which, for global control of the pixels (201.1 -.20) of the pixel array (200), switching signal lines (210.1 - 210.4, 211.1 - 211.4) for the control of reset and hold switches (210s, 211s) These switching signal lines (210.1-210.4, 211.1-211.4), which are assigned to a specific global control function (210, 211), on an output side (220.1-220.4, 221.1-221.4) of the pixel array (200) with comparison logic (300 ) are connected, the comparison logic (300) being designed such that an error signal is generated if the outputs of the switching signal lines have different switching signals, and the comparison logic (300) consists of at least one AND gate (310, 311), an OR Gate (320, 321) and an XOR gate (330, 331) is formed, wherein the at least one AND gate (310, 311) and the at least one OR gate (320, 321) have an additional input, which in a test mod us can be supplied with a test signal.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Halbleiterbauelement mit einem Pixelarray zur Erfassung von Lichtsignalen, das für eine globale Ansteuerung der Pixel des Pixelarrays Schaltsignalleitungen aufweist, sowie einem Verfahren zum Betreiben eines solchen Pixelarrays nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a semiconductor component with a pixel array for detecting light signals, which has switching signal lines for global control of the pixels of the pixel array, and a method for operating such a pixel array according to the type of the independent claims.
Derartige Pixelarrays sind beispielsweise aus der
Ferner ist in der Veröffentlichung „Ull, Dominik: Strukturelle Feldtests komplexer ASICs, Universität Stuttgart, Institut für Technische Informatik, Diplomarbeit Nr. 3146, August 2011, Suttgart: Uni Stuttgart, 2011“ generell das Vorgehen für einen typischen Build In Seiftest (BIST) beschrieben. Hierbei wird insbesondere auf so genannte Concurrent-Tests Bezug genommen, die nebenläufig Online während einer normalen Systembetriebs durchgeführt werden können.Furthermore, the publication "Ull, Dominik: Structural Field Tests of Complex ASICs, University of Stuttgart, Institute for Technical Computer Science, Diploma Thesis No. 3146, August 2011, Suttgart: Uni Stuttgart, 2011" generally describes the procedure for a typical Build In Soap Test (BIST) described. In this context, reference is made in particular to so-called concurrent tests, which can also be carried out online during normal system operation.
Aus der
Die globale Ansteuerung der Schalter bzw. Funktionen in den einzelnen Pixeln des Pixelarrays kann unter bestimmten Umständen gestört sein und führt zu einem Fehlverhalten der einzelnen Pixel und im Ergebnis zu einem fehlerhaften Auslesen der Bild- bzw. Tiefeninformationen aus dem Pixelarray, die nicht notwendigerweise von einer nachfolgenden Bildverarbeitung oder Auswertung erkannt werden.The global activation of the switches or functions in the individual pixels of the pixel array can be disturbed under certain circumstances and leads to incorrect behavior of the individual pixels and, as a result, to an incorrect reading of the image or depth information from the pixel array, which is not necessarily caused by a subsequent image processing or evaluation can be recognized.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit der Pixelinformationen zu verbessern.The object of the invention is to improve the reliability of the pixel information.
Die Aufgabe wird vorteilhaft durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is advantageously achieved by the independent claims.
Vorteilhaft ist ein Halbleiterbauelement mit einem Pixelarray vorgesehen, das für eine globale Ansteuerung der Pixel des Pixelarrays Schaltsignalleitungen aufweist, wobei die Schaltsignalleitungen, die einer bestimmten globalen Ansteuerungsfunktion zugeordnet sind, auf einer Ausgangsseite des Pixelarrays mit einer Vergleichslogik verbunden sind. Durch dieses Vorgehen wird sichergestellt, dass Fehler der globalen Ansteuerung oder im Pixelarray sicher erkannt werden.A semiconductor component with a pixel array is advantageously provided, which has switching signal lines for global control of the pixels of the pixel array, the switching signal lines, which are assigned to a specific global control function, being connected to comparison logic on an output side of the pixel array. This procedure ensures that errors in the global control or in the pixel array are reliably detected.
Bevorzugt ist die Vergleichslogik derart ausgebildet ist, dass ein Fehlersignal generiert wird, wenn die Ausgänge der Schaltsignalleitungen unterschiedliche Schaltsignale aufweisen, wobei in einer typischen Ausführungsform die Vergleichslogik mindestens ein Logikgatter und/oder mindestens ein invertierendes Logikgatter aufweist.The comparison logic is preferably designed such that an error signal is generated if the outputs of the switching signal lines have different switching signals, in a typical embodiment the comparison logic having at least one logic gate and / or at least one inverting logic gate.
