JP2008054256A - Analog/digital converter and imaging circuit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積分型のアナログデジタル変換器およびそれを用いた撮像回路に関する。 The present invention relates to an integral type analog-digital converter and an imaging circuit using the same.
デジタルスチルカメラやデジタルムービーカメラが広く普及してきている。それらの画素数は年々増加し、高精細な画像を手軽に撮像できるようになってきている。このようなデジタルカメラでは、光電変換して得られたアナログ信号をデジタル信号に変換する必要がある。 Digital still cameras and digital movie cameras have become widespread. The number of pixels has increased year by year, and it has become possible to easily capture high-definition images. In such a digital camera, it is necessary to convert an analog signal obtained by photoelectric conversion into a digital signal.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどで撮像されたアナログ信号をデジタル信号に変換する手法として、シングルスロープ型のアナログデジタル変換器アレイを用いて、列単位で並列にデジタル信号に変換する手法が提案されている。この手法は、列ごとに配置された複数のアナログデジタル変換器に同じ参照信号を供給すればよいことから、参照信号を生成する回路を共有化することができ、回路面積を小さくすることができる。 As a method of converting an analog signal captured by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor into a digital signal, there is a method of converting it into a digital signal in parallel on a column basis using a single slope type analog-digital converter array. Proposed. In this method, since the same reference signal only needs to be supplied to a plurality of analog-digital converters arranged for each column, the circuit for generating the reference signal can be shared, and the circuit area can be reduced. .
シングルスロープ型のアナログデジタル変換器は、フラッシュ型などと比較し、小面積化が容易である点以外にも、高精度、低消費電力といった長所がある。特許文献1は、シングルスロープ型のアナログデジタル変換器の構成を開示する。
しかしながら、シングルスロープ型のアナログデジタル変換器は、フラッシュ型と異なり、分解能が増加するにつれ変換速度が遅くなってしまう。近年、様々な分野で高分解能化が要求されており、一方、高速変換への要求も益々強くなってきている。上述したデジタルカメラの分野では、高分解能化に加え、画素数が増加する傾向にあり、変換速度のさらなる向上が要求されている。 However, unlike the flash type, the single slope type analog-digital converter has a lower conversion speed as the resolution increases. In recent years, high resolution has been demanded in various fields, and on the other hand, the demand for high-speed conversion has become increasingly strong. In the above-mentioned digital camera field, in addition to increasing the resolution, the number of pixels tends to increase, and further improvement in conversion speed is required.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、回路面積の増大を抑制しつつ、変換速度を向上させることができるアナログデジタル変換器およびそれを用いた撮像回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an analog-digital converter capable of improving the conversion speed while suppressing an increase in circuit area and an imaging circuit using the same.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアナログデジタル変換器は、デジタル信号に変換すべきアナログ信号の入力電圧範囲を分割した第1分解能より粗い第2分解能に対応したステップで、信号レベルが順次変化していく参照信号を生成する参照信号生成回路と、アナログ信号と参照信号生成回路により生成された参照信号とを比較する比較回路と、比較回路による比較結果が変化するまでの時間に応じて、第2分解能を持つデジタル信号を生成するデジタル信号生成回路と、を備える。参照信号生成回路は、比較回路の比較結果が変化すると、デジタル信号生成回路に保持されているデジタル信号の分解能を第1分解能に近づけるため、別の参照信号を比較回路に供給し、デジタル信号生成回路は、比較回路による別の参照信号との比較結果に応じて、第2分解能を持つデジタル信号を第1分解能を持つデジタル信号に補正する。 In order to solve the above problems, an analog-digital converter according to an aspect of the present invention includes a step corresponding to a second resolution coarser than a first resolution obtained by dividing an input voltage range of an analog signal to be converted into a digital signal. A reference signal generation circuit that generates a reference signal whose level changes sequentially, a comparison circuit that compares an analog signal with a reference signal generated by the reference signal generation circuit, and a time until a comparison result by the comparison circuit changes And a digital signal generation circuit for generating a digital signal having the second resolution. When the comparison result of the comparison circuit changes, the reference signal generation circuit supplies another reference signal to the comparison circuit in order to bring the resolution of the digital signal held in the digital signal generation circuit close to the first resolution, thereby generating the digital signal. The circuit corrects the digital signal having the second resolution to the digital signal having the first resolution in accordance with a comparison result with another reference signal by the comparison circuit.
「参照信号生成回路」は、第1分解能で量子化するための別の参照信号を生成してもよい。「参照信号生成回路」は、量子化幅を第1分解能まで段階的に狭めていくための別の参照信号を順次生成し、比較回路に順次供給してもよい。例えば、第2分解能より細かく第1分解能より粗い分解能で量子化するための別の参照信号を生成して比較回路に供給し、次に第1分解能で量子化するための別の参照信号を生成して比較回路に供給してもよい。「デジタル信号生成回路」は、比較回路による、第1分解能で量子化するための別の参照信号との比較結果に応じて、最下位ビットの値を決定してもよい。 The “reference signal generation circuit” may generate another reference signal for quantization with the first resolution. The “reference signal generation circuit” may sequentially generate other reference signals for gradually reducing the quantization width to the first resolution and sequentially supply them to the comparison circuit. For example, another reference signal for quantization with a resolution finer than the second resolution and coarser than the first resolution is generated and supplied to the comparison circuit, and then another reference signal for quantization with the first resolution is generated. Then, it may be supplied to the comparison circuit. The “digital signal generation circuit” may determine the value of the least significant bit according to a comparison result with another reference signal for quantization at the first resolution by the comparison circuit.
この態様によると、第1分解能に対応するステップで信号レベルが順次変化していく参照信号を用いた場合と比較し、変換速度を向上させることができる。また、比較回路を増やす必要がないため、回路面積の増大も限定的である。 According to this aspect, it is possible to improve the conversion speed as compared with the case of using the reference signal whose signal level sequentially changes in the step corresponding to the first resolution. Further, since there is no need to increase the number of comparison circuits, the increase in circuit area is also limited.
参照信号生成回路は、カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、第2分解能に対応したステップで信号レベルが順次変化していく参照信号を生成する第1デジタルアナログ変換回路と、カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、参照信号に対して、第1分解能の量子化幅に相当する電圧分ずれた信号を別の参照信号として生成する第2デジタルアナログ変換回路と、を含んでもよい。これによると、複数種類の参照信号を容易に生成することができる。 The reference signal generation circuit receives a count value that is counted up or down, and generates a reference signal in which a signal level sequentially changes in steps corresponding to the second resolution, and a count up Or a second digital-to-analog converter circuit that receives a count value that is counted down and generates a signal that is shifted by a voltage corresponding to the quantization width of the first resolution as another reference signal with respect to the reference signal. But you can. According to this, a plurality of types of reference signals can be easily generated.
