JP2009130648A - Signal processing system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a signal band of an output signal is restricted by a switch for switching the output signal and an external load capacitor for receiving the output signal. <P>SOLUTION: A signal processing system includes: a first analog signal outputting part 10 to output a first analog signal synchronized with a clock; a second analog signal outputting part 12 to output a second analog signal that is not synchronized with the clock; an arithmetic circuit 2 for executing a prescribed arithmetic operation of an input signal and outputting the signal; and a control circuit 14 for changing an input to the arithmetic circuit 2 into the first analog signal or the second analog signal and changing the function of the arithmetic circuit 2 in synchronism with the change. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、信号処理システムに関し、詳しくは、少なくとも2つのアナログ信号を切り換えて出力する信号処理システムに関する。   The present invention relates to a signal processing system, and more particularly to a signal processing system that switches and outputs at least two analog signals.

異なる機能を有する多数の回路が一体に形成された集積回路において、各回路への信号の入力および各回路の信号処理結果の出力は、集積回路のパッケージに設けたピン(入出力端子)を介して行われる。ピンの数が入出力の数より少ない場合には、切換スイッチ回路を設けて入出力する信号を切り換えることにより、複数の回路でピンを共有することが一般的に行われている。   In an integrated circuit in which a large number of circuits having different functions are integrally formed, the input of signals to each circuit and the output of the signal processing results of each circuit are via pins (input / output terminals) provided on the package of the integrated circuit. Done. When the number of pins is smaller than the number of inputs / outputs, it is generally performed that a plurality of circuits share a pin by switching a signal to be input / output by providing a changeover switch circuit.

上述したような切換スイッチ回路で出力を切り換える方法としては、例えば、特許文献1に記載の信号処理回路が知られている。この特許文献1に係る信号処理回路は自動焦点検出装置に係わる回路であり、同文献の図14に記載されている回路のうち、信号処理回路の出力の切り換えに関係する部分のみを図12に示す。
特許2666274号公報
For example, a signal processing circuit described in Patent Document 1 is known as a method for switching the output by the changeover switch circuit as described above. The signal processing circuit according to Patent Document 1 is a circuit related to an automatic focus detection device, and only the part related to the switching of the output of the signal processing circuit is shown in FIG. Show.
Japanese Patent No. 2666274

この信号処理回路は、センシング部104(原図では光電変換部15)、第1のアナログ信号出力回路110、第1の演算回路119、および制御回路114からなるクロック同期回路100と、第2のアナログ信号出力回路112(原図では温度検出回路19)、および第2の演算回路121からなるクロック非同期回路120と、スイッチ(SW1)132(原図ではアナログスイッチAN4)、スイッチ(SW2)133(原図ではアナログスイッチAN5)、およびインバータ131からなる切換回路130と、負荷容量(C1)140(原図では不図示)から構成されたセンサIC(Integrated Circuit)1000である。   This signal processing circuit includes a clock synchronization circuit 100 including a sensing unit 104 (photoelectric conversion unit 15 in the original drawing), a first analog signal output circuit 110, a first arithmetic circuit 119, and a control circuit 114, and a second analog. A clock asynchronous circuit 120 including a signal output circuit 112 (temperature detection circuit 19 in the original diagram) and a second arithmetic circuit 121, a switch (SW1) 132 (analog switch AN4 in the original diagram), and a switch (SW2) 133 (analog in the original diagram) This is a sensor IC (Integrated Circuit) 1000 composed of a switch AN5), a switching circuit 130 including an inverter 131, and a load capacity (C1) 140 (not shown in the original drawing).

制御回路114は、外部から入力されるクロックCLKに同期した制御信号phi(x)、sh(x)、str_sel、ana_selを出力する。センシング部104は、光信号を電気信号に変換する回路であり、制御回路114から入力される制御信号phi(x)に同期した信号を出力する。第1のアナログ信号出力回路110は、センシング部104の出力が入力され、制御回路114から入力される制御信号sh(x)に同期したクロック同期信号Vscを出力する。第1の演算回路119は、クロック同期信号Vscが入力され、制御回路114から入力される制御信号str_selに同期した信号を出力する。一方、第2のアナログ信号出力回路112は、周囲の温度に応じた信号を生成する回路であり、クロックCLKに同期しないクロック非同期信号Vnscを出力する。第2の演算回路121は、クロック非同期信号Vnscが入力され、この信号を演算増幅して出力する。   The control circuit 114 outputs control signals phi (x), sh (x), str_sel, and ana_sel synchronized with the clock CLK input from the outside. The sensing unit 104 is a circuit that converts an optical signal into an electrical signal, and outputs a signal synchronized with the control signal phi (x) input from the control circuit 114. The first analog signal output circuit 110 receives the output of the sensing unit 104 and outputs a clock synchronization signal Vsc synchronized with the control signal sh (x) input from the control circuit 114. The first arithmetic circuit 119 receives the clock synchronization signal Vsc and outputs a signal synchronized with the control signal str_sel input from the control circuit 114. On the other hand, the second analog signal output circuit 112 is a circuit that generates a signal according to the ambient temperature, and outputs a clock asynchronous signal Vnsc that is not synchronized with the clock CLK. The second arithmetic circuit 121 receives the clock asynchronous signal Vnsc, and amplifies and outputs this signal.

切換回路130は、入力される2つの信号から一方を選択し、出力する回路である。スイッチ(SW1)132の制御端子には、制御回路114から制御信号ana_selが入力され、スイッチ(SW2)133の制御端子には、インバータ131を介した制御信号ana_selが入力される。クロック同期回路100の出力端子はスイッチ(SW1)132の一端に接続され、クロック非同期回路120の出力端子はスイッチ(SW2)133の一端に接続される。スイッチ(SW1)132とスイッチ(SW2)133の他端は共通に接続され、これがセンサIC1000の出力端子となり、出力信号Voutを出力する。出力信号Voutは負荷容量(C1)140に入力される。制御回路114からの制御信号ana_selがHレベルになると、スイッチ(SW1)132がオン(閉)、スイッチ(SW2)133がオフ(開)となり、クロック同期信号Vscを演算増幅した信号がセンサIC1000から出力される。一方、制御信号ana_selがLレベルに切り換わると、スイッチ(SW2)133がオン(閉)、スイッチ(SW1)132がオフ(開)となり、クロックCLKとは係わりのないクロック非同期信号Vnscを演算増幅した信号がセンサIC1000から出力される。   The switching circuit 130 is a circuit that selects and outputs one of two input signals. The control signal ana_sel is input from the control circuit 114 to the control terminal of the switch (SW1) 132, and the control signal ana_sel via the inverter 131 is input to the control terminal of the switch (SW2) 133. The output terminal of the clock synchronization circuit 100 is connected to one end of the switch (SW1) 132, and the output terminal of the clock asynchronous circuit 120 is connected to one end of the switch (SW2) 133. The other ends of the switch (SW1) 132 and the switch (SW2) 133 are connected in common, and this becomes an output terminal of the sensor IC 1000 and outputs an output signal Vout. The output signal Vout is input to the load capacitor (C1) 140. When the control signal ana_sel from the control circuit 114 becomes H level, the switch (SW1) 132 is turned on (closed), the switch (SW2) 133 is turned off (open), and a signal obtained by calculating and amplifying the clock synchronization signal Vsc is sent from the sensor IC1000. Is output. On the other hand, when the control signal ana_sel is switched to the L level, the switch (SW2) 133 is turned on (closed), the switch (SW1) 132 is turned off (open), and the clock asynchronous signal Vnsc unrelated to the clock CLK is calculated and amplified. The signal is output from the sensor IC 1000.

このような従来の信号処理回路では、第1の演算回路119の出力端子にスイッチ(SW1)132が接続され、第2の演算回路121の出力端子にスイッチ(SW2)133が接続されるため、スイッチ(SW1)132またはスイッチ(SW2)133のオン抵抗と負荷容量(C1)140によって高域遮断フィルタ(ローパスフィルタ)が形成されてしまう。このため、スイッチ(SW1)132がオン(閉)になった場合には、クロック同期回路100から出力される信号の周波数帯域が、スイッチ(SW1)132のオン抵抗および負荷容量(C1)140によって形成される高域遮断フィルタのカットオフ周波数より低くなるようにしなければならなかった。つまり、高域遮断フィルタにより信号通過帯域が制限されてしまい、読み出し速度の向上が困難であった。   In such a conventional signal processing circuit, the switch (SW1) 132 is connected to the output terminal of the first arithmetic circuit 119, and the switch (SW2) 133 is connected to the output terminal of the second arithmetic circuit 121. A high-frequency cutoff filter (low-pass filter) is formed by the ON resistance of the switch (SW1) 132 or the switch (SW2) 133 and the load capacitance (C1) 140. Therefore, when the switch (SW1) 132 is turned on (closed), the frequency band of the signal output from the clock synchronization circuit 100 is controlled by the on-resistance of the switch (SW1) 132 and the load capacitance (C1) 140. It had to be made lower than the cut-off frequency of the formed high-frequency cutoff filter. That is, the signal pass band is limited by the high-frequency cutoff filter, and it is difficult to improve the reading speed.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、負荷容量による信号帯域の制限を受けることなく、2種類の信号を1つの端子より出力できる信号処理システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a signal processing system capable of outputting two types of signals from one terminal without being restricted by a signal band due to load capacity. To do.

前記目的を達成するために、第1の発明に係わる信号処理システムは、クロックに同期した第1のアナログ信号を出力する第1のアナログ信号出力部と、クロックに同期しない第2のアナログ信号を出力する第2のアナログ信号出力部と、入力される信号に所定の演算を実行して出力する演算部と、前記演算部に対する入力を前記第1のアナログ信号または前記第2のアナログ信号に変更すると共に、その変更に同期して前記演算部の機能を変更する制御部を有する。   In order to achieve the above object, a signal processing system according to a first aspect of the present invention includes a first analog signal output unit that outputs a first analog signal synchronized with a clock, and a second analog signal that is not synchronized with a clock. A second analog signal output unit for output, a calculation unit for executing a predetermined calculation on the input signal and outputting the result, and an input to the calculation unit is changed to the first analog signal or the second analog signal And a control unit that changes the function of the calculation unit in synchronization with the change.

第2の発明に係わる信号処理システムは、前記第1の発明において、前記演算部が、オペアンプと、第1の容量と、第2の容量と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとで構成され、前記第1の容量は前記オペアンプの反転入力端子と前記第1のアナログ信号出力部の第1の出力端子の間に接続され、前記第1のスイッチは前記オペアンプの非反転入力端子と前記第1のアナログ信号出力部の第2の出力端子の間に接続され、前記第2のスイッチは前記オペアンプの非反転入力端子と前記第2のアナログ信号出力部の出力端子の間に接続され、前記第2の容量および前記第3のスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と出力端子の間に並列に接続され、前記制御部は前記第3のスイッチの開閉による前記演算部の機能変更に同期して、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを制御する。   A signal processing system according to a second invention is the signal processing system according to the first invention, wherein the calculation unit includes an operational amplifier, a first capacitor, a second capacitor, a first switch, and a second switch. A third switch, and the first capacitor is connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and a first output terminal of the first analog signal output unit, and the first switch is connected to the operational amplifier. Between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the second output terminal of the first analog signal output unit, and the second switch is an output of the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the second analog signal output unit. The second capacitor and the third switch are connected in parallel between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier, and the control unit is configured by opening and closing the third switch. Calculation unit functions Further in synchronization, controls the first switch and the second switch.

