JP3470420B2 - Output circuit having a binarization circuit - Google Patents

Output circuit having a binarization circuit

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JP3470420B2
JP3470420B2 JP27874094A JP27874094A JP3470420B2 JP 3470420 B2 JP3470420 B2 JP 3470420B2 JP 27874094 A JP27874094 A JP 27874094A JP 27874094 A JP27874094 A JP 27874094A JP 3470420 B2 JP3470420 B2 JP 3470420B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2値化回路を有する出
力回路に関し、特にバーコード読取り装置に適用される
CCDリニアセンサなどの出力回路として用いて好適な
2値化回路を有する出力回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output circuit having a binarization circuit, and more particularly to an output circuit having a binarization circuit suitable for use as an output circuit of a CCD linear sensor or the like applied to a bar code reader. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】CCDリニアセンサを用いたバーコード
読取り装置においては、バーコードを光学的に読み取る
CCDリニアセンサの出力を2値化回路に供給し、太さ
の異なる線の組合せ(バーコード)を2値化情報として
取り出し、この2値化情報をバーコード情報として検出
するようにしている。この2値化処理に際しては、コン
パレータにて撮像信号の信号レベルを所定のスレッショ
ールド電圧と比較することによって2値化情報を得る方
法が一般的に採られている。
2. Description of the Related Art In a bar code reader using a CCD linear sensor, the output of a CCD linear sensor for optically reading a bar code is supplied to a binarizing circuit to combine lines with different thicknesses (bar code). Is extracted as binarized information, and this binarized information is detected as bar code information. In this binarization process, a method of obtaining binarized information by comparing the signal level of the image pickup signal with a predetermined threshold voltage by a comparator is generally adopted.

【0003】この2値化処理の際、バーコードが印刷さ
れている媒体面の凹凸や反射率の違い、或いは外来光の
影響などにより、撮像信号とスレッショールド電圧との
相対的なレベル差が変動するため、スレッショールド電
圧を固定化したのでは、安定した2値化処理が行えない
ことになる。このため、従来のバーコード読取り装置で
は、直前の撮像信号からある一定の絶対値以上信号レベ
ルが変化した場合にコンパレータを反転動作させる回路
を、CCDリニアセンサのチップ外に作製して用いてい
る。
During the binarization process, the relative level difference between the image pickup signal and the threshold voltage is caused by the unevenness of the medium surface on which the bar code is printed, the difference in reflectance, or the influence of external light. Therefore, if the threshold voltage is fixed, stable binarization processing cannot be performed. For this reason, in the conventional bar code reading apparatus, a circuit for inverting the comparator when the signal level changes by a certain absolute value or more from the immediately preceding image pickup signal is formed outside the chip of the CCD linear sensor and used. .

【0004】ここで、バーコード読取り装置に適用され
たCCDリニアセンサ及び2値化回路の従来例について
図11に基づいて説明する。図11において、CCDリ
ニアセンサ100は、入射光をその光量に応じた電荷量
の信号電荷に変換して蓄積する受光部101が一列に多
数配列されてなるセンサ列102と、このセンサ列10
2の各受光部101から読出しゲート103を介して読
み出された信号電荷を一方向に転送するCCDからなる
電荷転送レジスタ104とを有する構成となっている。
A conventional example of a CCD linear sensor and a binarization circuit applied to a bar code reader will be described with reference to FIG. In FIG. 11, a CCD linear sensor 100 includes a sensor array 102 in which a large number of light receiving portions 101 for converting incident light into signal charges having a charge amount corresponding to the light amount and accumulating the signal charges are arranged in a line, and the sensor array 10.
2 has a configuration including a charge transfer register 104 formed of a CCD that transfers the signal charge read from each of the light receiving units 101 via the read gate 103 in one direction.