参照信号生成回路は、カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、第2分解能に対応したステップで信号レベルが順次変化していく参照信号を生成する第1デジタルアナログ変換回路と、第1デジタルアナログ変換回路の出力信号を、第1分解能の量子化幅に相当する電圧分レベルシフトさせて、別の参照信号を生成するレベルシフタと、を含んでもよい。これによると、デジタルアナログ変換回路を複数使用することによる特性のバラツキの影響を低減することができる。 The reference signal generation circuit receives a count value that is counted up or down, and generates a reference signal in which a signal level sequentially changes in steps corresponding to the second resolution, and a first digital-analog conversion circuit, A level shifter that shifts the level of the output signal of the digital-analog conversion circuit by a voltage corresponding to the quantization width of the first resolution to generate another reference signal may be included. According to this, it is possible to reduce the influence of characteristic variation caused by using a plurality of digital-analog conversion circuits.
比較回路は、複数設けられ、複数系統で入力されるアナログ信号を並列に比較し、参照信号生成回路は、複数設けられた比較回路で共有化されてもよい。これによると、参照信号生成回路を共用化することにより、回路面積の増大を抑制することができる。 A plurality of comparison circuits may be provided to compare analog signals input in a plurality of systems in parallel, and the reference signal generation circuit may be shared by the plurality of comparison circuits provided. According to this, an increase in circuit area can be suppressed by sharing the reference signal generation circuit.
本発明の別の態様は、アナログデジタル変換器である。このアナログデジタル変換器は、デジタル信号に変換すべきアナログ信号の入力電圧範囲を分割した第1分解能より粗い第2分解能に対応するステップで信号レベルが順次変化していく第1参照信号と、第2分解能で変換されたデジタル信号の分解能を第1分解能にするための第2参照信号を生成する参照信号生成回路と、アナログ信号と参照信号生成回路により生成された第1参照信号とを比較する第1比較回路と、アナログ信号と参照信号生成回路により生成された第2参照信号とを比較する第2比較回路と、第1比較回路による比較結果が変化するまでの時間に応じて、第2分解能を持つデジタル信号を生成し、第2比較回路による比較結果に応じて、第1分解能を持つデジタル信号に補正するデジタル信号生成回路と、を備える。 Another aspect of the present invention is an analog-digital converter. The analog-to-digital converter includes a first reference signal whose signal level sequentially changes in steps corresponding to a second resolution coarser than the first resolution obtained by dividing the input voltage range of the analog signal to be converted into a digital signal, A reference signal generation circuit that generates a second reference signal for setting the resolution of a digital signal converted at two resolutions to the first resolution is compared with an analog signal and the first reference signal generated by the reference signal generation circuit. According to the first comparison circuit, the second comparison circuit that compares the analog signal and the second reference signal generated by the reference signal generation circuit, and the time until the comparison result by the first comparison circuit changes, the second comparison signal A digital signal generation circuit that generates a digital signal having a resolution and corrects the digital signal to a digital signal having the first resolution in accordance with a comparison result by the second comparison circuit.
この態様によると、第2比較回路が、変換すべきアナログ信号と第2参照信号とを比較している間、第1比較回路は次の変換動作を行うことができるため、変換速度をさらに向上させることができる。 According to this aspect, while the second comparison circuit compares the analog signal to be converted with the second reference signal, the first comparison circuit can perform the next conversion operation, thereby further improving the conversion speed. Can be made.
本発明のさらに別の態様は、撮像回路である。この撮像回路は、被写体からの光を電気信号に変換するイメージセンサと、イメージセンサの出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する上述した態様のアナログデジタル変換器と、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is an imaging circuit. This imaging circuit includes an image sensor that converts light from a subject into an electrical signal, and the analog-digital converter of the above-described aspect that converts an analog signal output from the image sensor into a digital signal.
この態様によると、高速変換が可能でありながら、回路面積が抑制された撮像回路を実現することができる。 According to this aspect, it is possible to realize an imaging circuit in which the circuit area is suppressed while high-speed conversion is possible.
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those in which the constituent elements and expressions of the present invention are mutually replaced between methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、回路面積の増大を抑制しつつ、変換速度を向上させることができる。 According to the present invention, the conversion speed can be improved while suppressing an increase in circuit area.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1におけるアナログデジタル変換器(以下、AD変換器と表記する。)100の構成を示す。AD変換器100は、比較回路CP、第1デジタルアナログ変換回路11(図中、DAC1と表記する。)、第2デジタルアナログ変換回路12(図中、DAC2と表記する。)、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第1カウンタ20、第2カウンタ30およびクロック生成部40を備える。第1デジタルアナログ変換回路(以下、DA変換回路と表記する。)11、第2DA変換回路12、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2および第1カウンタ20は、比較回路CPに供給する参照信号を生成する参照信号生成回路として機能する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of an analog-digital converter (hereinafter referred to as an AD converter) 100 according to