Vorzugsweise ist die Vergleichslogik aus mindestens einem UND-Gatter, einem ODER-Gatter und einem XOR-Gatter ausgebildet, wobei die Eingänge des UND-Gatters und des ODER-Gatters mit den Schaltsignalleitungsausgängen und die beiden Eingänge des XOR-Gatters mit den Ausgängen des UND-Gatters und des ODER-Gatters verbunden sind. Ein derartiger Aufbau erlaubt es, immer dann ein Fehlersignal zu signalisieren, wenn die auf die Eingänge der Vergleichslogik geführten Signalleitungen einer Ansteuerungsart unterschiedliche und somit gestörte Signale aufweisen.The comparison logic is preferably formed from at least one AND gate, an OR gate and an XOR gate, the inputs of the AND gate and the OR gate with the switching signal line outputs and the two inputs of the XOR gate with the outputs of the AND Gate and the OR gate are connected. Such a construction allows an error signal to be signaled whenever the signal lines of one type of control led to the inputs of the comparison logic have different and thus disturbed signals.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ein Testmodul vorgesehen, das derart mit dem Pixelarray und/oder dem Vergleichsmodul verschaltet ist, dass in einem Testmodus am Eingang der Vergleichslogik Testsignale anliegen. So ist es vorteilhaft möglich, die Funktionsfähigkeit der Vergleichslogik zu überprüfen und die Sicherheit der Überwachung weiter zu erhöhen.In a further preferred embodiment, a test module is provided which is connected to the pixel array and / or the comparison module such that test signals are present in a test mode at the input of the comparison logic. It is thus advantageously possible to check the functionality of the comparison logic and to further increase the security of the monitoring.
Vorzugsweise ist am Eingang oder am Ausgang des Pixelarrays ein Signalmanipulator angeordnet, über den das Testmodul Signale im Signalleitungspfad einbringen kann. Über den Signalmanipulator können in einfacher Art und Weise unterschiedliche Testsignale in das zu überwachende System eingebracht werden, die am Ausgang der Vergleichslogik bestimmte Signale stimulieren.A signal manipulator is preferably arranged at the input or output of the pixel array, via which the test module can introduce signals in the signal line path. Different test signals that stimulate certain signals at the output of the comparison logic can be introduced into the system to be monitored in a simple manner via the signal manipulator.
Ebenso vorteilhaft ist ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Halbleiterbauelements vorgesehen, beim dem zunächst ein Schaltsignal für eine globale Ansteuerung des Pixelarrays generiert wird, gefolgt von einer Erfassung und einem Vergleich der Schaltsignale einer Ansteuerungsfunktion auf mehreren Schaltsignalleitungen an einer Ausgangsseite des Pixelarrays, um dann ein Fehlersignal zu erzeugen und eine Fehlerreaktion einzuleiten, wenn die erfassten und verglichenen Schaltsignale ungleich sind.A method for operating the above-mentioned semiconductor component is also advantageously provided, in which a switching signal for global control of the pixel array is first generated, followed by detection and comparison of the switching signals of a control function on a plurality of switching signal lines on an output side of the pixel array, and then a Generate an error signal and initiate an error response if the detected and compared switching signals are unequal.
In einer weiteren Verfahrensausgestaltung mit einem Testmodul ist es vorgesehen, dass in einem Testmodus Testsignale an mindestens einem Eingang eines Logikgatters gelegt werden, wobei die Testsignale so erzeugt werden, dass am Ausgang des Logikgatters bestimmte Signale zu erwarten sind. Weicht das Signal am Ausgang vom erwarteten Signal ab, wird eine fehlerhafte Vergleichslogik signalisiert.In a further embodiment of the method with a test module, it is provided that test signals are applied to at least one input of a logic gate in a test mode, the test signals being generated in such a way that at the output certain signals are to be expected from the logic gate. If the signal at the output deviates from the expected signal, an incorrect comparison logic is signaled.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
-
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte globale Ansteuerung eines Pixels in einem Pixelarray, -
2 eine erfindungsgemäße Überwachung einer globalen Ansteuerung, -
3 eine mögliche Verschaltung einer Vergleichslogik, -
4 eine Vergleichslogik mit Testeingängen, -
5 eine Anordnung mit einem Testmodul und ein Signalmanipulator, -
6 eine Multiplexeranordnung als Signalmanipulator am Signalausgang des Pixelarrays, -
7 eine Multiplexeranordnung am Signaleingang des Pixelarrays, -
8 eine Vergleichslogik mit einem Gesamtfehler- und Diagnoseausgang, -
9 eine Multiplexeranordnung mit einer gemeinsamen Busleitung.
-
1 a global control of a pixel in a pixel array known from the prior art, -
2 monitoring of a global control according to the invention, -
3 a possible interconnection of a comparison logic, -
4 a comparison logic with test inputs, -
5 an arrangement with a test module and a signal manipulator, -
6 a multiplexer arrangement as a signal manipulator at the signal output of the pixel array, -
7 a multiplexer arrangement at the signal input of the pixel array, -
8th a comparison logic with an overall error and diagnostic output, -
9 a multiplexer arrangement with a common bus line.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same reference symbols designate the same or comparable components.