【0005】電荷転送レジスタ104の最終段には、転
送されてきた信号電荷を検出して電圧に変換する例えば
フローティング・ディフュージョンからなる電荷電圧変
換部105が形成されている。電荷電圧変換部105の
後段には、この電荷電圧変換部105の出力を電流増幅
するバッファ回路106が設けられている。このバッフ
ァ回路106は、センサ列102、読出しゲート103
及び電荷転送レジスタ104と同一基板(チップ)上に
形成されている。そして、バッファ回路106の出力
は、外部端子107を介してCCD出力(撮像信号)と
して外部に導出され、アンプ108でレベル増幅された
後、2値化回路109に供給される。
At the final stage of the charge transfer register 104, there is formed a charge-voltage conversion section 105 which detects the transferred signal charges and converts them into a voltage, for example, a floating diffusion. A buffer circuit 106 that current-amplifies the output of the charge-voltage converter 105 is provided in the subsequent stage of the charge-voltage converter 105. The buffer circuit 106 includes a sensor array 102 and a read gate 103.
And the charge transfer register 104 are formed on the same substrate (chip). The output of the buffer circuit 106 is led out as a CCD output (imaging signal) via the external terminal 107, level-amplified by the amplifier 108, and then supplied to the binarization circuit 109.

【0006】2値化回路109としては、ダイオードを
用いた浮動2値化回路が用いられている。この浮動2値
化回路109は、コンパレータ110と、このコンパレ
ータ110の2つの入力端子間に互いに逆極性で並列接
続されたダイオード111,112とからなり、直前の
撮像信号に対してある一定の絶対値以上信号レベルが変
化した場合にコンパレータ110を反転動作させる構成
となっている。すなわち、今回の撮像信号の信号レベル
が前回の撮像信号の信号レベルよりも±0.7V(ダイ
オードの電圧降下レベル)以上変化したときに2値化回
路109の出力が反転することになる。
As the binarization circuit 109, a floating binarization circuit using a diode is used. The floating binarization circuit 109 includes a comparator 110 and diodes 111 and 112 that are connected in parallel between the two input terminals of the comparator 110 and have opposite polarities. The configuration is such that the comparator 110 is inverted when the signal level changes by a value or more. That is, the output of the binarization circuit 109 is inverted when the signal level of the current image pickup signal changes by ± 0.7 V (the voltage drop level of the diode) or more from the signal level of the previous image pickup signal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この浮動2値化回路1
09の特徴は信号の変化を捕らえて2値化を行う点にあ
り、よってバーコードの如き相対的な明暗を、バーコー
ド印刷面の反射率の影響を受けることなく安定に2値化
できる。しかしながら、その反面、ノイズ対策のために
アンプ108として増幅度の高いアンプを用いる必要が
あるために、回路構成が複雑になるとともに、2値化に
必要な回路をCCDリニアセンサ100と同一チップ上
に作製する、即ちオンチップ化するにも回路構成が複雑
なため困難であった。
This floating binarization circuit 1
The feature of 09 is that the change in the signal is captured and binarization is performed, so that the relative brightness and darkness such as a bar code can be stably binarized without being affected by the reflectance of the bar code printed surface. However, on the other hand, since it is necessary to use an amplifier having a high amplification degree as the amplifier 108 for noise suppression, the circuit configuration becomes complicated and the circuit required for binarization is provided on the same chip as the CCD linear sensor 100. However, it was difficult to fabricate it, that is, to make it on-chip, because the circuit configuration was complicated.

【0008】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、2値化に必要な回路
及びその周辺回路のオンチップ化を可能とした出力回路
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an output circuit which enables on-chip circuits required for binarization and peripheral circuits thereof. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による出力回路
は、ソースフォロワ回路を有し、所定の入力信号に基づ
くアナログ信号を出力する出力回路であって、このアナ
ログ信号を2値化信号に変換する2値化回路と、この2
値化回路の最適動作点電位に対応したバイアス電圧を発
生するバイアス電圧発生回路と、アナログ信号とバイア
ス電圧とを比較するコンパレータと、このコンパレータ
の比較出力を平滑化してソースフォロワ回路の負荷側ト
ランジスタの制御電極に印加する平滑化回路とを備えた
構成となっている。
An output circuit according to the present invention is an output circuit which has a source follower circuit and outputs an analog signal based on a predetermined input signal. The analog signal is converted into a binarized signal. Binarization circuit and this 2
A bias voltage generating circuit that generates a bias voltage corresponding to the optimum operating point potential of the binarizing circuit, a comparator that compares the analog signal with the bias voltage, and a load side transistor of the source follower circuit that smoothes the comparison output of this comparator. And a smoothing circuit for applying to the control electrode.