比較回路CPは、デジタル信号に変換すべき対象の入力アナログ信号Vinの電圧レベルと、第1DA変換回路11または第2DA変換回路12から供給される参照信号の電圧レベルとを比較する。その比較結果を制御信号として第2カウンタ30に出力する。当該制御信号は2値信号で与えられる。例えば、比較回路CPは、入力アナログ信号Vinが上記参照信号未満の場合、ローレベル信号を出力し、上記参照信号以上の場合、ハイレベル信号を出力する。
The comparison circuit CP compares the voltage level of the input analog signal Vin to be converted into a digital signal with the voltage level of the reference signal supplied from the first
クロック生成部40は、所定の速度のクロック信号を生成し、第1カウンタ20および第2カウンタ30に供給する。第1カウンタ20は、クロック生成部40から供給されるクロック信号に同期して、零からカウントアップしていく。第1カウンタ20は、カウント値をデジタル信号で第1DA変換回路11および第2DA変換回路12に供給する。
The
第1DA変換回路11は、第1カウンタ20から供給されるカウント値をアナログ信号に変換し、第1参照信号として第1スイッチSW1を介して比較回路CPに供給する。第2DA変換回路12は、第1カウンタ20から供給されるカウント値をアナログ信号に変換し、第2参照信号として第2スイッチSW2を介して比較回路CPに供給する。第1スイッチSW1および第2スイッチSW2は、選択的にオンオフされる。
The first
第2カウンタ30は、クロック生成部40から供給されるクロック信号に同期して、零からカウントアップしていく。第2カウンタ30は、比較回路CPからの制御信号により制御され、当該制御信号により指示された時点のカウント値または調整されたカウント値を、本AD変換器100の出力デジタル信号Voutとする。よって、第2カウンタ30は、変換デジタル値を生成するデジタル信号生成回路として機能する。
The
次に、実施形態1におけるAD変換器100の動作について説明する。以下、入力アナログ信号Vinを4ビットのデジタル信号に変換する例で説明する。4ビットのデジタル信号に変換する場合、入力アナログ信号Vinのフルスケールレンジすなわち全入力電圧範囲を2^4=16分割する必要がある。よって、4ビットのデジタル信号に変換するために、本AD変換器100が16の分解能を持つことになる。分解能は、量子数や1LSB(Least Significant Bit)とも表される。1LSB電圧とは、設定された分解能で区別可能な最小アナログ電圧、すなわち量子化幅に相当する電圧を指す。
Next, the operation of the
図2(a)−(b)は、実施形態1における第1参照信号および第2参照信号を示す図である。図2(a)は、第1DA変換回路11の出力電圧を示し、図2(b)は、第2DA変換回路12の出力電圧を示す。まず、AD変換器100によるAD変換動作は、第1スイッチSW1がオン、第2スイッチSW2がオフの状態から始まる。第1DA変換回路11は、1クロックCLKごとに2LSB分の電圧が上昇する信号を第1参照信号として、比較回路CPに供給する。当該第1参照信号は、ランプ波状の信号でもよいし、線形の信号でもよい。クロックCLKに同期して参照電圧レベルが2LSB分上昇しくものであれば、どのような波形でもよい。
FIGS. 2A to 2B are diagrams illustrating the first reference signal and the second reference signal in the first embodiment. FIG. 2A shows the output voltage of the first
1クロックごとに2LSB、変化する信号を生成するためには、クロック生成部40からクロックCLKを供給されるたびに第1カウンタ20が2ずつカウントアップするように設計すればよい。また、クロック生成部40からクロックCLKを供給されるたびに第1カウンタ20が1ずつカウントアップする構成の場合、第1DA変換回路11は、第1カウンタ20からの入力を2倍にして出力すればよい。
In order to generate a signal that changes by 2 LSB every clock, the
比較回路CPは、第1DA変換回路11から供給される第1参照信号と、入力アナログ信号Vinとを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第1参照信号の電圧レベルより高い間は、ローレベルの信号を出力する。第1参照信号の電圧レベルが入力アナログ信号Vinの電圧レベルと実質的に等しい、または超えた時点で出力信号を反転させて、ローレベルの信号を出力する。この時点では、所望の分解能に対して半分の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
The comparison circuit CP compares the first reference signal supplied from the first
比較回路CPの出力の反転に同期して、第1スイッチSW1がオフに第2スイッチSW2がオンに切り替えられる。第2DA変換回路12も、1クロックCLKごとに2LSB分の電圧が上昇する信号、すなわち第1参照信号と同様の波形を持つ信号を第2参照信号として、比較回路CPに供給する。
In synchronization with the inversion of the output of the comparison circuit CP, the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on. The second
第2参照信号は、第1参照信号と比較し、1LSB分電圧レベルが低く、1クロック遅延した波形を描く。第2参照信号を生成するために、第1カウンタ20は、2ずつカウントアップしていくカウント値から1、減算した値を、第1DA変換回路11より1クロック遅延させたタイミングで第2DA変換回路12に供給する。第2DA変換回路12は、第1DA変換回路11より1LSB分低い電圧レベルの信号を生成することができる。また、後述するように第1DA変換回路11の出力信号を1LSB分、レベルシフトさせて生成してもよい。
Compared with the first reference signal, the second reference signal has a voltage level lower by 1 LSB and draws a waveform delayed by one clock. In order to generate the second reference signal, the
比較回路CPは、出力が反転した次のクロックタイミングで入力アナログ信号Vinと第2DA変換回路12から供給される第2参照信号とを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、ハイレベルの信号を出力する。第2参照信号の電圧レベルより低い場合、ローレベルの信号を出力する。
The comparison circuit CP compares the input analog signal Vin with the second reference signal supplied from the second
第2カウンタ30は、比較回路CPからの制御信号がローレベルの間は、第1カウンタ20と同期して2ずつカウントアップし、当該制御信号がハイレベルに変化した時点でカウントアップを停止する。次のクロックで入力される制御信号がハイレベルの場合、そのまま保持しているカウント値を本AD変換器100の出力デジタル信号Voutとして出力する。次のクロックで入力される制御信号がローレベルの場合、保持しているカウント値を1、減算した値を出力デジタル信号Voutとして出力する。この時点で、所望の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
The
実施形態1におけるAD変換器100の変換時間は、下記式1で表される。
変換時間=T×ステップ数(2n−1+1) ・・・(式1)
Tは、2ビットの変換に対応する単位ステップの変換に要する時間を示し、一般的に比較回路CPの速度に依存する。なお、最後の変換ステップは、1ビットの変換に対応する。2nは分解能を示す。2n−1は所望の分解能に対して半分の分解能を示す。
The conversion time of the
Conversion time = T × number of steps (2 n−1 +1) (Equation 1)
T indicates the time required for conversion of a unit step corresponding to 2-bit conversion, and generally depends on the speed of the comparison circuit CP. The last conversion step corresponds to 1-bit conversion. 2 n indicates the resolution. 2 n-1 indicates half of the desired resolution.