さらに、第3の発明に係わる信号処理システムは、前記第1の発明または第2の発明において、前記演算部が前記第2のアナログ信号出力部に係る信号を出力中に、前記第1のアナログ信号出力部へのクロックの供給を停止させる前記制御部を有する。
さらに、第4の発明に係わる信号処理システムは、前記第1の発明、前記第2の発明、または前記第3の発明において、前記第1のアナログ信号出力部がCCDセンサ回路であり、前記第2のアナログ信号出力部が温度検出回路である。
The signal processing system according to a third aspect of the present invention is the signal processing system according to the first or second aspect, wherein the arithmetic unit outputs the signal related to the second analog signal output unit. The control unit stops the supply of the clock to the signal output unit.
The signal processing system according to a fourth aspect of the present invention is the signal processing system according to the first aspect, the second aspect, or the third aspect, wherein the first analog signal output unit is a CCD sensor circuit. The analog signal output unit 2 is a temperature detection circuit.

第5の発明に係わる信号処理システムは、クロックに同期した第1のアナログ信号を出力する第1のアナログ信号出力部と、クロックに同期しない第2のアナログ信号を出力する第2のアナログ信号出力部と、前記第1のアナログ信号出力部と前記第2のアナログ信号出力部の出力端子に接続され、前記第1のアナログ信号と前記第2のアナログ信号のどちらかを選択的に切り換えて出力する切換部と、前記切換部によって選択された前記第1のアナログ信号または前記第2のアナログ信号のいずれかが入力される演算部とを有し、前記演算部は、前記切換部における前記選択に応じて機能を変更する。   A signal processing system according to a fifth aspect of the invention includes a first analog signal output unit that outputs a first analog signal synchronized with a clock, and a second analog signal output that outputs a second analog signal not synchronized with the clock. And the first analog signal output unit and the second analog signal output unit are connected to the output terminals of the first analog signal output unit and the second analog signal output unit to selectively switch between the first analog signal and the second analog signal for output. And a calculation unit to which either the first analog signal or the second analog signal selected by the switching unit is input, and the calculation unit selects the selection in the switching unit. Change the function according to

第6の発明に係わる信号処理システムは、前記第5の発明において、前記演算部が、前記第1のアナログ信号を入力する際には反転増幅回路として機能し、一方、前記第2のアナログ信号を入力する際にはボルテージフォロア回路として機能する。
第7の発明に係わる信号処理システムは、前記第5の発明において、前記演算部はオペアンプと受動素子にて構成され、前記オペアンプの反転入力端子と前記切換部との間には入力容量が接続され、前記反転入力端子と出力端子との間には、スイッチと帰還容量が並列に接続され、前記スイッチの切り換えにより、前記演算部の機能を変更する。
A signal processing system according to a sixth aspect of the present invention is the signal processing system according to the fifth aspect, wherein the arithmetic unit functions as an inverting amplifier circuit when the first analog signal is input, while the second analog signal Functions as a voltage follower circuit.
A signal processing system according to a seventh invention is the signal processing system according to the fifth invention, wherein the arithmetic unit is composed of an operational amplifier and a passive element, and an input capacitance is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the switching unit. A switch and a feedback capacitor are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal, and the function of the arithmetic unit is changed by switching the switch.

第8の発明に係わる信号処理システムは、前記第5の発明において、前記第2のアナログ信号を出力の際には、前記クロックを停止する。   A signal processing system according to an eighth aspect of the present invention is the signal processing system according to the fifth aspect, wherein the clock is stopped when the second analog signal is output.

第1の発明によれば、演算部に入力される信号の切り換えに応じて、演算部の機能を変更することにより、演算部の出力側に接続される負荷容量による帯域制限を受けることなく、一つの端子から異なる出力を得ることができる。   According to the first invention, by changing the function of the calculation unit according to the switching of the signal input to the calculation unit, without being subjected to bandwidth limitation due to the load capacity connected to the output side of the calculation unit, Different outputs can be obtained from one terminal.

また、第2の発明によれば、オペアンプの非反転入力端子に接続された2つのスイッチを排他的に切り換え、この切り換えに同期してオペアンプの反転入力端子と出力端子の間に設けられたスイッチの開閉を切り換えることによって、演算部の構成を変更させることができ、演算部の出力側に接続される負荷容量によって帯域制限を受けることなく、一つの端子から異なる出力を得ることができる。   According to the second invention, the two switches connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier are exclusively switched, and the switch provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier in synchronization with the switching. By switching between opening and closing, the configuration of the calculation unit can be changed, and different outputs can be obtained from one terminal without being subjected to band limitation due to the load capacity connected to the output side of the calculation unit.

さらに、第3の発明によれば、第2のアナログ信号に係わる信号を出力中に、第1のアナログ信号出力部へのクロックの供給を停止させている。このため、出力中の第2のアナログ信号にクロック同期ノイズが重畳されてしまうことを低減することができる。
さらに、第4の発明によれば、CCDセンサ回路と温度検出回路を有する信号処理システムおいて、1つの出力端子を2つの信号処理の結果で共有することができる。
Furthermore, according to the third aspect, the supply of the clock to the first analog signal output unit is stopped while the signal related to the second analog signal is being output. For this reason, it is possible to reduce the superimposition of clock synchronization noise on the second analog signal being output.
Further, according to the fourth invention, in the signal processing system having the CCD sensor circuit and the temperature detection circuit, one output terminal can be shared by the results of the two signal processes.

第5の発明によれば、第1のアナログ信号出力部および第2のアナログ信号出力部と、演算部との間にスイッチを有する切換部を設け、演算部に入力されるアナログ信号の切り換えに応じて演算部の機能を変更しているので、演算部の出力側に接続される負荷容量が切換部のスイッチと直結して高域遮断フィルタを構成することがなく、このため、負荷容量によって帯域制限を受けることなく、一つの端子から異なる出力を得ることができる。   According to the fifth invention, the switching unit having a switch is provided between the first analog signal output unit and the second analog signal output unit and the calculation unit, and the analog signal input to the calculation unit is switched. Since the function of the calculation unit is changed accordingly, the load capacity connected to the output side of the calculation unit is not directly connected to the switch of the switching unit to form a high-frequency cutoff filter. Different outputs can be obtained from one terminal without being subjected to band limitation.

第6の発明によれば、演算部の回路構成を、クロック同期のアナログ信号を出力中は反転増幅回路に、クロック非同期のアナログ信号を出力中はボルテージフォロア回路に変更することができる。
第7の発明によれば、演算部の機能を変更することが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the circuit configuration of the arithmetic unit can be changed to an inverting amplifier circuit during output of a clock-synchronized analog signal, and to a voltage follower circuit during output of a clock-synchronized analog signal.
According to the seventh aspect, the function of the calculation unit can be changed.

第8の発明によれば、クロック非同期の第2のアナログ信号の出力中には、第1のアナログ信号出力部へのクロックの供給を停止させており、このため、出力中の第2のアナログ信号にクロック同期ノイズが重畳されてしまうことを低減することができる。   According to the eighth aspect of the invention, the supply of the clock to the first analog signal output unit is stopped during the output of the second analog signal that is asynchronous with the clock. Therefore, the second analog signal being output is stopped. The superimposition of clock synchronization noise on the signal can be reduced.

(第1実施形態)
以下、図面に従って本発明を適用した信号処理システムの好ましい実施形態について説明する。図1から図3は本発明の第1実施形態に係わり、図1は信号処理回路を組み込んだセンサIC1のブロック図であり、図2はセンサIC1中の演算回路2のブロック図であり、図3は入出力信号と各制御信号の関係および各スイッチの状態を示す図である。
(First embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of a signal processing system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram of a sensor IC 1 incorporating a signal processing circuit, and FIG. 2 is a block diagram of an arithmetic circuit 2 in the sensor IC 1. 3 is a diagram showing the relationship between the input / output signal and each control signal and the state of each switch.

センサIC1は、センシング部4、第1のアナログ信号出力部10、第2のアナログ信号出力部12、切換回路11、演算回路2、および制御回路14から構成されている。切換回路11は、第1のスイッチ(S1)41、第2のスイッチ(S2)42、およびインバータ29から構成されている。制御回路14は、外部から入力されるクロックORG_CLKに同期した制御信号phi(x)、sh(x)、ana_sel、str_selをそれぞれ生成して、出力する。制御信号phi(x)はセンシング部4に、制御信号sh(x)は第1のアナログ信号出力部10に、制御信号ana_selは切換回路11に、制御信号str_selは演算回路2に、それぞれ出力される。センシング部4は、制御回路14からクロックORG_CLKに同期した制御信号phi(x)が入力され、この制御信号phi(x)に同期してセンサ信号Vfdaを出力する。   The sensor IC 1 includes a sensing unit 4, a first analog signal output unit 10, a second analog signal output unit 12, a switching circuit 11, an arithmetic circuit 2, and a control circuit 14. The switching circuit 11 includes a first switch (S 1) 41, a second switch (S 2) 42, and an inverter 29. The control circuit 14 generates and outputs control signals phi (x), sh (x), ana_sel, and str_sel synchronized with a clock ORG_CLK input from the outside. The control signal phi (x) is output to the sensing unit 4, the control signal sh (x) is output to the first analog signal output unit 10, the control signal ana_sel is output to the switching circuit 11, and the control signal str_sel is output to the arithmetic circuit 2, respectively. The The sensing unit 4 receives a control signal phi (x) synchronized with the clock ORG_CLK from the control circuit 14, and outputs a sensor signal Vfda in synchronization with the control signal phi (x).

第1のアナログ信号出力部10には、センサ信号VfdaとクロックORG_CLKに同期した制御信号sh(x)が入力される。第1のアナログ信号出力部10は、センサ信号Vfdaに対して信号処理を施し、制御信号sh(x)に同期して、クロック同期信号Vsc1および基準信号Vsc2を出力する。クロック同期信号Vsc1は第1の入力信号Vin1として演算回路2に、基準信号Vsc2は切換回路11の第1のスイッチ(S1)41に、それぞれ入力される。   A control signal sh (x) synchronized with the sensor signal Vfda and the clock ORG_CLK is input to the first analog signal output unit 10. The first analog signal output unit 10 performs signal processing on the sensor signal Vfda, and outputs a clock synchronization signal Vsc1 and a reference signal Vsc2 in synchronization with the control signal sh (x). The clock synchronization signal Vsc1 is input to the arithmetic circuit 2 as the first input signal Vin1, and the reference signal Vsc2 is input to the first switch (S1) 41 of the switching circuit 11.

第2のアナログ信号出力部12は、制御回路14からの制御信号を必要とせず、クロックORG_CLKに係わりのないクロック非同期信号Vnscを切換回路11の第2のスイッチ(S2)42に出力する。   The second analog signal output unit 12 does not require the control signal from the control circuit 14 and outputs the clock asynchronous signal Vnsc not related to the clock ORG_CLK to the second switch (S2) 42 of the switching circuit 11.