【0010】[0010]

【作用】上記構成の出力回路において、コンパレータは
アナログ信号とバイアス電圧とを比較し、平滑化回路は
その比較出力を平滑化してソースフォロワ回路の負荷側
トランジスタの制御電極に戻す。ここで、アナログ信号
がバイアス電圧よりも電位的に高ければ、その比較出力
によってソースフォロワ回路の出力電位が下がるため、
アナログ信号のレベルが下がり、平均レベルがバイアス
電圧に近づく。逆に、アナログ信号がバイアス電圧より
も電位的に低ければ、その比較出力によってソースフォ
ロワ回路の出力電位が上がるため、アナログ信号のレベ
ルが高くなる。すなわち、コンパレータ及び平滑化回路
は、アナログ信号の平均レベルが2値化回路の最適動作
点電位になるように制御するフィードバックループを構
成している。
In the output circuit having the above construction, the comparator compares the analog signal with the bias voltage, and the smoothing circuit smooths the comparison output and returns it to the control electrode of the load side transistor of the source follower circuit. Here, if the analog signal is higher in potential than the bias voltage, the output potential of the source follower circuit is lowered by the comparison output,
The level of the analog signal decreases and the average level approaches the bias voltage. On the contrary, if the analog signal is lower in potential than the bias voltage, the output potential of the source follower circuit rises due to the comparison output, and the level of the analog signal rises. That is, the comparator and the smoothing circuit form a feedback loop that controls so that the average level of the analog signal becomes the optimum operating point potential of the binarization circuit.

【0011】[0011]

【実施例】以下、例えばCCDリニアセンサの出力回路
に適用された本発明の実施例について、図面を参照しつ
つ詳細に説明する。なお、本発明は、CCDリニアセン
サの出力回路への適用に限定されるものではなく、エリ
アセンサや遅延素子を含むCCD全ての出力回路、さら
にはCCDに限らず単独のMOS回路としても適用可能
である。
Embodiments of the present invention applied to an output circuit of a CCD linear sensor, for example, will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the application to the output circuit of the CCD linear sensor, but can be applied to all the output circuits of the CCD including the area sensor and the delay element, and not only the CCD but also a single MOS circuit. Is.

【0012】図1は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図1において、電荷電圧変換部1は、例えばフロ
ーティング・ディフュージョンによって構成され、CC
Dリニアセンサの電荷転送部(図示せず)の最終段とし
て設けられて当該電荷転送部にて転送された信号電荷を
検出して電圧に変換する。この電荷電圧変換部1の出力
電圧は、図11のバッファ回路106に相当するバッフ
ァ回路2に入力電圧Vinとして与えられる。バッファ
回路2は、例えば、1段目,2段目のソースフォロワ回
路21,22と、その出力電圧をサンプル/ホールドす
るサンプル/ホールド回路23と、そのサンプル/ホー
ルド出力を順に反転する2段のインバータ24,25
と、3段目のソースフォロワ回路26とから構成されて
いる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the charge-voltage converter 1 is composed of, for example, a floating diffusion, and has a CC
It is provided as the final stage of the charge transfer unit (not shown) of the D linear sensor and detects the signal charge transferred by the charge transfer unit and converts it into a voltage. The output voltage of the charge-voltage converter 1 is applied to the buffer circuit 2 corresponding to the buffer circuit 106 of FIG. 11 as the input voltage Vin. The buffer circuit 2 includes, for example, first-stage and second-stage source follower circuits 21 and 22, a sample / hold circuit 23 that samples / holds the output voltage of the source-follower circuit, and a two-stage that sequentially inverts the sample / hold output. Inverters 24, 25
And a source follower circuit 26 in the third stage.

【0013】上記のバッファ回路2において、1段目,
2段目,3段目のソースフォロワ回路21,22,26
は、電源Vddにドレインが接続された駆動側のNチャ
ネルMOSトランジスタQ1,Q3,Q10と、これら
MOSトランジスタQ1,Q3,Q10のソースにドレ
インが接続されかつソースが接地された負荷側のNチャ
ネルMOSトランジスタQ2,Q4,Q11とから構成
され、1段目,3段目の負荷側のNチャネルMOSトラ
ンジスタQ2,Q11の各ゲートにはバイアス電圧Vg
gが印加されている。
In the above buffer circuit 2, the first stage,
Second-stage and third-stage source follower circuits 21, 22, 26
Is a drive-side N-channel MOS transistor Q1, Q3, Q10 whose drain is connected to the power supply Vdd, and a load-side N-channel whose drain is connected to the sources of these MOS transistors Q1, Q3, Q10 and whose source is grounded. A bias voltage Vg is applied to each gate of the N-channel MOS transistors Q2 and Q11 on the load side of the first and third stages, which are composed of MOS transistors Q2, Q4 and Q11.
g is applied.