(比較例)
図3は、比較例におけるAD変換器200の構成を示す。比較例におけるAD変換器200は、一般にシングルスコープ型と称される。比較例におけるAD変換器200の構成は、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同じ部分があり、同じ部分の構成要素には、図1と同一符号を付している。以下、実施形態1におけるAD変換器100との相違点について説明する。
(Comparative example)
FIG. 3 shows a configuration of the
比較例におけるAD変換器200は、参照信号生成回路に含まれるDA変換回路10が一つであり、比較回路CPに供給される参照信号が1種類しか生成されない。よって、複数の参照信号を切り替えるための第1スイッチSW1および第2スイッチSW2は設けられない。
The
次に、比較例におけるAD変換器200の動作について説明する。
図4は、比較例における参照信号を示す図である。DA変換回路10は、1クロックCLKごとに1LSB分の電圧が上昇する信号を参照信号として、比較回路CPに供給する。1クロックごとに1LSB、変化する信号を生成するためには、クロック生成部40からクロックCLKを供給されるたびに第1カウンタ20が1ずつカウントアップするように設計すればよい。
Next, the operation of the
FIG. 4 is a diagram illustrating a reference signal in the comparative example. The
比較回路CPは、DA変換回路10から供給される参照信号と、入力アナログ信号Vinとを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが参照信号の電圧レベルより高い間は、ローレベルの信号を出力する。参照信号の電圧レベルが入力アナログ信号Vinの電圧レベルと実質的に等しい、または超えた時点で出力信号を反転させて、ローレベルの信号を出力する。
The comparison circuit CP compares the reference signal supplied from the
第2カウンタ30は、比較回路CPからの制御信号がローレベルの間は、第1カウンタ20と同期して1ずつカウントアップし、当該制御信号がハイレベルに変化した時点でカウントアップを停止する。その時点で保持しているカウント値を本AD変換器200の出力デジタル信号Voutとして出力する。この時点で、所望の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
The
比較例におけるAD変換器200の変換時間は、下記式2で表される。
変換時間=T×ステップ数(2n) ・・・(式2)
Tは1ビットの変換に対応する単位ステップの変換に要する時間を示し、一般的に比較回路CPの速度に依存する。2nは分解能を示す。
The conversion time of the
Conversion time = T × number of steps (2 n ) (Formula 2)
T indicates the time required for conversion of a unit step corresponding to conversion of 1 bit, and generally depends on the speed of the comparison circuit CP. 2 n indicates the resolution.
以上説明したように実施形態1によれば、回路面積の増大を抑制しつつ、変換速度を向上させることができる。上記式2から分かるように、シングルスロープ型のAD変換器は、分解能が大きくなるにつれ変換速度が遅くなり、変換時間が長くなってしまう。これに対し、実施形態1におけるAD変換器100は、比較例におけるAD変換器200と比較して、変換時間を約半減することができる。しかも、フラッシュ型のように多数の比較回路を設ける必要もなく、比較例におけるAD変換器200と比較しても、回路面積の増大は限定的なものである。また、多数の比較回路を使用すると、比較回路間の特性のバラツキにより変換精度が低下する場合がある。この点、実施形態1におけるAD変換器100は、単一の比較回路を使用して変換しているため、そのような特性のバラツキの影響を受けることがなく変換精度が高い。
As described above, according to the first embodiment, the conversion speed can be improved while suppressing an increase in circuit area. As can be seen from
(実施形態2)
図5は、本発明の実施形態2におけるAD変換器300の構成を示す。実施形態2におけるAD変換器300の構成は、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同じ部分があり、同じ部分の構成要素には、図1と同一符号を付している。以下、実施形態1におけるAD変換器100との相違点について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a configuration of the
実施形態2におけるAD変換器200の参照信号生成回路は、第1DA変換回路11、第2DA変換回路12、第3DA変換回路13および第4DA変換回路14の4つのDA変換回路を含む。よって、比較回路CPに供給される参照信号が4種類生成される。それに対応して、4種類の参照信号からいずれか一つを選択して比較回路CPに供給するためのスイッチも、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3、第4スイッチSW4と4つ設けられる。
The reference signal generation circuit of the
次に、実施形態2におけるAD変換器300の動作について説明する。
図6(a)−(b)は、実施形態2における第1参照信号および第2参照信号を示す図である。図6(a)は、第1DA変換回路11の出力電圧を示し、図6(b)は、第2DA変換回路12の出力電圧を示す。まず、AD変換器100によるAD変換動作は、第1スイッチSW1がオン、第2スイッチSW2がオフ、第3スイッチSW3がオフ、第4スイッチSW4がオフの状態から始まる。第1DA変換回路11は、1クロックCLKごとに3LSB分の電圧が上昇する信号を第1参照信号として、比較回路CPに供給する。
Next, the operation of the
FIGS. 6A to 6B are diagrams illustrating the first reference signal and the second reference signal in the second embodiment. FIG. 6A shows the output voltage of the first
比較回路CPは、第1DA変換回路11から供給される第1参照信号の電圧レベルと、入力アナログ信号Vinの電圧レベルとを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第1参照信号の電圧レベルより高い間は、ローレベルの信号を出力する。第1参照信号の電圧レベルが入力アナログ信号Vinの電圧レベルと実質的に等しい、または超えた時点で出力信号を反転させて、ローレベルの信号を出力する。この時点では、所望の分解能に対して1/4の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
The comparison circuit CP compares the voltage level of the first reference signal supplied from the first
比較回路CPの出力の反転に同期して、第1スイッチSW1がオフ、第2スイッチSW2がオン、第3スイッチSW3がオフ、第4スイッチSW4がオフの状態に遷移する。第2DA変換回路12も、1クロックCLKごとに3LSB分の電圧が上昇する信号を第2参照信号として、比較回路CPに供給する。
In synchronization with the inversion of the output of the comparison circuit CP, the first switch SW1 is turned off, the second switch SW2 is turned on, the third switch SW3 is turned off, and the fourth switch SW4 is turned off. The second
第2参照信号は、第1参照信号と比較し、2LSB分電圧レベルが低く、1クロック遅延した波形を描く。第2参照信号を生成するために、第1カウンタ20は、4ずつカウントアップしていくカウント値から2、減算した値を、第1DA変換回路11より1クロック遅延させたタイミングで第2DA変換回路12に供給する。第2DA変換回路12は、第1DA変換回路11より2LSB分低い電圧レベルの信号を生成することができる。また、後述するように第1DA変換回路11の出力信号を2LSB分、レベルシフトさせて生成してもよい。
Compared with the first reference signal, the second reference signal has a low 2LSB voltage level and draws a waveform delayed by one clock. In order to generate the second reference signal, the