切換回路11は、演算回路2への入力信号を切り換えるための回路であり、第1のスイッチ(S1)41の一端には基準信号Vsc2が入力され、第2のスイッチ(S2)42の一端にはクロック非同期信号Vnscが入力される。第1のスイッチ(S1)41および第2のスイッチ(S2)42の他端は共通に接続され、この共通端から出力される信号は第2の入力信号Vin2として演算回路2に入力される。したがって、演算回路2には、第1のアナログ信号出力部10から出力されるクロック同期信号Vsc1が第1の入力信号Vin1として入力され、切換回路11から出力される信号が第2の入力信号Vin2として入力される。また、制御回路14から出力される制御信号str_selが入力される。演算回路2は制御信号str_selの状態に応じて演算機能が変更され、その演算結果をセンサIC1の出力信号Voutとして出力する。出力信号Voutの出力端子には、負荷容量(C1)140が接続される。   The switching circuit 11 is a circuit for switching an input signal to the arithmetic circuit 2. The reference signal Vsc2 is input to one end of the first switch (S1) 41 and the one end of the second switch (S2) 42 is connected. Is supplied with a clock asynchronous signal Vnsc. The other ends of the first switch (S1) 41 and the second switch (S2) 42 are connected in common, and a signal output from the common end is input to the arithmetic circuit 2 as the second input signal Vin2. Therefore, the clock synchronization signal Vsc1 output from the first analog signal output unit 10 is input to the arithmetic circuit 2 as the first input signal Vin1, and the signal output from the switching circuit 11 is the second input signal Vin2. Is entered as Further, a control signal str_sel output from the control circuit 14 is input. The arithmetic circuit 2 has its arithmetic function changed according to the state of the control signal str_sel, and outputs the arithmetic result as the output signal Vout of the sensor IC1. A load capacitor (C1) 140 is connected to the output terminal of the output signal Vout.

第1のスイッチ(S1)41の開閉は、制御回路14からの制御信号ana_selによって制御されており、制御信号ana_selがHレベルのときにオン(閉)となり、Lレベルのときにオフ(開)となる。また、第2のスイッチ(S2)42の開閉は、インバータ29を介した制御信号ana_selによって制御されており、制御信号ana_selがLレベルのときにオン(閉)となり、Hレベルのときにオフ(開)となる。したがって、第1のスイッチ(S1)41と第2のスイッチ(S2)42は、インバータ29により排他的に動作する。   The opening and closing of the first switch (S1) 41 is controlled by a control signal ana_sel from the control circuit 14, and is turned on (closed) when the control signal ana_sel is at the H level, and is turned off (opened) when the control signal ana_sel is at the L level. It becomes. The opening / closing of the second switch (S2) 42 is controlled by a control signal ana_sel via the inverter 29. The control signal ana_sel is turned on (closed) when the control signal ana_sel is L level, and is turned off when the control signal ana_sel is H level ( Open). Therefore, the first switch (S 1) 41 and the second switch (S 2) 42 operate exclusively by the inverter 29.

次に、演算回路2の詳細について、図2を用いて説明する。演算回路2は、オペアンプ30、入力容量(Ci)44、帰還容量(Cf)45、および帰還スイッチ(S3)43で構成されている。入力容量(Ci)44の一端は第1の入力信号Vin1の入力端子に接続され、他端はオペアンプ30の反転入力端子に接続されている。帰還容量(Cf)45と帰還スイッチ(S3)43は、オペアンプ30の反転入力端子と出力端子の間に並列に接続されている。オペアンプ30の非反転入力端子は、第2の入力信号Vin2の入力端子に接続されており、オペアンプ30の出力端子は、出力信号Voutの出力端子に接続されている。帰還スイッチ(S3)43の制御端子は制御信号str_selに接続されている。   Next, details of the arithmetic circuit 2 will be described with reference to FIG. The arithmetic circuit 2 includes an operational amplifier 30, an input capacitor (Ci) 44, a feedback capacitor (Cf) 45, and a feedback switch (S 3) 43. One end of the input capacitor (Ci) 44 is connected to the input terminal of the first input signal Vin1, and the other end is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 30. The feedback capacitor (Cf) 45 and the feedback switch (S3) 43 are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 30. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 30 is connected to the input terminal of the second input signal Vin2, and the output terminal of the operational amplifier 30 is connected to the output terminal of the output signal Vout. The control terminal of the feedback switch (S3) 43 is connected to the control signal str_sel.

帰還スイッチ(S3)43は、入力される制御信号str_selによって開閉制御がなされる。すなわち、制御信号str_selがHレベルの場合には、帰還スイッチ(S3)43がオン(閉)となり、Lレベルの場合には、帰還スイッチ(S3)43がオフ(開)となる。   The feedback switch (S3) 43 is controlled to open and close by an input control signal str_sel. That is, when the control signal str_sel is at the H level, the feedback switch (S3) 43 is turned on (closed), and when the control signal str_sel is at the L level, the feedback switch (S3) 43 is turned off (open).

次に、このように構成された本発明の第1実施形態の動作について、図3を用いて説明する。まず、第1のアナログ信号出力部10の信号を出力する場合は、各制御信号を図3の上段に示す状態にし、各スイッチの開閉関係を制御する。   Next, the operation of the first embodiment of the present invention thus configured will be described with reference to FIG. First, when the signal of the first analog signal output unit 10 is output, each control signal is set to the state shown in the upper part of FIG. 3 to control the open / close relationship of each switch.

すなわち、制御信号ana_selをHレベルとすることによって、第1のスイッチ(S1)41をオン(閉)とし、第2のスイッチ(S2)42をオフ(開)とする。これによって、演算回路2の第1の入力信号Vin1にはクロック同期信号Vsc1が入力され、第2の入力信号Vin2には基準信号Vsc2が入力される。また、制御信号str_selをLレベルとすることによって、帰還スイッチ(S3)43をオフ(開)とする。これによって、演算回路2は入力容量(Ci)44と帰還容量(Cf)45の容量比によって決まる増幅率を持つ反転増幅回路となる。この結果、演算回路2は、クロック同期信号Vsc1と基準信号Vsc2の差分を(Ci/Cf)倍した信号を出力信号Voutとして出力する。   That is, by setting the control signal ana_sel to the H level, the first switch (S1) 41 is turned on (closed), and the second switch (S2) 42 is turned off (open). As a result, the clock synchronization signal Vsc1 is input to the first input signal Vin1 of the arithmetic circuit 2, and the reference signal Vsc2 is input to the second input signal Vin2. Further, the feedback switch (S3) 43 is turned off (opened) by setting the control signal str_sel to the L level. As a result, the arithmetic circuit 2 becomes an inverting amplifier circuit having an amplification factor determined by the capacitance ratio of the input capacitor (Ci) 44 and the feedback capacitor (Cf) 45. As a result, the arithmetic circuit 2 outputs a signal obtained by multiplying the difference between the clock synchronization signal Vsc1 and the reference signal Vsc2 by (Ci / Cf) as the output signal Vout.

また、第2のアナログ信号出力部12の出力であるクロック非同期信号Vnscを出力する場合には、各制御信号を図3の下段に示す状態にし、各スイッチの開閉関係を制御する。すなわち、制御信号ana_selをLレベルとすることによって、第1のスイッチ(S1)41をオフ(開)とし、第2のスイッチ(S2)42をオン(閉)とする。これによって演算回路2の第1の入力信号Vin1にはクロック同期信号Vsc1が入力され、第2の入力信号Vin2にはクロック非同期信号Vnscが入力される。   When the clock asynchronous signal Vnsc, which is the output of the second analog signal output unit 12, is output, each control signal is set to the state shown in the lower part of FIG. 3 to control the open / close relationship of each switch. That is, by setting the control signal ana_sel to the L level, the first switch (S1) 41 is turned off (opened), and the second switch (S2) 42 is turned on (closed). As a result, the clock synchronization signal Vsc1 is input to the first input signal Vin1 of the arithmetic circuit 2, and the clock asynchronous signal Vnsc is input to the second input signal Vin2.

また、制御信号str_selをHレベルとすることによって、帰還スイッチ(S3)43をオン(閉)とする。これによって、オペアンプ30の反転入力端子と出力端子の間は短絡され、演算回路2はボルテージフォロア回路として動作する。なお、オペアンプ30の反転入力端子と出力端子が短絡されるため、帰還容量(Cf)45の両端は同電位になる。そのため、帰還容量(Cf)45には電荷が蓄積されなくなり、演算回路2はスイッチトキャパシタ型反転増幅回路として動作しなくなる。   Further, the feedback switch (S3) 43 is turned on (closed) by setting the control signal str_sel to the H level. As a result, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 30 are short-circuited, and the arithmetic circuit 2 operates as a voltage follower circuit. Since the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 30 are short-circuited, both ends of the feedback capacitor (Cf) 45 have the same potential. Therefore, no charge is accumulated in the feedback capacitor (Cf) 45, and the arithmetic circuit 2 does not operate as a switched capacitor type inverting amplifier circuit.

このように、制御信号ana_selと制御信号str_selを同時に切り換え、演算回路2へ入力する信号を変更すると共に、演算回路2の機能を変更することにより、クロックORG_CLKに同期したクロック同期信号Vsc1と基準信号Vsc2の差分を演算増幅した信号と、クロックORG_CLKに同期しないクロック非同期信号Vnscを演算増幅した信号の2つの異なる出力を一つのオペアンプ30で得ることができる。つまり、本実施形態においては、クロックORG_CLKに同期した信号を出力信号として出力する際には、演算回路2は帰還容量(Cf)45と入力容量(Ci)44の比で決まる増幅率を持つ反転増幅回路として機能し、クロックORG_CLKに非同期の信号を出力信号として出力する際には、演算回路2はボルテージフォロア回路として機能する。   In this way, the control signal ana_sel and the control signal str_sel are switched at the same time, the signal input to the arithmetic circuit 2 is changed, and the function of the arithmetic circuit 2 is changed so that the clock synchronization signal Vsc1 synchronized with the clock ORG_CLK and the reference signal Two different outputs of the signal obtained by calculating and amplifying the difference of Vsc2 and the signal obtained by calculating and amplifying the clock asynchronous signal Vnsc not synchronized with the clock ORG_CLK can be obtained by one operational amplifier 30. That is, in this embodiment, when outputting a signal synchronized with the clock ORG_CLK as an output signal, the arithmetic circuit 2 is an inversion having an amplification factor determined by the ratio of the feedback capacitor (Cf) 45 and the input capacitor (Ci) 44. When functioning as an amplifier circuit and outputting a signal asynchronous to the clock ORG_CLK as an output signal, the arithmetic circuit 2 functions as a voltage follower circuit.

また、本実施形態においては、負荷容量(C1)140と、第1のスイッチ(S1)41および第2のスイッチ(S2)42の間に演算回路2を接続していることから、従来技術のように、負荷容量(C1)140と、第1のスイッチ(S1)41あるいは第2のスイッチ(S2)42が直結し、第1のスイッチ(S1)41または第2のスイッチ(S2)42のオン抵抗と負荷容量(C1)140によって高域遮断フィルタが形成されることがなく、そのため、負荷容量(C1)140による信号帯域の制限を受けることがなくなる。   In the present embodiment, since the arithmetic circuit 2 is connected between the load capacity (C1) 140 and the first switch (S1) 41 and the second switch (S2) 42, In this way, the load capacity (C1) 140 and the first switch (S1) 41 or the second switch (S2) 42 are directly connected, and the first switch (S1) 41 or the second switch (S2) 42 The high-frequency cutoff filter is not formed by the on-resistance and the load capacitance (C1) 140, and therefore the signal band is not limited by the load capacitance (C1) 140.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係わる信号処理システムを図4および図5を用いて説明する。図4は第2実施形態に係わる信号処理回路を組み込んだセンサIC1のブロック図であり、図5は第2実施形態における入出力信号と各制御信号の関係を示す図である。図4に示すブロック図は、制御回路14を除いて図1に示した第1実施形態に係わるブロック図の構成と同様である。したがって、以下、相違点である制御回路14を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a signal processing system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram of the sensor IC 1 incorporating the signal processing circuit according to the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the input / output signals and the control signals in the second embodiment. The block diagram shown in FIG. 4 is the same as the configuration of the block diagram according to the first embodiment shown in FIG. Therefore, the following description will focus on the control circuit 14, which is a difference.