Die Photodiode
Für die Ansteuerung der Reset- und Hold-Schalter
Innerhalb des Pixelarrays
Die Vergleichslogik
In einer möglichen Ausführungsform könnte der Schaltsignaltreiber
Die Ausgänge
In der ersten Logikgattergruppe
In einer weiteren bevorzugten Variante kann es vorgesehen sein, die zusätzlichen Eingänge jeweils direkt mit dem antreibenden Reset- bzw. Hold-Signal des Schaltsignaltreibers
Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Vergleichslogik
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Vorgehen nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die Signalleitung nicht nur zeilenweise, sondern auch spaltenweise geführt werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Signalleitungen Gruppen von Pixeln ansteuern und eine Ausgangsleitung für diese Gruppe von Pixeln nach außen geführt wird. Ebenso ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, dass die Signalleitungen am gegenüberliegenden Ende des Pixelarrays nach außen geführt werden. Die Ausgänge der Signalleitungen können ggf. auch an anderen Seiten des Pixelarrays nach außen geführt werden und insbesondere über eine Pixelzeile hin und über eine nachfolgende Pixelzeile zurückgeführt werden, so dass Ein- und Ausgang der Signalleitung auf einer Seite liegen.Of course, the procedure according to the invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, the signal line can be routed not only in rows, but also in columns. It is also conceivable that the signal lines drive groups of pixels and an output line for this group of pixels is led to the outside. Likewise, the invention is not limited to the fact that the signal lines are led to the outside at the opposite end of the pixel array. The outputs of the signal lines can optionally also be routed to the outside on other sides of the pixel array and in particular can be fed back over one pixel line and over a subsequent pixel line, so that the input and output of the signal line lie on one side.
Auch kann die Vergleichslogik mit anderen Gatter-Strukturen aufgebaut werden, insbesondere ist es auch denkbar, die Vergleichslogik als programmierbaren Baustein aufzubauen und die Fehlerüberwachung mittels Programmcode durchzuführen.The comparison logic can also be set up with other gate structures, in particular it is also conceivable to set up the comparison logic as a programmable module and to carry out the error monitoring by means of program code.
Grundsätzlich kann der Kerngedanke der Idee wie folgt zusammengefasst werden:
- Alle Pixel einer Zeile oder Spalte des Pixelarrays
200 werden für eine globale Ansteuerung durch einenTreiber 100 gesteuert. Ein Kurzschluss innerhalb des Pixelarrays zu einer Versorgungsspannung wirkt sich auf alle Pixel der Zeile bzw. der entsprechenden Spalte aus. Eine Unterbrechung des Signals wirkt sich vor allem auf alle Pixel der Zeile bzw. Spalte aus, die vom Treiber aus gesehen der Unterbrechung nachfolgen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, das Signal nicht nur von einer Seite indas Pixelarray 200 einzutreiben, sondern dieSignalleitungen 210 ,211 an der gegenüberliegenden Seite desPixelarrays 200 herauszuführen, sodass alle eventuell vorhandenen Fehler auf der Signalleitung210.1 - .4 ,211.1 - .4 insbesondere Unterbrechung, auf derAusgangsseite 220 ,221 detektierbar sind.
- All pixels of a row or column of the
pixel array 200 are used for global control by adriver 100 controlled. A short circuit within the pixel array to a supply voltage affects all pixels of the row or the corresponding column. An interruption in the signal affects above all all pixels in the row or column that follow the interruption from the driver's point of view. According to the invention, it is provided that the signal not only from one side into thepixel array 200 drive in, but the signal lines210 .211 on the opposite side of thepixel array 200 lead out, so that any possible errors on the signal line210.1 - .4 .211.1 - .4 especially interruption, on theexit side 220 .221 are detectable.
Durch eine ODER- und einer parallelen UND-Verknüpfung aller gleichartigen digitalen Signalausgänge auf der gegenüberliegenden Seite bzw. Ausgangsseite kann überprüft werden, ob alle Signale die gleiche Information tragen.An OR and a parallel AND operation of all similar digital signal outputs on the opposite side or output side can be used to check whether all signals carry the same information.
Die logischen Verknüpfungen aller Signalleitungsausgänge können als Baum, wired-ODER / -UND-Verknüpfung oder entsprechend ausgeführt werden. Durch die UND-Verknüpfung wird überprüft, ob alle Signale gesetzt sind. Durch die ODER-Verknüpfung wird überprüft, ob mindestens ein Signal gesetzt ist. Nur wenn beide Überprüfungen das gleiche Ergebnis liefern ist das System integer, andernfalls ist von einem Fehler auszugehen. Der Vergleich, ob beide Signale gleich sind, lässt sich vorzugsweise durch ein XOR-Gatter durchführen.The logical links of all signal line outputs can be implemented as a tree, wired-OR / -AND link or accordingly. The AND link checks whether all signals are set. The OR link checks whether at least one signal is set. The system is only integral if both checks deliver the same result, otherwise an error can be assumed. The comparison of whether the two signals are the same can preferably be carried out using an XOR gate.
Zur Überprüfung der Vergleichslogik
Für jedes weitere globale Ansteuersignal können weitere Logik-Gatter vorgesehen sein.Additional logic gates can be provided for each additional global control signal.
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Owner name: PMDTECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: PMD TECHNOLOGIE GMBH, 57076 SIEGEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHUHMANN, JOERG, DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT., DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: PMDTECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: PMDTECHNOLOGIES AG, 57076 SIEGEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHUHMANN, JOERG, DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT., DE |
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