比較回路CPは、出力が反転した次のクロックタイミングで入力アナログ信号Vinと第2DA変換回路12から供給される第2参照信号とを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、ハイレベルの信号を出力する。第2参照信号の電圧レベルより低い場合、ローレベルの信号を出力する。
The comparison circuit CP compares the input analog signal Vin with the second reference signal supplied from the second
第2カウンタ30は、比較回路CPからの制御信号がローレベルの間は、第1カウンタ20と同期して4づつカウントアップし、当該制御信号がハイレベルに変化した時点でカウントアップを停止する。次のクロックで入力される制御信号がハイレベルの場合、そのままカウント値を保持し、ローレベルの場合、保持しているカウント値から2、減算する。この時点で、所望の分解能に対して半分の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
The
上述したように、比較回路CPによる入力アナログ信号Vinと第2DA変換回路12から供給される第2参照信号との比較の結果、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、ハイレベルの信号を出力する。この場合、その出力に対応して、第1スイッチSW1がオフ、第2スイッチSW2がオフ、第3スイッチSW3がオン、第4スイッチSW4がオフの状態に遷移する。一方、上記比較の結果、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより低い場合、ローレベルの信号を出力する。この場合、その出力に対応して、第1スイッチSW1がオフ、第2スイッチSW2がオフ、第3スイッチSW3がオフ、第4スイッチSW4がオンの状態に遷移する。
As described above, as a result of comparison between the input analog signal Vin by the comparison circuit CP and the second reference signal supplied from the second
図7(a)−(b)は、実施形態2における第3参照信号および第4参照信号を示す図である。図7(a)は、第3DA変換回路13の出力電圧を示し、図7(b)は、第4DA変換回路14の出力電圧を示す。比較回路CPは、上記比較の結果、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、次のクロックタイミングで第3DA変換回路13から供給される第3参照信号の電圧レベルと、入力アナログ信号Vinの電圧レベルとを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第3参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、ハイレベルの信号を出力する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第3参照信号の電圧レベルより低い場合、ローレベルの信号を出力する。
FIGS. 7A to 7B are diagrams illustrating the third reference signal and the fourth reference signal in the second embodiment. FIG. 7A shows the output voltage of the third DA converter circuit 13, and FIG. 7B shows the output voltage of the fourth
第3参照信号は、第1参照信号と比較し、1LSB分電圧レベルが低く、2クロック遅延した波形を描く。第2参照信号と比較すると、1LSB分電圧レベルが高く、1クロック遅延した波形を描く。 The third reference signal has a voltage level lower by 1 LSB than the first reference signal, and draws a waveform delayed by two clocks. Compared with the second reference signal, the voltage level is higher by 1 LSB and a waveform delayed by one clock is drawn.
比較回路CPは、入力アナログ信号Vinの電圧レベルと第2参照信号の電圧レベルとの比較の結果、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号の電圧レベルより低い場合、次のクロックタイミングで第4DA変換回路14から供給される第4参照信号と、入力アナログ信号Vinとを比較する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第4参照信号の電圧レベルより高いか、実質的に等しい場合、ハイレベルの信号を出力する。入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第4参照信号の電圧レベルより低い場合、ローレベルの信号を出力する。
When the voltage level of the input analog signal Vin is lower than the voltage level of the second reference signal as a result of the comparison between the voltage level of the input analog signal Vin and the voltage level of the second reference signal, the comparison circuit CP performs the next clock timing. The fourth reference signal supplied from the fourth
第4参照信号は、第1参照信号と比較し、3LSB分電圧レベルが低く、2クロック遅延した波形を描く。第2参照信号と比較すると、1LSB分電圧レベルが低く、1クロック遅延した波形を描く。 The fourth reference signal has a 3LSB voltage level lower than the first reference signal and draws a waveform delayed by two clocks. Compared with the second reference signal, the voltage level is low by 1 LSB, and a waveform delayed by 1 clock is drawn.
第2カウンタ30は、カウントアップを停止してから2クロック経過した時点で、比較回路CPからの制御信号がハイレベル信号の場合、保持しているカウント値を本AD変換器300の出力デジタル信号Voutとして出力する。比較回路CPからの制御信号がローレベル信号の場合、保持しているカウント値から1、減算して、本AD変換器300の出力デジタル信号Voutとして出力する。この時点で、所望の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
When the control signal from the comparison circuit CP is a high level signal when two clocks have elapsed after stopping the count-up, the
実施形態2におけるAD変換器300の変換時間は、下記式3で表される。
変換時間=T×ステップ数(2n−2+2) ・・・(式3)
Tは、3ビットの変換に対応する単位ステップの変換に要する時間を示し、一般的に比較回路CPの速度に依存する。なお、最後から1回前の変換ステップは、2ビットの変換に対応し、最後の変換ステップは1ビットの変換に対応する。2nは分解能を示す。2n−2は所望の分解能に対して1/4の分解能を示す。
The conversion time of the
Conversion time = T × number of steps (2 n−2 +2) (Equation 3)
T indicates the time required for conversion of a unit step corresponding to 3-bit conversion, and generally depends on the speed of the comparison circuit CP. Note that the last conversion step from the last corresponds to 2-bit conversion, and the last conversion step corresponds to 1-bit conversion. 2 n indicates the resolution. 2 n-2 indicates a resolution of 1/4 with respect to a desired resolution.