【0014】ソースフォロワ回路21,22,26の入
出力特性を図2に示す。この入出力特性は、負荷側MO
SトランジスタQ2,Q4,Q11の各ゲートのバイア
ス電圧VggをV1,V2,V3(V1<V2<V3)
と変えることにより、特性曲線が変化する様子を示して
いる。この入出力特性から明らかなように、ソースフォ
ロワ回路21,22,26では、入力電圧が一定のと
き、バイアス電圧Vggが高くなると出力電圧は低くな
る。
The input / output characteristics of the source follower circuits 21, 22, 26 are shown in FIG. This input / output characteristic is the load side MO
The bias voltage Vgg of each gate of the S transistors Q2, Q4, Q11 is set to V1, V2, V3 (V1 <V2 <V3).
It shows that the characteristic curve changes by changing to. As is clear from this input / output characteristic, in the source follower circuits 21, 22, 26, when the input voltage is constant, the output voltage decreases when the bias voltage Vgg increases.

【0015】サンプル/ホールド回路23は、2段目の
ソースフォロワ回路22の出力端にドレインが接続さ
れ、ゲートにサンプリングパルスΦS/H が印加されるN
チャネルMOSトランジスタQ5と、このMOSトラン
ジスタQ5のソースと接地間に接続されたコンデンサC
0とから構成されている。1段目のインバータ24は、
電源Vddにソースが接続され、ゲートとドレインが共
通接続されたPチャネルMOSトランジスタQ6と、こ
のMOSトランジスタQ6のゲート・ドレイン共通接続
点にドレインが接続され、ソースが接地されたNチャネ
ルMOSトランジスタQ7とからなり、NチャネルMO
SトランジスタQ7のゲートに入力電圧が印加されるN
chドライブ型インバータ構成となっている。この1段
目のインバータ24の入出力特性を図3に示す。
In the sample / hold circuit 23, the drain is connected to the output end of the source follower circuit 22 in the second stage, and the sampling pulse ΦS / H is applied to the gate N.
Channel MOS transistor Q5 and capacitor C connected between the source of this MOS transistor Q5 and ground
It is composed of 0 and 0. The first stage inverter 24 is
A P-channel MOS transistor Q6 whose source is connected to the power supply Vdd and whose gate and drain are commonly connected, and N-channel MOS transistor Q7 whose drain is connected to the gate / drain common connection point of this MOS transistor Q6 and whose source is grounded Consists of N channel MO
The input voltage is applied to the gate of the S transistor Q7 N
It has a ch drive type inverter configuration. The input / output characteristics of the first stage inverter 24 are shown in FIG.

【0016】また、2段目のインバータ25は、電源V
ddにソースが接続されたPチャネルMOSトランジス
タQ8と、このMOSトランジスタQ8のドレインにゲ
ート及びドレインが共通接続され、ソースが接地された
NチャネルMOSトランジスタQ9とからなり、Pチャ
ネルMOSトランジスタQ8のゲートに入力電圧が印加
されるPchドライブ型インバータ構成となっている。
この2段目のインバータ25の入出力特性を図4に示
す。
The second-stage inverter 25 has a power source V
The P-channel MOS transistor Q8 has a P-channel MOS transistor Q8 whose source is connected to dd, and an N-channel MOS transistor Q9 whose gate and drain are commonly connected to the drain of the MOS transistor Q8 and whose source is grounded. It has a Pch drive type inverter configuration in which an input voltage is applied to.
The input / output characteristics of the second-stage inverter 25 are shown in FIG.

【0017】バッファ回路2の出力電圧Vaoutは、
そのまま出力端子3を介してアナログ出力Aoutとし
て外部に導出されるとともに、2値化回路4及びコンパ
レータ5に供給される。2値化回路4は、図6に示すよ
うに、例えば3段のCMOSデジタルインバータ41,
42,43によって構成されており、Vdd/2をスレ
ッショールド電圧としてアナログ出力電圧Vaoutを
2値化して2値化出力Vdoutを得る。このCMOS
デジタルインバータ3段の入出力特性を図7に示す。こ
の入出力特性から明らかなように、デバイスの特性バラ
ツキ等で入力電圧の動作点が変われば、正常に2値化が
できないことになる。
The output voltage Vaout of the buffer circuit 2 is
The analog output Aout is directly output to the outside via the output terminal 3, and is supplied to the binarization circuit 4 and the comparator 5. As shown in FIG. 6, the binarization circuit 4 includes, for example, three-stage CMOS digital inverters 41,
42 and 43, the analog output voltage Vaout is binarized by using Vdd / 2 as a threshold voltage to obtain a binarized output Vdout. This CMOS
The input / output characteristics of the three stages of digital inverter are shown in FIG. As is clear from this input / output characteristic, if the operating point of the input voltage changes due to variations in the characteristics of the device, normal binarization will not be possible.