制御回路14は、クロック生成回路13、デジタル信号生成回路16、および回路構成切換回路18から構成されている。クロック生成回路13は、制御信号ctrlおよび第1のクロックORG_CLKが外部より入力され、第2のクロックCLKを出力する。制御信号ctrlがHレベルの場合には、第2のクロックCLKは第1のクロックORG_CLKと同一の波形となり、また制御信号ctrlがLレベルの場合には、第2のクロックCLKはLレベルに固定される。   The control circuit 14 includes a clock generation circuit 13, a digital signal generation circuit 16, and a circuit configuration switching circuit 18. The clock generation circuit 13 receives the control signal ctrl and the first clock ORG_CLK from the outside, and outputs the second clock CLK. When the control signal ctrl is at H level, the second clock CLK has the same waveform as the first clock ORG_CLK. When the control signal ctrl is at L level, the second clock CLK is fixed at L level. Is done.

デジタル信号生成回路16は、第2のクロックCLKが入力され、制御信号phi(x)をセンシング部4に、制御信号sh(x)を第1のアナログ信号出力部10に出力する。第2のクロックCLKが第1のクロックORG_CLKと同一の場合には、制御信号phi(x)、sh(x)は第1のクロックORG_CLKに同期した波形になる。一方、第2のクロックCLKがLレベルに固定されている場合には、制御信号phi(x)、sh(x)もLレベルに固定される。   The digital signal generation circuit 16 receives the second clock CLK, and outputs the control signal phi (x) to the sensing unit 4 and the control signal sh (x) to the first analog signal output unit 10. When the second clock CLK is the same as the first clock ORG_CLK, the control signals phi (x) and sh (x) have a waveform synchronized with the first clock ORG_CLK. On the other hand, when the second clock CLK is fixed at the L level, the control signals phi (x) and sh (x) are also fixed at the L level.

回路構成切換回路18は、外部から制御信号setが入力され、制御信号ana_selを切換回路11に、制御信号str_selを演算回路2に出力する。制御信号setがHレベルの場合には、制御信号ana_selはLレベルになり、制御信号str_selはHレベルになる。逆に、制御信号setがLレベルの場合には、制御信号ana_selはHレベルになり、制御信号str_selはLレベルになる。   The circuit configuration switching circuit 18 receives a control signal set from the outside, and outputs a control signal ana_sel to the switching circuit 11 and a control signal str_sel to the arithmetic circuit 2. When the control signal set is at H level, the control signal ana_sel is at L level and the control signal str_sel is at H level. Conversely, when the control signal set is at the L level, the control signal ana_sel is at the H level and the control signal str_sel is at the L level.

次に、このように構成された本発明の第2実施形態の動作について、図5を用いて説明する。まず、第1のアナログ信号出力部10の信号を出力する場合は、各制御信号を図5の上段に示す関係となるように制御する。   Next, the operation of the second embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. First, when the signal of the first analog signal output unit 10 is output, the control signals are controlled to have the relationship shown in the upper part of FIG.

すなわち、クロック生成回路13に入力される制御信号ctrlがHレベルになり、クロック生成回路13から第1のクロックORG_CLKと同一の第2のクロックCLKが出力される。第2のクロックCLKはデジタル信号生成回路16に入力され、デジタル信号生成回路16から第2のクロックCLKに同期した制御信号phi(x)がセンシング部4に、制御信号sh(x)が第1のアナログ信号出力部10に出力される。このため、この第2のクロックCLKに同期して、センシング部4からセンサ信号Vfdaが出力され、第1のアナログ信号出力部10からクロック同期信号Vsc1および基準信号Vsc2が出力される。   That is, the control signal ctrl input to the clock generation circuit 13 becomes H level, and the second clock CLK that is the same as the first clock ORG_CLK is output from the clock generation circuit 13. The second clock CLK is input to the digital signal generation circuit 16, the control signal phi (x) synchronized with the second clock CLK from the digital signal generation circuit 16 is sent to the sensing unit 4, and the control signal sh (x) is the first signal. Are output to the analog signal output unit 10. Therefore, in synchronization with the second clock CLK, the sensor signal Vfda is output from the sensing unit 4, and the clock synchronization signal Vsc1 and the reference signal Vsc2 are output from the first analog signal output unit 10.

また、回路構成切換回路18に入力される制御信号setはLレベルになり、回路構成切換回路18からHレベルの制御信号ana_selとLレベルの制御信号str_selが出力される。制御信号ana_selは切換回路11に入力され、このため、第1のスイッチ(S1)41はオン(閉)となり、第2のスイッチ(S2)42はオフ(開)となる。したがって、切換回路11から基準信号Vsc2が出力される。制御信号str_selは演算回路2の帰還スイッチ(S3)43(図2参照)に入力され、帰還スイッチ(S3)43はオフ(開)となる。このため、演算回路2は反転増幅回路として機能する。   Further, the control signal set input to the circuit configuration switching circuit 18 becomes L level, and the circuit configuration switching circuit 18 outputs an H level control signal ana_sel and an L level control signal str_sel. The control signal ana_sel is input to the switching circuit 11, and therefore, the first switch (S1) 41 is turned on (closed), and the second switch (S2) 42 is turned off (open). Therefore, the reference signal Vsc2 is output from the switching circuit 11. The control signal str_sel is input to the feedback switch (S3) 43 (see FIG. 2) of the arithmetic circuit 2, and the feedback switch (S3) 43 is turned off (opened). For this reason, the arithmetic circuit 2 functions as an inverting amplifier circuit.

すなわち、第1実施形態と同様に、演算回路2の第1の入力信号Vin1としてクロック同期信号Vsc1が入力され、第2の入力信号Vin2として基準信号Vsc2が入力される。したがって、演算回路2からは、第1の入力信号Vin1と第2の入力信号Vin2の差分(Vin2−Vin1)を、入力容量(Ci)44と帰還容量(Cf)45の比によって決まる増幅率で増幅した出力信号Voutが出力される。   That is, as in the first embodiment, the clock synchronization signal Vsc1 is input as the first input signal Vin1 of the arithmetic circuit 2, and the reference signal Vsc2 is input as the second input signal Vin2. Therefore, from the arithmetic circuit 2, the difference (Vin2−Vin1) between the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2 is an amplification factor determined by the ratio of the input capacitance (Ci) 44 and the feedback capacitance (Cf) 45. An amplified output signal Vout is output.

次に、第2のアナログ信号出力部12の信号を出力する場合は、各制御信号を図5の下段に示す関係となるように制御する。このときには、クロック生成回路13に入力される制御信号ctrlはLレベルになり、クロック生成回路13からの出力である第2のクロックCLKがLレベルになる。したがって、デジタル信号生成回路16より出力される制御信号phi(x)、sh(x)も、Lレベルとなる。このため、第2のクロックCLKに同期して、デジタル信号生成回路16内部のトランジスタが一斉にオン/オフするために発生する急激な電流変化がなくなり、この急激な電流変化によって引き起こされる電源/GND(グランド)線の電位変化が発生しなくなる。つまり、第2のアナログ信号出力部12からの出力は、第2のクロックCLKに同期して発生する電源/GND線の電位変化による影響を受けなくなる。   Next, when outputting the signal of the 2nd analog signal output part 12, it controls so that each control signal becomes the relationship shown in the lower stage of FIG. At this time, the control signal ctrl input to the clock generation circuit 13 is at L level, and the second clock CLK that is the output from the clock generation circuit 13 is at L level. Therefore, the control signals phi (x) and sh (x) output from the digital signal generation circuit 16 are also at the L level. For this reason, in synchronization with the second clock CLK, there is no sudden current change that occurs because the transistors in the digital signal generation circuit 16 are turned on / off all at once, and the power supply / GND caused by this sudden current change is eliminated. No change in potential of the (ground) line occurs. That is, the output from the second analog signal output unit 12 is not affected by the potential change of the power supply / GND line generated in synchronization with the second clock CLK.

また、回路構成切換回路18に入力される制御信号setはHレベルになり、回路構成切換回路18からはLレベルの制御信号ana_selとHレベルの制御信号str_selが出力される。制御信号ana_selは切換回路11に入力され、このため、第1のスイッチ(S1)41はオフ(開)となり、第2のスイッチ(S2)42はオン(閉)となる。したがって、切換回路11からはクロック非同期信号Vnscが出力される。制御信号str_selは演算回路2の帰還スイッチ(S3)43に入力され、帰還スイッチ(S3)43はオン(閉)となる。このため、演算回路2のオペアンプ30の反転入力端子と出力端子の間は短絡状態となる。   Further, the control signal set input to the circuit configuration switching circuit 18 becomes H level, and the circuit configuration switching circuit 18 outputs an L level control signal ana_sel and an H level control signal str_sel. The control signal ana_sel is input to the switching circuit 11, and therefore, the first switch (S1) 41 is turned off (opened) and the second switch (S2) 42 is turned on (closed). Therefore, the clock asynchronous signal Vnsc is output from the switching circuit 11. The control signal str_sel is input to the feedback switch (S3) 43 of the arithmetic circuit 2, and the feedback switch (S3) 43 is turned on (closed). For this reason, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 30 of the arithmetic circuit 2 are short-circuited.

したがって、演算回路2はボルテージフォロア回路として機能し、オペアンプ30の非反転入力端子にはクロック非同期信号Vnscが入力される。また、デジタル信号生成回路16に入力される第2のクロックCLKをLレベルに固定し、デジタル信号生成回路16の動作を停止させることで、電源/GND線の電位変動が発生しなくなる。この結果、第2のアナログ信号出力部12から電源/GND線の電位変化による影響を受けていないクロック非同期信号Vnscが出力され、ボルテージフォロア回路によって、そのまま出力信号Voutとして出力される。   Therefore, the arithmetic circuit 2 functions as a voltage follower circuit, and the clock asynchronous signal Vnsc is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 30. Further, by fixing the second clock CLK input to the digital signal generation circuit 16 to the L level and stopping the operation of the digital signal generation circuit 16, the potential fluctuation of the power supply / GND line does not occur. As a result, the second analog signal output unit 12 outputs the clock asynchronous signal Vnsc that is not affected by the potential change of the power supply / GND line, and is directly output as the output signal Vout by the voltage follower circuit.