以上説明したように実施形態2によれば、実施形態1におけるAD変換器100より変換速度をさらに向上させることができる。実施形態2におけるAD変換器300は、比較例におけるAD変換器200と比較して、変換時間を約1/4にすることができる。ただ、参照信号生成回路の面積を実施形態1における構成より大きくする必要がある。このように、変換速度と回路面積はトレードオフの関係にあり、適用するアプリケーションなどに応じて、設計者が選択することができる。変換時間を約1/8などにさらに短縮する構成も可能であり、その場合、参照信号生成回路の面積が増大することになる。
As described above, according to the second embodiment, the conversion speed can be further improved as compared with the
(実施形態3)
図8は、本発明の実施形態3におけるAD変換器400の構成を示す。実施形態3におけるAD変換器400の構成は、複数の入力アナログ信号をデジタル信号に並列に変換する例である。基本的に、実施形態1におけるAD変換器100をアレイ状に複数設け、参照信号生成回路を共用化した構成である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a configuration of the
AD変換器400にはn系統のアナログ信号が入力される。すなわち、入力アナログ信号Vin[0]、・・・、入力アナログ信号Vin[n−1]および入力アナログ信号Vin[n]が並列に入力される。系統ごとに比較回路およびデジタル信号生成回路が設けられる。第1比較回路CP1の一方の入力端子には、入力アナログ信号Vin[0]が入力され、他方の入力端子には、第5スイッチSW11を介して第1DA変換回路11の出力信号または第6スイッチSW12を介して第2DA変換回路12の出力信号が選択的に入力される。第1比較回路CP1の出力信号は、第3カウンタ31を制御する。これらの構成部分は、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同様に動作するため、説明を省略する。
The
第2比較回路CP2、第7スイッチSW21、第1DA変換回路11、第8スイッチSW22、第2DA変換回路12および第4カウンタ32を含む構成部分、ならびに第3比較回路CP3、第9スイッチSW31、第1DA変換回路11、第10スイッチSW32、第2DA変換回路12および第5カウンタ33を含む構成部分も、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同様に動作するため、説明を省略する。
Components including the second comparison circuit CP2, the seventh switch SW21, the first
以上説明したように実施形態3によれば、複数のアナログ信号を並列にデジタル信号に変換する場合、実施形態1にて説明したAD変換器100を複数配置した場合と比較して、DA変換回路などで構成される参照信号生成回路を共有化できるため、回路面積を小さくすることができる。上述したように、変換速度と回路面積はトレードオフの関係にあるが、参照信号生成回路を共有化することにより、その回路面積増大の度合いを緩和することができる。また、複数のDA変換回路における特性のバラツキが変換精度に影響を与えるが、共有化することでその影響を低減することができ、変換精度を高めることができる。
As described above, according to the third embodiment, when a plurality of analog signals are converted into digital signals in parallel, the DA converter circuit is compared with the case where a plurality of
(実施形態4)
図9は、本発明の実施形態4におけるAD変換器500の構成を示す。実施形態4におけるAD変換器500の構成は、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同じ部分があり、同じ部分の構成要素には、図1と同一符号を付している。以下、実施形態1におけるAD変換器100との相違点について説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 shows a configuration of an
実施形態4におけるAD変換器400の参照信号生成回路は、複数のDA変換回路を設けるのではなく、一つのDA変換回路とレベルシフタを設ける。図9では、第2DA変換回路12の代わりにレベルシフタ15を設けている。上述したように、参照信号生成回路は、第1参照信号と、この第1参照信号より1LSB分電圧レベルが低く、1クロック遅延した第2参照信号を生成すればよい。第1DA変換回路11は第1参照信号を生成し、レベルシフタ15は、第1DA変換回路11から第1参照信号の供給を受け、1クロック後に1LSB分電圧レベルを低方向にシフトさせた信号を第2参照信号として生成する。なお、第1カウンタ20は、レベルシフタ15にカウント値を供給する必要はない。
The reference signal generation circuit of the
図10は、実施形態4におけるAD変換器400におけるレベルシフタ15の構成例を示す。当該構成例は、レベルシフタ15をスイッチトキャパシタ型の減算増幅回路で構成した例である。レベルシフタ15は、オペアンプOP、1LSB電圧生成部16、入力用容量C1、帰還用容量C2、第11スイッチSW41、第12スイッチSW42およびオートゼロ用スイッチSW43を備える。
FIG. 10 shows a configuration example of the
オペアンプOPの反転入力端子には、入力用容量C1が接続されており、第11スイッチSW41を介して第1DA変換回路11の出力信号が入力され、第12スイッチSW42を介して1LSB電圧生成部16の出力信号が入力される。オペアンプOPの非反転入力端子は、オートゼロ電位に接続されている。オペアンプOPの出力端子と反転入力端子とは、帰還用容量C2を介して接続されている。また、その外側にオートゼロ用スイッチSW43が接続され、オペアンプOPの出力端子と反転入力端子とが短絡可能な構成となっている。1LSB電圧生成部16は、1LSBに相当するアナログ電圧を生成する。
An input capacitor C1 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP, the output signal of the first
図11は、レベルシフタ15の動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、オートゼロ電位Vagにするため、オートゼロ用スイッチSW43をオンにする。この状態において、入力側ノードN1および出力側ノードN2は、共にオートゼロ電位Vagである。第1DA変換回路11の出力信号VDAC1をサンプルするため、第11スイッチSW41をオンにし、第12スイッチSW42をオフする。このとき、入力側ノードN1の電荷QAは下記式4のようになる。
QA=C1(VDAC1−Vag) ・・・(式4)
FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of the
QA = C1 (VDAC1-Vag) (Formula 4)
次に、仮想接地して増幅するために、オートゼロ用スイッチSW43をオフにする。その後、1LSB電圧生成部16の出力信号VLSBを減算するために、第11スイッチSW41をオフにし、第12スイッチSW42をオンにする。このとき、入力側ノードN1の電荷QBは下記式5のようになる。
QB=C1(VLSB−Vag)+C2(Vout−Vag) ・・・(式5)
Next, the auto-zero switch SW43 is turned off to amplify by virtual grounding. Thereafter, in order to subtract the output signal VLSB of the
QB = C1 (VLSB−Vag) + C2 (Vout−Vag) (Formula 5)
入力側ノードN1には電荷の抜け出る経路がないため、電荷保存則よりQA=QBとなり、下記式6が成立する。
Vout=C1/C2(VDAC1−VLSB)+Vag ・・・(式6)
Since the input side node N1 does not have a path through which charges escape, QA = QB is obtained from the law of conservation of charge, and the following equation 6 is established.
Vout = C1 / C2 (VDAC1-VLSB) + Vag (Expression 6)
したがって、当該スイッチトキャパシタ型の減算増幅回路は、オートゼロ電位Vagが理想的に接地電位であれば、第1DA変換回路11の出力信号VDAC1と、1LSB電圧生成部16の出力信号VLSBとの差分を、入力用容量C1と帰還用容量C2との容量比によって、増幅することができる。容量比を同じにすれば、第1DA変換回路11の出力信号VDAC1から、1LSB電圧生成部16の出力信号VLSBを減算した信号を生成することができる。
Therefore, the switched-capacitor-type subtraction amplifier circuit calculates the difference between the output signal VDAC1 of the first
以上説明したように実施形態4によれば、複数のDA変換回路を使用することによる特性バラツキに起因する変換精度の低下を抑制することができる。すなわち、仮にDA変換回路の特性が低下して、第1参照信号にずれが発生しても、第2参照信号も同様にずれるため、第1参照信号と第2参照信号との相対的な関係では特性が低下しない。また、DA変換回路にカウント値を供給するカウンタの制御も簡素化することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to suppress a decrease in conversion accuracy due to characteristic variation caused by using a plurality of DA converter circuits. That is, even if the characteristics of the DA converter circuit are deteriorated and the first reference signal is deviated, the second reference signal is similarly deviated. Therefore, the relative relationship between the first reference signal and the second reference signal Then the characteristics do not deteriorate. Further, the control of the counter that supplies the count value to the DA converter circuit can be simplified.
(実施形態5)
図12は、本発明の実施形態5におけるAD変換器600の構成を示す。実施形態5におけるAD変換器600の構成は、実施形態1におけるAD変換器100の構成と同じ部分があり、同じ部分の構成要素には、図1と同一符号を付している。以下、実施形態1におけるAD変換器100との相違点について説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 12 shows a configuration of an AD converter 600 according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the AD converter 600 in the fifth embodiment has the same parts as the configuration of the
実施形態5におけるAD変換器600は、複数の比較回路を備える。図12では、2つの比較回路、すなわち第4比較回路CP41および第5比較回路CP42を備える。第4比較回路CP41は、デジタル信号に変換すべき対象の入力アナログ信号Vinの電圧レベルと、第1DA変換回路11から供給される第1参照信号の電圧レベルとを比較する。その比較結果を制御信号として制御信号生成部35に出力する。当該制御信号は2値信号で与えられる。例えば、第4比較回路CP41は、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第1参照信号の電圧レベル未満の場合、ローレベルの信号を出力し、第1参照信号の電圧レベル以上の場合、ハイレベルの信号を出力する。
The AD converter 600 according to the fifth embodiment includes a plurality of comparison circuits. In FIG. 12, two comparison circuits, that is, a fourth comparison circuit CP41 and a fifth comparison circuit CP42 are provided. The fourth comparison circuit CP41 compares the voltage level of the input analog signal Vin to be converted into a digital signal with the voltage level of the first reference signal supplied from the first
第5比較回路CP42は、デジタル信号に変換すべき対象の入力アナログ信号Vinの電圧レベルと、第2DA変換回路12から供給される第2参照信号の電圧レベルとを比較する。その比較結果を制御信号として制御信号生成部35に出力する。当該制御信号は2値信号で与えられる。例えば、第5比較回路CP42は、入力アナログ信号Vinの電圧レベルが第2参照信号未満の場合、ローレベルの信号を出力し、第2参照信号以上の場合、ハイレベルの信号を出力する。
The fifth comparison circuit CP42 compares the voltage level of the input analog signal Vin to be converted into a digital signal with the voltage level of the second reference signal supplied from the second
制御信号生成部35は、第4比較回路CP41からの制御信号がローレベルの間は、第1カウンタ20と同期して2ずつカウントアップするよう指示する制御信号を生成し、第2カウンタ30に供給する。第4比較回路CP41からの制御信号がハイレベルに変化すると、カウントアップを停止するよう第2カウンタ30に指示する。
While the control signal from the fourth comparison circuit CP41 is at a low level, the
次のクロックで第5比較回路CP42から入力される制御信号がハイレベルの場合、保持しているカウント値を本AD変換器600の出力デジタル信号Voutとして出力するよう第2カウンタ30に指示する。第5比較回路CP42から入力される制御信号がローレベルの場合、保持しているカウント値から1、減算した値を出力デジタル信号Voutとして出力するよう第2カウンタ30に指示する。この時点で、所望の分解能で入力アナログ信号Vinがデジタル信号に変換されたことになる。
When the control signal input from the fifth comparison circuit CP42 at the next clock is at a high level, the
実施形態5におけるAD変換器600の変換時間は、下記式7で表される。
変換時間=T×ステップ数(2n−1+1) ・・・(式7)
Tは、2ビットの変換に対応する単位ステップの変換に要する時間を示し、一般的に第4比較回路CP41、第5比較回路CP42の速度に依存する。なお、最後の変換ステップは、1ビットの変換に対応する。2nは分解能を示す。2n−1は所望の分解能に対して半分の分解能を示す。
The conversion time of the AD converter 600 according to the fifth embodiment is expressed by the following formula 7.
Conversion time = T × number of steps (2 n−1 +1) (Expression 7)
T indicates the time required for the unit step conversion corresponding to the 2-bit conversion, and generally depends on the speeds of the fourth comparison circuit CP41 and the fifth comparison circuit CP42. The last conversion step corresponds to 1-bit conversion. 2 n indicates the resolution. 2 n-1 indicates half of the desired resolution.
以上説明したように実施形態5によれば、実施形態1におけるAD変換器100より、変換時間をさらに短縮することができる。すなわち、第4比較回路CP41は、自己の出力信号を反転させた後、すぐに次の入力アナログ信号Vinの変換を開始することができる。第4比較回路CP41の出力信号が反転した後、最小分解能まで変換する動作は、第5比較回路CP42で行うためである。なお、回路面積の増大が許されれば、比較回路をさらに増やして、変換速度をさらに向上させることも可能である。実施形態4で説明したような参照信号生成回路を設ければよい。
As described above, according to the fifth embodiment, the conversion time can be further reduced as compared with the
(第6実施形態)
図13は、本発明の実施形態6における撮像回路700の構成を示す。撮像回路700は、イメージセンサ710、CDS720、可変増幅器730およびAD変換器400を含み、ひとつの半導体基板上に一体集積化されて構成されてもよい。イメージセンサ710は、CCD(Charge Coupled Devices)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの撮像素子で構成され、被写体からの光を取り込んで電気信号に変換する。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 shows a configuration of an
CDS(Correlated Double Sampling)720は、イメージセンサ710からの各画素信号のうち、画像信号期間をサンプリングしたものと、基準期間をサンプリングしたものとを引き算することによりノイズを除去する。可変増幅器730は、設定される利得にしたがい、CDS720の出力信号を増幅する。AD変換器400は、上述した実施形態3における構成を備え、可変増幅器730の出力アナログ信号をデジタル信号に変換する。当該デジタル信号を図示しない後段のDSP(Digital Signal Processor)などに出力する。
A CDS (Correlated Double Sampling) 720 removes noise by subtracting the sampled signal period of the pixel signal from the
CDS720および可変増幅器730は、2次元配置されたCMOSイメージセンサの列ごとに設けられ、列ごとに画素情報が並列に入力される。アレイ状のAD変換器400は、列ごとに入力される、アナログ信号で伝達される画素情報をデジタル信号に並列に変換する。もちろん、CDS720、可変増幅器730およびAD変換器100は、一系統の構成でもよい。
The
以上説明したように実施形態5によれば、撮像回路700に実施形態3におけるAD変換器400を搭載したことにより、CMOSイメージセンサやCCDセンサから出力される画素情報を高速に高精度でAD変換することができる。また、参照信号生成回路を複数の系統で共有化することができるため、回路面積の肥大化を抑制することもできる。
As described above, according to the fifth embodiment, since the
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能である。また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、変形例を挙げる。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and various modifications can be made to combinations of each component and each processing process. Those skilled in the art will appreciate that such modifications are also within the scope of the present invention. Hereinafter, modifications will be described.