このように第2実施形態においても、制御信号ana_selと制御信号str_selを同時に切り換え、演算回路2へ入力する信号を変更すると共に、演算回路2の機能を変更することにより、クロックORG_CLKに同期したクロック同期信号Vsc1と基準信号Vsc2との差分を演算増幅した信号と、クロックORG_CLKに同期しないクロック非同期信号Vnscを演算増幅した信号の2つの異なる出力を一つのオペアンプ30で得ることができる。また、演算回路2の負荷が負荷容量(C1)140だけになるため、高域遮断フィルタによる帯域制限を受けなくなる。   As described above, also in the second embodiment, the control signal ana_sel and the control signal str_sel are switched at the same time, the signal input to the arithmetic circuit 2 is changed, and the function of the arithmetic circuit 2 is changed to thereby synchronize with the clock ORG_CLK. One operational amplifier 30 can obtain two different outputs of a signal obtained by calculating and amplifying the difference between the synchronous signal Vsc1 and the reference signal Vsc2 and a signal obtained by calculating and amplifying the clock asynchronous signal Vnsc not synchronized with the clock ORG_CLK. In addition, since the load of the arithmetic circuit 2 is only the load capacity (C1) 140, the band is not limited by the high-frequency cutoff filter.

また、第2実施形態においては、クロック非同期信号Vnscを出力する際には、クロック生成回路13から出力される第2のクロックCLKをLレベルに固定している。そのため、デジタル信号生成回路16から出力される制御信号phi(x)、sh(x)もLレベルに固定され、第2のクロックCLKに同期して発生する電源/GND線の電位変化がなくなる。したがって、第2のアナログ信号出力部12からの出力が、第2のクロックCLKに同期して発生する電源/GND線の電位変化による影響を受けなくなる。   In the second embodiment, when the clock asynchronous signal Vnsc is output, the second clock CLK output from the clock generation circuit 13 is fixed to the L level. Therefore, the control signals phi (x) and sh (x) output from the digital signal generation circuit 16 are also fixed to the L level, and the potential change of the power supply / GND line generated in synchronization with the second clock CLK is eliminated. Therefore, the output from the second analog signal output unit 12 is not affected by the potential change of the power supply / GND line generated in synchronization with the second clock CLK.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムを図6から図11を用いて説明する。図6は第3実施形態に係わる信号処理回路を組み込んだセンサIC1とその周辺回路のブロック図であり、図7は第3実施形態における入出力信号と各制御信号の関係を示す図であり、図8から図11は第3実施形態における各信号の波形を示すタイミングチャートである。図6に示すブロック図は、第1実施形態に係わる図1のブロック図を基に、より具体的な回路構成を示している。
(Third embodiment)
Next, a signal processing system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram of the sensor IC 1 incorporating the signal processing circuit according to the third embodiment and its peripheral circuits, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the input / output signals and the control signals in the third embodiment. 8 to 11 are timing charts showing waveforms of signals in the third embodiment. The block diagram shown in FIG. 6 shows a more specific circuit configuration based on the block diagram of FIG. 1 according to the first embodiment.

第3実施形態におけるセンサIC1は、クロック同期回路8、クロック非同期回路9、および演算回路2で構成されている。クロック同期回路8は、センシング部4、第1のアナログ信号出力部10、および制御回路14で構成されている。センシング部4は、CCD(Charge Coupled Device)転送路21、ゲート部22、PD部(Photo
Diode)23、FDA(Floating Diffusion Amplification)回路24で構成されている。第1のアナログ信号出力部10は、CDS(Correlated Double Sampling:相関2重サンプリング)回路25、第1のSH(Sample and Hold)回路26、第2のSH回路27で構成されている。制御回路14は、クロック生成回路13、デジタル信号生成回路16、レジスタ回路17、および回路構成切換回路18で構成されている。
The sensor IC 1 in the third embodiment includes a clock synchronization circuit 8, a clock asynchronous circuit 9, and an arithmetic circuit 2. The clock synchronization circuit 8 includes a sensing unit 4, a first analog signal output unit 10, and a control circuit 14. The sensing unit 4 includes a CCD (Charge Coupled Device) transfer path 21, a gate unit 22, a PD unit (Photo
It includes a diode (Diode) 23 and an FDA (Floating Diffusion Amplification) circuit 24. The first analog signal output unit 10 includes a CDS (Correlated Double Sampling) circuit 25, a first SH (Sample and Hold) circuit 26, and a second SH circuit 27. The control circuit 14 includes a clock generation circuit 13, a digital signal generation circuit 16, a register circuit 17, and a circuit configuration switching circuit 18.

クロック非同期回路9は、第2のアナログ信号出力部12および切換回路11で構成されている。第2のアナログ信号出力12は、温度検出回路15で構成されている。切換回路11は、第1のスイッチ(S1)41、第2のスイッチ(S2)42、およびインバータ29から構成されている。演算回路2は、オペアンプ30、帰還スイッチ(S3)43、入力容量(Ci)44、および帰還容量(Cf)45で構成されている。また、センサIC1の外部には、マイコン6およびA/D変換器7が配置されている。   The clock asynchronous circuit 9 includes a second analog signal output unit 12 and a switching circuit 11. The second analog signal output 12 includes a temperature detection circuit 15. The switching circuit 11 includes a first switch (S 1) 41, a second switch (S 2) 42, and an inverter 29. The arithmetic circuit 2 includes an operational amplifier 30, a feedback switch (S3) 43, an input capacitor (Ci) 44, and a feedback capacitor (Cf) 45. A microcomputer 6 and an A / D converter 7 are disposed outside the sensor IC 1.

マイコン6は、第1のクロックORG_CLK、第3のクロックIO_CLK、および制御信号ADTを生成する。第1のクロックORG_CLKの出力端子は、制御回路14内のクロック生成回路13に接続されている。第3のクロックIO_CLKの出力端子は、制御回路14内のレジスタ回路17に接続されている。また、制御信号ADTの出力端子は、A/D変換器7に接続されている。   The microcomputer 6 generates a first clock ORG_CLK, a third clock IO_CLK, and a control signal ADT. The output terminal of the first clock ORG_CLK is connected to the clock generation circuit 13 in the control circuit 14. The output terminal of the third clock IO_CLK is connected to the register circuit 17 in the control circuit 14. The output terminal of the control signal ADT is connected to the A / D converter 7.

制御回路14内のレジスタ回路17は、第3のクロックIO_CLKが入力され、制御信号ctrlおよび制御信号setを生成する。制御信号ctrlの出力端子はクロック生成回路13に接続され、制御信号setの出力端子は回路構成切換回路18およびデジタル信号生成回路16に接続されている。   The register circuit 17 in the control circuit 14 receives the third clock IO_CLK and generates a control signal ctrl and a control signal set. The output terminal of the control signal ctrl is connected to the clock generation circuit 13, and the output terminal of the control signal set is connected to the circuit configuration switching circuit 18 and the digital signal generation circuit 16.

クロック生成回路13は、マイコン6から入力された第1のクロックORG_CLKと、レジスタ回路17から入力された制御信号ctrlに基づいて、第2のクロックCLKを生成し、デジタル信号生成回路16に出力する。   The clock generation circuit 13 generates a second clock CLK based on the first clock ORG_CLK input from the microcomputer 6 and the control signal ctrl input from the register circuit 17 and outputs the second clock CLK to the digital signal generation circuit 16. .

デジタル信号生成回路16は、レジスタ回路17から入力された制御信号setに応じて制御信号phitg、phi1、phi2、phir、shcds、shsc1、shsc2を、第2のクロックCLKに同期して生成する。このデジタル信号生成回路16で生成された制御信号phitgの出力端子はゲート部22に、制御信号phi1、phi2の出力端子はCCD転送路21に、制御信号phirの出力端子はFDA回路24に、制御信号shcdsの出力端子はCDS回路25に、制御信号shsc1の出力端子は第1のSH回路26に、制御信号shsc2の出力端子は第2のSH回路27に、それぞれ接続されている。   The digital signal generation circuit 16 generates the control signals phitg, phi1, phi2, phir, shcds, shsc1, shsc2 in synchronization with the second clock CLK according to the control signal set input from the register circuit 17. The output terminal of the control signal phitg generated by the digital signal generation circuit 16 is controlled by the gate unit 22, the output terminals of the control signals phi1 and phi2 are controlled by the CCD transfer path 21, and the output terminal of the control signal phir is controlled by the FDA circuit 24. The output terminal of the signal shcds is connected to the CDS circuit 25, the output terminal of the control signal shsc1 is connected to the first SH circuit 26, and the output terminal of the control signal shsc2 is connected to the second SH circuit 27.

PD部23は、被写体像などの画像を光電変換する複数の光電変換素子で構成された1次元あるいは2次元フォトダイオード列であり、入射光量に応じた信号電荷を発生する。ゲート部22は、PD部23で発生した信号電荷を制御信号phitgに同期してCCD転送路21に送る。CCD転送路21は、ゲート部22を通って送られてきた信号電荷を、制御信号phi1、phi2に同期して順次転送する。FDA回路24は、CCD転送路21から転送されてきた信号電荷を、制御信号phirに同期して信号電圧に変換し、センシング部4の出力としてセンサ信号Vfdaを出力する。   The PD unit 23 is a one-dimensional or two-dimensional photodiode array composed of a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert an image such as a subject image, and generates a signal charge corresponding to the amount of incident light. The gate unit 22 sends the signal charge generated in the PD unit 23 to the CCD transfer path 21 in synchronization with the control signal phitg. The CCD transfer path 21 sequentially transfers the signal charges sent through the gate unit 22 in synchronization with the control signals phi1 and phi2. The FDA circuit 24 converts the signal charge transferred from the CCD transfer path 21 into a signal voltage in synchronization with the control signal phir, and outputs a sensor signal Vfda as an output of the sensing unit 4.

CDS回路25の入力端子は、第1のアナログ信号出力部10の入力端子であり、センシング部4から出力されるセンサ信号Vfdaが入力される。CDS回路25は、入力されたセンサ信号Vfdaに対し、制御信号shcdsに同期して、ノイズ除去および演算増幅を行い、その信号を画素信号Vcdsとして出力する。CDS回路25の出力端子は、第1のSH回路26および第2のSH回路27に接続されている。第1のSH回路26は制御信号shsc1に従って画素信号Vfdaをサンプルアンドホールドし、クロック同期信号Vsc1を出力する。同様に第2のSH回路27は制御信号shsc2に従って画素信号Vfdaをサンプルアンドホールドし、基準信号Vsc2を出力する。   An input terminal of the CDS circuit 25 is an input terminal of the first analog signal output unit 10 and receives the sensor signal Vfda output from the sensing unit 4. The CDS circuit 25 performs noise removal and operational amplification on the input sensor signal Vfda in synchronization with the control signal shcds, and outputs the signal as a pixel signal Vcds. The output terminal of the CDS circuit 25 is connected to the first SH circuit 26 and the second SH circuit 27. The first SH circuit 26 samples and holds the pixel signal Vfda in accordance with the control signal shsc1, and outputs a clock synchronization signal Vsc1. Similarly, the second SH circuit 27 samples and holds the pixel signal Vfda in accordance with the control signal shsc2, and outputs the reference signal Vsc2.

温度検出回路15は、センサIC1の環境温度に応じた信号を出力する回路であり、マイコン6から出力される第1のクロックORG_CLKおよび第3のクロックIO_CLKの有無に係わらず、クロック非同期信号Vnscを出力する。   The temperature detection circuit 15 is a circuit that outputs a signal corresponding to the environmental temperature of the sensor IC 1, and outputs the clock asynchronous signal Vnsc regardless of the presence or absence of the first clock ORG_CLK and the third clock IO_CLK output from the microcomputer 6. Output.