上述した実施形態では、デジタル信号生成回路として、第2カウンタ30を設ける例を説明した。この点、第1DA変換回路11または第2DA変換回路12に供給される第1カウンタ20のカウント値を保持することが可能なバッファレジスタで構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
上述した実施形態では、第1DA変換回路11および第2DA変換回路12は、第1カウンタ20からカウントアップされていくカウント値を受けて、参照信号を生成した。比較回路CPは、当該参照信号を受けて、入力電圧範囲の下限から入力アナログ信号Vinを比較していった。この点、第1DA変換回路11および第2DA変換回路12は、第1カウンタ20からカウントダウンされていくカウント値を受けて、参照信号を生成してもよい。比較回路CPは、当該参照信号を受けて、入力電圧範囲の上限から入力アナログ信号Vinを比較していく。
In the above-described embodiment, the first
また、実施形態4におけるレベルシフタ15の構成として、シングルエンドのスイッチトキャパシタ型減算増幅回路で構成する例を説明した。この点、完全差動方式のスイッチトキャパシタ型減算増幅回路で構成してもよい。また、チョッパコンパレータなどの電圧比較器を用いてもよい。
In addition, as the configuration of the
SW1 第1スイッチ、 SW2 第2スイッチ、 11 第1DA変換回路、 12 第2DA変換回路、 CP 比較回路、 20 第1カウンタ、 第2カウンタ、 40 クロック生成部、 100 AD変換器。 SW1 first switch, SW2 second switch, 11 first DA conversion circuit, 12 second DA conversion circuit, CP comparison circuit, 20 first counter, second counter, 40 clock generation unit, 100 AD converter.
Claims (6)
前記アナログ信号と前記参照信号生成回路により生成された参照信号とを比較する比較回路と、
前記比較回路による比較結果が変化するまでの時間に応じて、前記第2分解能を持つデジタル信号を生成するデジタル信号生成回路と、を備え、
前記参照信号生成回路は、前記比較回路の比較結果が変化すると、前記デジタル信号生成回路に保持されているデジタル信号の分解能を前記第1分解能に近づけるよう、別の参照信号を前記比較回路に供給し、
前記デジタル信号生成回路は、前記比較回路による前記別の参照信号との比較結果に応じて、前記第2分解能を持つデジタル信号を前記第1分解能を持つデジタル信号に補正することを特徴とするアナログデジタル変換器。 A reference signal generation circuit that generates a reference signal whose signal level sequentially changes in steps corresponding to a second resolution coarser than the first resolution obtained by dividing the input voltage range of an analog signal to be converted into a digital signal;
A comparison circuit for comparing the analog signal and the reference signal generated by the reference signal generation circuit;
A digital signal generation circuit that generates a digital signal having the second resolution according to the time until the comparison result by the comparison circuit changes,
When the comparison result of the comparison circuit changes, the reference signal generation circuit supplies another reference signal to the comparison circuit so that the resolution of the digital signal held in the digital signal generation circuit approaches the first resolution. And
The digital signal generation circuit corrects a digital signal having the second resolution to a digital signal having the first resolution in accordance with a comparison result with the other reference signal by the comparison circuit. Digital converter.
カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、前記第2分解能に対応したステップで信号レベルが順次変化していく参照信号を生成する第1デジタルアナログ変換回路と、
カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、前記参照信号に対して、前記第1分解能の量子化幅に相当する電圧分ずれた信号を前記別の参照信号として生成する第2デジタルアナログ変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のアナログデジタル変換器。 The reference signal generation circuit includes:
A first digital-analog conversion circuit that receives a count value that is counted up or down and generates a reference signal in which a signal level sequentially changes in steps corresponding to the second resolution;
Second digital-to-analog conversion that receives a count value that is counted up or down and generates a signal that is shifted from the reference signal by a voltage corresponding to the quantization width of the first resolution as the other reference signal Circuit,
The analog-digital converter according to claim 1, comprising:
カウントアップまたはカウントダウンされていくカウント値を受けて、前記第2分解能に対応したステップで信号レベルが順次変化していく参照信号を生成する第1デジタルアナログ変換回路と、
前記第1デジタルアナログ変換回路の出力信号を、前記第1分解能の量子化幅に相当する電圧分レベルシフトさせて、前記別の参照信号を生成するレベルシフタと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のアナログデジタル変換器。 The reference signal generation circuit includes:
A first digital-analog conversion circuit that receives a count value that is counted up or down and generates a reference signal in which a signal level sequentially changes in steps corresponding to the second resolution;
A level shifter for shifting the output signal of the first digital-to-analog converter circuit by a voltage corresponding to the quantization width of the first resolution to generate the another reference signal;
The analog-digital converter according to claim 1, comprising:
前記参照信号生成回路は、複数設けられた前記比較回路で共有化されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアナログデジタル変換回路。 The comparison circuit is provided in a plurality, comparing analog signals input in a plurality of systems in parallel,
4. The analog-digital conversion circuit according to claim 1, wherein the reference signal generation circuit is shared by a plurality of the comparison circuits provided.
前記アナログ信号と前記参照信号生成回路により生成された第1参照信号とを比較する第1比較回路と、
前記アナログ信号と前記参照信号生成回路により生成された第2参照信号とを比較する第2比較回路と、
前記第1比較回路による比較結果が変化するまでの時間に応じて、前記第2分解能を持つデジタル信号を生成し、前記第2比較回路による比較結果に応じて、前記第1分解能を持つデジタル信号に補正するデジタル信号生成回路と、を備え、
ことを特徴とするアナログデジタル変換器。 A first reference signal whose signal level sequentially changes in a step corresponding to a second resolution coarser than the first resolution obtained by dividing the input voltage range of the analog signal to be converted into a digital signal, and converted by the second resolution A reference signal generation circuit for generating a second reference signal for setting the resolution of the digital signal to the first resolution;
A first comparison circuit for comparing the analog signal and the first reference signal generated by the reference signal generation circuit;
A second comparison circuit for comparing the analog signal and the second reference signal generated by the reference signal generation circuit;
The digital signal having the second resolution is generated according to the time until the comparison result by the first comparison circuit changes, and the digital signal having the first resolution is generated according to the comparison result by the second comparison circuit. A digital signal generation circuit for correcting to
An analog-digital converter characterized by that.
前記イメージセンサの出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する請求項1から5のいずれかに記載のアナログデジタル変換器と、
を備えることを特徴とする撮像回路。 An image sensor that converts light from the subject into an electrical signal;
The analog-digital converter according to any one of claims 1 to 5, which converts an analog signal output from the image sensor into a digital signal;
An imaging circuit comprising:
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