第1のスイッチ(S1)41の一端には基準信号Vsc2が入力され、第2のスイッチ(S2)42の一端にはクロック非同期信号Vnscが入力される。第1のスイッチ(S1)41の他端と第2のスイッチ(S2)42の他端は互いに接続され、この接続端から出力される信号が第2の入力信号Vin2として演算回路2に入力される。第1のスイッチ(S1)41の制御端子は、回路構成切換回路18の制御信号ana_selの出力端子に接続されており、第2のスイッチ(S2)42の制御端子は、インバータ29を介して制御信号ana_selの出力端子に接続されている。したがって、制御信号ana_selがHレベルの際には、第1のスイッチ(S1)41がオン(閉)、第2のスイッチ(S2)42がオフ(開)となり、一方、制御信号ana_selがLレベルの際には、第1のスイッチ(S1)41がオフ(開)、第2のスイッチ(S2)42のオン(閉)となる。   The reference signal Vsc2 is input to one end of the first switch (S1) 41, and the clock asynchronous signal Vnsc is input to one end of the second switch (S2). The other end of the first switch (S1) 41 and the other end of the second switch (S2) 42 are connected to each other, and a signal output from this connection end is input to the arithmetic circuit 2 as the second input signal Vin2. The The control terminal of the first switch (S 1) 41 is connected to the output terminal of the control signal ana_sel of the circuit configuration switching circuit 18, and the control terminal of the second switch (S 2) 42 is controlled via the inverter 29. It is connected to the output terminal of the signal ana_sel. Therefore, when the control signal ana_sel is at the H level, the first switch (S1) 41 is turned on (closed) and the second switch (S2) 42 is turned off (open), while the control signal ana_sel is at the L level. In this case, the first switch (S1) 41 is turned off (opened), and the second switch (S2) 42 is turned on (closed).

演算回路2は、第1のアナログ信号出力部10から出力されるクロック同期信号Vsc1が第1の入力信号Vin1として入力され、切換回路11から出力される信号が第2の入力信号Vin2として入力される。また、回路構成切換回路18から制御信号str_selが入力される。演算回路2の出力端子は、センサIC1の出力信号Voutの出力端子としてA/D変換器7に接続されている。ここでA/D変換器7は第1実施形態および第2実施形態に示した負荷容量(C1)140に相当する。この演算回路2は第1実施形態において図2を用いて説明した構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。A/D変換器7は、センサIC1の出力信号Voutおよびマイコン6からの制御信号ADTが入力される。A/D変換器7は、制御信号ADTに同期して、出力信号VoutをA/D変換する。   In the arithmetic circuit 2, the clock synchronization signal Vsc1 output from the first analog signal output unit 10 is input as the first input signal Vin1, and the signal output from the switching circuit 11 is input as the second input signal Vin2. The A control signal str_sel is input from the circuit configuration switching circuit 18. The output terminal of the arithmetic circuit 2 is connected to the A / D converter 7 as an output terminal of the output signal Vout of the sensor IC1. Here, the A / D converter 7 corresponds to the load capacity (C1) 140 shown in the first and second embodiments. Since the arithmetic circuit 2 is the same as the configuration described with reference to FIG. 2 in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted. The A / D converter 7 receives the output signal Vout of the sensor IC 1 and the control signal ADT from the microcomputer 6. The A / D converter 7 A / D converts the output signal Vout in synchronization with the control signal ADT.

次に、本発明の第3実施形態の動作について、図7から図11を用いて説明する。クロック非同期信号Vnscを出力する場合、すなわち、第2のアナログ信号出力部12からの信号を出力する場合は、各制御信号が図7の下段に示す関係となるように制御する。この状態は、第2実施形態の場合と同様であるので、詳細な説明は省略するが、演算回路2はボルテージフォロア回路の回路構成に切り換わり、また切換回路11の第2のスイッチ(S2)42がオン(閉)となり、第1のスイッチ(S1)41がオフ(開)となる。したがって、第2のアナログ信号出力部12内の温度検出回路15の出力が、ボルテージフォロア回路として機能する演算回路2を介して出力信号Voutとして出力される。   Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. When the clock asynchronous signal Vnsc is output, that is, when the signal from the second analog signal output unit 12 is output, the control signals are controlled so as to have the relationship shown in the lower part of FIG. Since this state is the same as in the case of the second embodiment, the detailed description is omitted, but the arithmetic circuit 2 switches to the circuit configuration of the voltage follower circuit, and the second switch (S2) of the switching circuit 11 42 is turned on (closed), and the first switch (S1) 41 is turned off (open). Therefore, the output of the temperature detection circuit 15 in the second analog signal output unit 12 is output as the output signal Vout via the arithmetic circuit 2 that functions as a voltage follower circuit.

次に、第1のクロックORG_CLKに同期した信号を出力する場合、すなわち、第1のアナログ信号出力部10からの信号を出力する場合は、各制御信号が図7の上段に示す関係となるように制御する。この状態では、第2実施形態の場合と同様に、演算回路2は反転増幅回路の回路構成に切り換わり、また切換回路11の第1のスイッチ(S1)41がオン(閉)となり、第2のスイッチ(S2)42がオフ(開)となる。したがって、第1のアナログ信号出力部10から出力されるクロック同期信号Vsc1と基準信号Vsc2の差分が入力容量(Ci)44と帰還容量(Cf)45の比で決まる増幅率で増幅され、出力信号Voutとして出力される。   Next, when a signal synchronized with the first clock ORG_CLK is output, that is, when a signal from the first analog signal output unit 10 is output, the control signals have the relationship shown in the upper part of FIG. To control. In this state, as in the case of the second embodiment, the arithmetic circuit 2 is switched to the circuit configuration of the inverting amplifier circuit, and the first switch (S1) 41 of the switching circuit 11 is turned on (closed). The switch (S2) 42 is turned off (opened). Therefore, the difference between the clock synchronization signal Vsc1 output from the first analog signal output unit 10 and the reference signal Vsc2 is amplified with an amplification factor determined by the ratio of the input capacitance (Ci) 44 and the feedback capacitance (Cf) 45, and the output signal Output as Vout.

以下、各制御信号と各入出力信号の関係について、図8から図11に示すタイミングチャートを用いて詳述する。図8は蓄積時および画素読み出し時における各信号の状態を示すタイミングチャートであり、図9から図11は画素読み出し時の詳細を示すタイミングチャートである。図8では、蓄積モード時に温度出力であるクロック非同期信号Vnscが出力され、画素読み出しモード時に画素出力であるクロック同期信号Vsc1と基準信号Vsc2との差分を演算増幅した信号が出力されるとして記載している。クロック非同期信号Vnscを出力中は、特定のタイミングで出力される制御信号を必要としないため、詳細な説明は省略する。以降、図9から図11を用いて、クロック同期回路8からの信号を出力しているときの動作について詳細に説明する。   Hereinafter, the relationship between each control signal and each input / output signal will be described in detail with reference to timing charts shown in FIGS. FIG. 8 is a timing chart showing the state of each signal during accumulation and pixel readout, and FIGS. 9 to 11 are timing charts showing details during pixel readout. In FIG. 8, a clock asynchronous signal Vnsc that is a temperature output is output in the accumulation mode, and a signal obtained by calculating and amplifying the difference between the clock synchronization signal Vsc1 that is a pixel output and the reference signal Vsc2 is output in the pixel readout mode. ing. While the clock asynchronous signal Vnsc is being output, a control signal output at a specific timing is not required, and thus detailed description thereof is omitted. Hereinafter, the operation when the signal from the clock synchronization circuit 8 is output will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 11.

PD部23は、光電効果により、入射光量に応じた信号電荷を発生する。PD部23で発生した信号電荷は、制御信号phitgがLレベルの期間はPD部23内に蓄積され、制御信号phitgがHレベルになると、ゲート部22を通って各画素の信号電荷として一斉にCCD転送路21に移される。   The PD unit 23 generates a signal charge corresponding to the amount of incident light by the photoelectric effect. The signal charges generated in the PD unit 23 are accumulated in the PD unit 23 while the control signal phitg is at the L level. When the control signal phitg is at the H level, the signal charges pass through the gate unit 22 as signal charges of each pixel. It is moved to the CCD transfer path 21.

CCD転送路21は、制御信号phi1および制御信号phi2により信号電荷を順次転送し、FDA回路24に入力する。FDA回路24は、制御信号phirによりCCD転送路21から転送されてきた信号電荷を一画素毎あるいは任意の画素数毎の信号電圧に変換し、センサ信号Vfda(x)として出力する。   The CCD transfer path 21 sequentially transfers signal charges in accordance with the control signal phi 1 and the control signal phi 2 and inputs them to the FDA circuit 24. The FDA circuit 24 converts the signal charge transferred from the CCD transfer path 21 by the control signal phir into a signal voltage for each pixel or any number of pixels, and outputs it as a sensor signal Vfda (x).

制御信号phi1、phi2による電荷転送と制御信号phirによるFDA回路24のリセット動作により、センサ信号Vfda(x)が形成される。このため、センサ信号Vfda(x)は3つの出力期間に分けられ、それぞれの期間をリセット期間t、零レベル期間t0、信号期間tSと呼ぶこととする(図9参照)。リセット期間tは、制御信号phirがHレベルの期間であり、この期間でFDA回路24内の信号電荷は充放電により一定値まで戻される。このため、リセット期間は一定の信号電圧であるリセットレベルVr(x)を出力する。 The sensor signal Vfda (x) is formed by the charge transfer by the control signals phi1 and phi2 and the reset operation of the FDA circuit 24 by the control signal phir. Therefore, the sensor signal Vfda (x) is divided into three output periods, and these periods are referred to as a reset period t R , a zero level period t 0 , and a signal period t S (see FIG. 9). Reset period t R, the control signal phir is at the H level, the signal charge in the FDA circuit 24 in this period is returned to a certain value by charging and discharging. For this reason, the reset level Vr (x), which is a constant signal voltage, is output during the reset period.

次に、制御信号phirがHレベルからLレベルに変化すると、FDA回路24内のフィードスルー成分により、FDA回路24はリセットレベルVr(x)とは異なる電圧を出力する。この制御信号phirがHレベルからLレベルになり、次に制御信号phi1および制御信号phi2が変化するまでの期間を零レベル期間t0とし、この期間の信号電圧をフィードスルーレベルVf(x)とする。 Next, when the control signal phir changes from the H level to the L level, the FDA circuit 24 outputs a voltage different from the reset level Vr (x) due to the feedthrough component in the FDA circuit 24. A period until the control signal phir changes from the H level to the L level and then the control signal phi1 and the control signal phi2 change is defined as a zero level period t 0, and the signal voltage in this period is defined as a feedthrough level Vf (x). To do.

3つ目の期間である信号期間tSは、零レベル期間t0後から制御信号phirが再びHレベルになるまでの期間を指し、この期間中の信号電圧を信号レベルVs(x)とする。この信号レベルVs(x)は、PD部23で発生し、CCD転送路21によって転送されてきた電荷量によって変化する。図9では、制御信号phi1および制御信号phi2が1回変化する度に制御信号phirをHレベルにし、1画素毎の信号レベルVs(x)を出力している。 The third period, the signal period t S , refers to the period after the zero level period t 0 until the control signal phir becomes H level again, and the signal voltage during this period is defined as the signal level Vs (x). . This signal level Vs (x) is generated by the PD unit 23 and varies depending on the amount of charge transferred by the CCD transfer path 21. In FIG. 9, every time the control signal phi1 and the control signal phi2 change once, the control signal phir is set to the H level, and the signal level Vs (x) for each pixel is output.

制御信号shcdsがHレベルの期間中に、CDS回路25は入力されているセンサ信号Vfda(x)の電圧を回路内で保持する。その後、制御信号shcdsがLレベルになると、CDS回路25は回路内で保持している電圧と入力されているセンサ信号Vfda(x)の差分を演算増幅して、画素信号Vcds(x)として出力する。   During the period when the control signal shcds is at the H level, the CDS circuit 25 holds the voltage of the input sensor signal Vfda (x) in the circuit. Thereafter, when the control signal shcds becomes L level, the CDS circuit 25 calculates and amplifies the difference between the voltage held in the circuit and the input sensor signal Vfda (x), and outputs it as a pixel signal Vcds (x). To do.

すなわち、制御信号shcdsはセンサ信号Vfda(x)の零レベル期間t0中にHレベルになり、CDS回路25はフィードスルーレベルVf(x)を回路内で保持する。そして、制御信号shcdsがLレベルになると、CDS回路25は回路内に保持したフィードスルーレベルVf(x)と入力されている信号レベルVs(x)の差分を演算増幅して、画素信号Vcds(x)を出力する。この画素信号Vcds(x)を出力する期間をCDS演算出力期間tCDSと呼ぶこととする(図10参照)。なお、図10では、CDS回路25が増幅率Av1倍の反転増幅回路として動作するものとして波形を記述している。CDS回路25の特性は下記の式1に示す。
Vcds(x)=−Av1×(Vf(x)−Vs(x)) ・・・式1
That is, the control signal shcds becomes H level during the zero level period t 0 of the sensor signal Vfda (x), and the CDS circuit 25 holds the feedthrough level Vf (x) in the circuit. When the control signal shcds becomes L level, the CDS circuit 25 calculates and amplifies the difference between the feedthrough level Vf (x) held in the circuit and the input signal level Vs (x), and the pixel signal Vcds ( x) is output. A period during which the pixel signal Vcds (x) is output is referred to as a CDS calculation output period t CDS (see FIG. 10). In FIG. 10, the waveform is described on the assumption that the CDS circuit 25 operates as an inverting amplifier circuit having an amplification factor Av1. The characteristic of the CDS circuit 25 is shown in the following formula 1.
Vcds (x) = − Av1 × (Vf (x) −Vs (x)) Equation 1

第1のSH回路26および第2のSH回路27は、制御信号shsc1および制御信号shsc2がHレベルでサンプル状態に、Lレベルでホールド状態になるサンプルアンドホールド回路である。第1のSH回路26は制御信号shsc1により、また第2のSH回路27は制御信号shsc2により制御され、それぞれの制御信号がHレベルの期間に画素信号Vcds(x)をサンプルする。そして、制御信号shsc1および制御信号shsc2がLレベルの期間中、第1のSH回路26および第2のSH回路27は、それぞれでサンプルした信号電圧を保持し続ける。すなわち、制御信号shsc1は画素毎のCDS演算出力期間tCDS中にHレベルになり、制御信号shsc2は特定画素のCDS演算出力期間tCDS中にHレベルになる。 The first SH circuit 26 and the second SH circuit 27 are sample-and-hold circuits in which the control signal shsc1 and the control signal shsc2 are in the sample state at the H level and in the hold state at the L level. The first SH circuit 26 is controlled by the control signal shsc1, and the second SH circuit 27 is controlled by the control signal shsc2, and the pixel signal Vcds (x) is sampled during a period when each control signal is at the H level. Then, while the control signal shsc1 and the control signal shsc2 are at the L level, the first SH circuit 26 and the second SH circuit 27 continue to hold the sampled signal voltages. That is, the control signal shsc1 becomes H level during CDS calculation output period t CDS for each pixel, the control signal shsc2 becomes H level during CDS calculation output period t CDS particular pixel.

したがって、第1のSH回路26は画素毎の信号であるクロック同期信号Vsc1(x)を出力し、第2のSH回路27は基準となる基準信号Vsc2(y)を出力する。この第1のSH回路26が電圧をホールドしている期間を第1のホールド期間tSH1と呼び、第2のSH回路27が電圧をホールドしている期間を第2のホールド期間tSH2と呼ぶこととする。 Therefore, the first SH circuit 26 outputs a clock synchronization signal Vsc1 (x) that is a signal for each pixel, and the second SH circuit 27 outputs a reference signal Vsc2 (y) as a reference. The period during which the first SH circuit 26 holds the voltage is referred to as a first hold period t SH1, and the period during which the second SH circuit 27 holds the voltage is referred to as a second hold period t SH2. I will do it.

第1のスイッチ(S1)41および第2のスイッチ(S2)42は、制御信号ana_selがHレベルの場合には、第1のスイッチ(S1)41はオン(閉)に、第2のスイッチ(S2)42はオフ(開)になり、制御信号ana_selがLレベルの場合には、第1のスイッチ(S1)41はオフ(開)に、第2のスイッチ(S2)42はオン(閉)になる。また、演算回路2内の帰還スイッチ(S3)43は、制御信号str_selがHレベルの場合にはオン(閉)となり、Lレベルの場合にはオフ(開)となる。   When the control signal ana_sel is at the H level, the first switch (S1) 41 and the second switch (S2) 42 are turned on (closed) while the second switch ( S2) 42 is turned off (opened), and when the control signal ana_sel is at L level, the first switch (S1) 41 is turned off (opened), and the second switch (S2) 42 is turned on (closed). become. The feedback switch (S3) 43 in the arithmetic circuit 2 is turned on (closed) when the control signal str_sel is at the H level, and turned off (opened) when the control signal str_sel is at the L level.

図8に示したタイミングチャートにおいて、動作モードが画素読み出しのタイミングでは、制御信号ana_selがHレベルとなり、制御信号str_selがLレベルとなっていることから、第1のスイッチ(S1)41がオン(閉)、第2のスイッチ(S2)42がオフ(開)となり、また帰還スイッチ(S3)43がオフ(開)となっている。このため、演算回路2は反転増幅回路として機能し、このとき第1の入力信号Vin1として第1のSH回路26に保持されたクロック同期信号Vsc1(x)が入力され、第2の入力信号Vin2として第2のSH回路27に保持された基準信号Vsc2(y)が入力される。したがって、演算回路2は、クロック同期信号Vsc1(x)と基準信号Vsc2(y)の差分を、入力容量(Ci)44と帰還容量(Cf)45の比で決まる増幅率Av2で増幅した出力信号Vout(x)を出力する。演算回路2が反転増幅回路として機能するときの特性を、下記の式2に示す。
Vout(x)=−Av2×(Vsc2(y)−Vsc1(x)) ・・・式2
In the timing chart shown in FIG. 8, since the control signal ana_sel is at the H level and the control signal str_sel is at the L level when the operation mode is the pixel readout timing, the first switch (S1) 41 is turned on ( Closed), the second switch (S2) 42 is turned off (opened), and the feedback switch (S3) 43 is turned off (opened). Therefore, the arithmetic circuit 2 functions as an inverting amplifier circuit. At this time, the clock synchronization signal Vsc1 (x) held in the first SH circuit 26 is input as the first input signal Vin1, and the second input signal Vin2 is input. The reference signal Vsc2 (y) held in the second SH circuit 27 is input. Therefore, the arithmetic circuit 2 outputs an output signal obtained by amplifying the difference between the clock synchronization signal Vsc1 (x) and the reference signal Vsc2 (y) with an amplification factor Av2 determined by the ratio of the input capacitance (Ci) 44 and the feedback capacitance (Cf) 45. Vout (x) is output. The characteristic when the arithmetic circuit 2 functions as an inverting amplifier circuit is shown in the following formula 2.
Vout (x) = − Av2 × (Vsc2 (y) −Vsc1 (x)) Equation 2

すなわち、制御信号str_selがHレベルからLレベルになることで、演算回路2は反転増幅回路に機能が変わり、第1のSH回路26に保持されたクロック同期信号Vsc1(x)と、第2のSH回路27に保持された基準信号Vsc2(y)の差分を、入力容量(Ci)44と帰還容量(Cf)45の比で決まる増幅率Av2で増幅した出力信号Vout(x)を出力する。なお、出力信号Vout(x)のうち、出力として有効な期間は、第1のホールド期間tSH1と同じ期間であり(図11参照)、この期間を有効出力電圧期間tSIGと呼ぶこととする。 That is, when the control signal str_sel changes from the H level to the L level, the arithmetic circuit 2 changes its function to an inverting amplifier circuit, and the clock synchronization signal Vsc1 (x) held in the first SH circuit 26 and the second An output signal Vout (x) obtained by amplifying the difference of the reference signal Vsc2 (y) held in the SH circuit 27 with an amplification factor Av2 determined by the ratio of the input capacitance (Ci) 44 and the feedback capacitance (Cf) 45 is output. In the output signal Vout (x), a period effective as an output is the same period as the first hold period t SH1 (see FIG. 11), and this period is referred to as an effective output voltage period t SIG. .

このように、演算回路2が反転増幅回路として機能するときは、外部から入力される第1のクロックORG_CLKに同期して周期性を持った出力信号Vout(x)を出力する。なお、図中、Vr(x)、Vf(x)、Vs(x)、Vfda(x)、Vcds(x)、Vsc1(x)、およびVout(x)のxは、画素番号を示し、図9〜図11ではx=0〜7である。また、Vsc2(y)のyは、別の画素番号を示すものであり、図11ではy=0である。例えば、PD部23がアルミ配線層で覆われ遮光された遮光画素と遮光されていない開口画素の2種類のフォトダイオード列で構成されている場合、制御信号shsc2を遮光画素のCDS演算出力期間tCDS中にHレベルにし、制御信号shsc1を各開口画素のCDS演算出力期間tCDS中にHレベルにする。これにより、遮光画素からの出力信号が基準信号Vsc2(y)となり、開口画素からの出力信号がクロック同期信号Vsc1(x)となり、その差分が演算増幅されて出力信号Vout(x)となる。 As described above, when the arithmetic circuit 2 functions as an inverting amplifier circuit, the output signal Vout (x) having periodicity is output in synchronization with the first clock ORG_CLK input from the outside. In the figure, x in Vr (x), Vf (x), Vs (x), Vfda (x), Vcds (x), Vsc1 (x), and Vout (x) indicates a pixel number. 9 to 11, x = 0 to 7. Further, y in Vsc2 (y) indicates another pixel number, and y = 0 in FIG. For example, in the case where the PD unit 23 is composed of two types of photodiode arrays, which are covered with an aluminum wiring layer and shielded from light and a non-shielded aperture pixel, the control signal shsc2 is output to the CDS calculation output period t of the light-shielded pixel. The H level is set during CDS , and the control signal shsc1 is set to H level during the CDS calculation output period t CDS of each aperture pixel. As a result, the output signal from the light-shielded pixel becomes the reference signal Vsc2 (y), the output signal from the aperture pixel becomes the clock synchronization signal Vsc1 (x), and the difference is calculated and amplified to become the output signal Vout (x).

このように、本発明の各実施形態においては、オペアンプ30の非反転入力端子に接続された第1のスイッチ(S1)41および第2のスイッチ(S2)42の開閉で排他的に切り換え、入力する信号を変更すると共に、この変更に同期してオペアンプ30の帰還部に設けた帰還スイッチ(S3)43を開閉することにより、演算回路2の機能を変更させている。これにより、一つのオペアンプ30で異なる出力を得ることが可能になり、かつ、演算回路2の負荷に高域遮断フィルタが形成されず、信号通過帯域に制限を受けなくなる。また、クロックORG_CLKに非同期のアナログ信号を出力する際には、デジタル信号生成回路16に入力される第2のクロックCLKをLレベルに固定している。このため、クロック非同期信号Vnscの出力中に、第2のクロックCLKに同期して発生するノイズを低減させることができる。また、レジスタ回路17が出力する制御信号setおよび制御信号ctrlは第3のクロックIO_CLKによって制御されるため、制御信号setの状態は保持される。したがって、制御信号ctrlをLレベルにし、デジタル信号生成回路16の動作を一時的に中断した後に、制御信号ctrlをHレベルにし、再度動作を開始させても、中断時の続きからデジタル信号生成回路16を動作させることができる。   Thus, in each embodiment of the present invention, switching is performed exclusively by opening and closing the first switch (S1) 41 and the second switch (S2) 42 connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 30. The function of the arithmetic circuit 2 is changed by opening and closing the feedback switch (S3) 43 provided in the feedback section of the operational amplifier 30 in synchronization with this change. As a result, it is possible to obtain different outputs with one operational amplifier 30, and a high-frequency cutoff filter is not formed in the load of the arithmetic circuit 2, and the signal pass band is not limited. Further, when outputting an analog signal asynchronous to the clock ORG_CLK, the second clock CLK input to the digital signal generation circuit 16 is fixed to the L level. Therefore, noise generated in synchronization with the second clock CLK during the output of the clock asynchronous signal Vnsc can be reduced. Further, since the control signal set and the control signal ctrl output from the register circuit 17 are controlled by the third clock IO_CLK, the state of the control signal set is maintained. Therefore, even if the control signal ctrl is set to the L level and the operation of the digital signal generation circuit 16 is temporarily interrupted, the control signal ctrl is set to the H level and the operation is started again. 16 can be operated.

なお、本発明の各実施形態を説明するにあたって、切換回路11において、第1のアナログ信号および第2のアナログ信号の切り換えをおこなっていたが、これに限らず、3以上のアナログ信号を切り換えるようにしても勿論かまわない。   In describing each embodiment of the present invention, the switching circuit 11 switches between the first analog signal and the second analog signal. However, the present invention is not limited to this, and three or more analog signals are switched. But of course it does n’t matter.

以上、本発明の第1実施形態から第3実施形態を用いて説明したが、本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   As described above, the first to third embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and constituent elements are included in the implementation stage without departing from the scope of the invention. It can be transformed and embodied. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, you may delete some components of all the components shown by embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sensor IC incorporating the signal processing system concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサIC中の演算回路のブロック図である。It is a block diagram of the arithmetic circuit in sensor IC incorporating the signal processing system concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICの入出力信号と各制御信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input / output signal of a sensor IC incorporating the signal processing system concerning 1st Embodiment of this invention, and each control signal. 本発明の第2実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sensor IC incorporating the signal processing system concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICの入出力信号と各制御信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input / output signal of a sensor IC incorporating the signal processing system concerning 2nd Embodiment of this invention, and each control signal. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICとその周辺装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sensor IC incorporating the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention, and its peripheral device. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムを組み込んだセンサICの入出力信号と各制御信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input / output signal of a sensor IC incorporating the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention, and each control signal. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムの各信号の入出力波形の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship of the input-output waveform of each signal of the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムの各信号の入出力波形の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship of the input-output waveform of each signal of the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムの各信号の入出力波形の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship of the input-output waveform of each signal of the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係わる信号処理システムの各信号の入出力波形の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship of the input-output waveform of each signal of the signal processing system concerning 3rd Embodiment of this invention. 従来の信号処理システムの回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the circuit of the conventional signal processing system.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・センサIC
2・・・演算回路
4・・・センシング部
6・・・マイコン
7・・・A/D変換器
10・・・第1のアナログ信号出力部
11・・・切換回路
12・・・第2のアナログ信号出力部
13・・・クロック生成回路
14・・・制御回路
15・・・温度検出回路
16・・・デジタル信号生成回路
17・・・レジスタ回路
18・・・回路構成切換回路
21・・・CCD転送路
22・・・ゲート部
23・・・PD部
24・・・FDA回路
25・・・CDS回路
26・・・第1のSH回路
27・・・第2のSH回路
29・・・インバータ
30・・・オペアンプ
41・・・第1のスイッチ(S1)
42・・・第2のスイッチ(S2)
43・・・帰還スイッチ(S3)
44・・・入力容量(Ci)
45・・・帰還容量(Cf)
100・・・クロック同期回路
104・・・センシング部
110・・・第1のアナログ信号出力回路
112・・・第2のアナログ信号出力回路
114・・・制御回路
119・・・第1の演算回路
120・・・クロック非同期回路
121・・・第2の演算回路
130・・・切換回路
131・・・インバータ
132・・・スイッチ(SW1)
133・・・スイッチ(SW2)
140・・・負荷容量(C1)
1000・・・センサIC
1 ... Sensor IC
2 ... arithmetic circuit 4 ... sensing unit 6 ... microcomputer 7 ... A / D converter 10 ... first analog signal output unit 11 ... switching circuit 12 ... second Analog signal output unit 13 ... clock generation circuit 14 ... control circuit 15 ... temperature detection circuit 16 ... digital signal generation circuit 17 ... register circuit 18 ... circuit configuration switching circuit 21 ... CCD transfer path 22... Gate part 23... PD part 24... FDA circuit 25... CDS circuit 26... First SH circuit 27. 30... Operational amplifier 41... First switch (S1)
42 ... second switch (S2)
43 ... Feedback switch (S3)
44 ... Input capacity (Ci)
45 ... Return capacity (Cf)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Clock synchronization circuit 104 ... Sensing part 110 ... 1st analog signal output circuit 112 ... 2nd analog signal output circuit 114 ... Control circuit 119 ... 1st arithmetic circuit 120 ... clock asynchronous circuit 121 ... second arithmetic circuit 130 ... switching circuit 131 ... inverter 132 ... switch (SW1)
133... Switch (SW2)
140: Load capacity (C1)
1000 ... sensor IC

Claims (8)

クロックに同期した第1のアナログ信号を出力する第1のアナログ信号出力部と、
クロックに同期しない第2のアナログ信号を出力する第2のアナログ信号出力部と、
入力される信号に所定の演算を実行して出力する演算部と、
前記演算部に対する入力を前記第1のアナログ信号または前記第2のアナログ信号に変更すると共に、その変更に同期して前記演算部の機能を変更する制御部と、
を有することを特徴とする信号処理システム。
A first analog signal output unit for outputting a first analog signal synchronized with a clock;
A second analog signal output unit that outputs a second analog signal not synchronized with the clock;
A calculation unit that performs a predetermined calculation on an input signal and outputs the calculated signal;
A control unit that changes the input to the calculation unit to the first analog signal or the second analog signal, and changes the function of the calculation unit in synchronization with the change,
A signal processing system comprising:
前記演算部は、オペアンプと、第1の容量と、第2の容量と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとで構成され、
前記第1の容量は前記オペアンプの反転入力端子と前記第1のアナログ信号出力部の第1の出力端子の間に接続され、
前記第1のスイッチは前記オペアンプの非反転入力端子と前記第1のアナログ信号出力部の第2の出力端子の間に接続され、
前記第2のスイッチは前記オペアンプの非反転入力端子と前記第2のアナログ信号出力部の出力端子の間に接続され、
前記第2の容量および前記第3のスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と出力端子の間に並列に接続され、
前記制御部は前記第3のスイッチの開閉による前記演算部の機能変更に同期して、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。
The arithmetic unit includes an operational amplifier, a first capacitor, a second capacitor, a first switch, a second switch, and a third switch,
The first capacitor is connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and a first output terminal of the first analog signal output unit,
The first switch is connected between a non-inverting input terminal of the operational amplifier and a second output terminal of the first analog signal output unit,
The second switch is connected between a non-inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the second analog signal output unit,
The second capacitor and the third switch are connected in parallel between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier,
2. The signal processing according to claim 1, wherein the control unit controls the first switch and the second switch in synchronization with a function change of the arithmetic unit caused by opening and closing of the third switch. system.
前記制御部は、前記演算部が前記第2のアナログ信号出力部に係る信号を出力中に、前記第1のアナログ信号出力部へのクロックの供給を停止させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理システム。   The control unit stops supply of a clock to the first analog signal output unit while the arithmetic unit outputs a signal related to the second analog signal output unit. The signal processing system according to claim 2. 前記第1のアナログ信号出力部がCCDセンサ回路であり、前記第2のアナログ信号出力部が温度検出回路であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記載の信号処理システム。   4. The signal processing according to claim 1, wherein the first analog signal output unit is a CCD sensor circuit, and the second analog signal output unit is a temperature detection circuit. 5. system. クロックに同期した第1のアナログ信号を出力する第1のアナログ信号出力部と、
クロックに同期しない第2のアナログ信号を出力する第2のアナログ信号出力部と、
前記第1のアナログ信号出力部と前記第2のアナログ信号出力部の出力端子に接続され、前記第1のアナログ信号と前記第2のアナログ信号のどちらかを選択的に切り換えて出力する切換部と、
前記切換部によって選択された前記第1のアナログ信号または前記第2のアナログ信号のいずれかが入力される演算部と、
を有し、
前記演算部は、前記切換部における前記選択に応じて機能を変更することを特徴とする信号処理システム。
A first analog signal output unit for outputting a first analog signal synchronized with a clock;
A second analog signal output unit that outputs a second analog signal not synchronized with the clock;
A switching unit that is connected to output terminals of the first analog signal output unit and the second analog signal output unit, and selectively switches and outputs either the first analog signal or the second analog signal. When,
An arithmetic unit to which either the first analog signal or the second analog signal selected by the switching unit is input;
Have
The signal processing system, wherein the arithmetic unit changes a function according to the selection in the switching unit.
前記演算部は、前記第1のアナログ信号を入力する際には、反転増幅回路として機能し、一方、前記第2のアナログ信号を入力する際には、ボルテージフォロア回路として機能することを特徴とする請求項5に記載の信号処理システム。   The arithmetic unit functions as an inverting amplifier circuit when inputting the first analog signal, and functions as a voltage follower circuit when inputting the second analog signal. The signal processing system according to claim 5. 前記演算部は、オペアンプと受動素子にて構成され、前記オペアンプの反転入力端子と前記切換部との間には入力容量が接続され、前記オペアンプの前記反転入力端子と出力端子との間には、スイッチと帰還容量が並列に接続され、前記スイッチの切り換えにより、前記演算部の機能を変更することを特徴とする請求項5に記載の信号処理システム。   The arithmetic unit is composed of an operational amplifier and a passive element, an input capacitor is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the switching unit, and between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. 6. The signal processing system according to claim 5, wherein a switch and a feedback capacitor are connected in parallel, and the function of the arithmetic unit is changed by switching the switch. 前記第2のアナログ信号を出力の際には、前記クロックを停止することを特徴とする請求項5に記載の信号処理システム。   The signal processing system according to claim 5, wherein the clock is stopped when the second analog signal is output.
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