【0018】コンパレータ5は、アナログ出力Vaou
tを非反転入力(+)とし、バイアス電圧発生回路6で
発生されるバイアス電圧Vbを反転入力(−)とし、両
入力を比較することによって“H”レベル又は“L”レ
ベルの比較結果を得る。その具体的な回路例を図8に示
す。この回路例においては、ソース同士が共通接続され
た差動対MOSトランジスタQ21,Q22及びそのソ
ース共通接続点と接地間に接続された定電流源MOSト
ランジスタQ23からなる差動回路51と、差動対MO
SトランジスタQ21,Q22のドレイン側と電源Vd
dとの間に接続されたMOSトランジスタQ24,Q2
5からなる電流ミラー回路52と、電源Vddと接地間
に直列に接続された出力MOSトランジスタQ26及び
定電流源MOSトランジスタQ27とによって構成され
ている。
The comparator 5 has an analog output Vaou.
t is a non-inverting input (+), the bias voltage Vb generated by the bias voltage generating circuit 6 is an inverting input (-), and both inputs are compared to obtain a comparison result of "H" level or "L" level. obtain. A specific circuit example is shown in FIG. In this circuit example, a differential circuit 51 including differential pair MOS transistors Q21 and Q22 whose sources are commonly connected, and a constant current source MOS transistor Q23 connected between the source common connection point and ground; Against MO
The drain side of the S transistors Q21 and Q22 and the power supply Vd
MOS transistors Q24 and Q2 connected between
5, a current mirror circuit 52, an output MOS transistor Q26 and a constant current source MOS transistor Q27 which are connected in series between the power supply Vdd and the ground.

【0019】上記構成のコンパレータ5において、定電
流源MOSトランジスタQ23,Q27の各ゲートに
は、1V〜1.5V程度のバイアス電圧Vggが印加さ
れている。また、差動対MOSトランジスタQ21,Q
22の一方のゲートが反転入力Vin−、他方のゲート
が非反転入力Vin+となり、反転入力Vin−として
バイアス電圧Vbが、非反転入力Vin+としてアナロ
グ出力Vaoutが印加されることで、アナログ出力V
aoutとバイアス電圧Vbとを比較し、“H”レベル
又は“L”レベルの比較結果を得る。
In the comparator 5 having the above structure, a bias voltage Vgg of about 1 V to 1.5 V is applied to the gates of the constant current source MOS transistors Q23 and Q27. Further, the differential pair MOS transistors Q21, Q
One of the gates 22 has an inverting input Vin−, the other gate has a non-inverting input Vin +, and the bias voltage Vb is applied as the inverting input Vin− and the analog output Vaout is applied as the non-inverting input Vin +.
Aout is compared with the bias voltage Vb to obtain a comparison result of "H" level or "L" level.

【0020】一方、バイアス電圧発生回路6は、2値化
回路4の動作点の中心値(=2値化回路4の最適動作点
電位)に対応したバイアス電圧Vbを発生するためのも
のであり、例えば、2値化回路4と同等の回路構成、即
ち3段のCMOSデジタルインバータにて構成された発
振回路61と、この発振回路61の入出力端間に接続さ
れた抵抗R1と、発振回路61の入力端と接地間に接続
されたコンデンサC1とから構成されている。この回路
構成において、抵抗R1及びコンデンサC1は平滑化の
作用をなすことから、定常状態では、ほぼ直流のバイア
ス電圧Vbを発生する。このバイアス電圧Vbは、発振
回路61として図7に示す2値化回路4と同じ回路構成
のものを用いられているため、2値化回路4の最適動作
点電位に対応した値となる。
On the other hand, the bias voltage generating circuit 6 is for generating the bias voltage Vb corresponding to the central value of the operating point of the binarizing circuit 4 (= the optimum operating point potential of the binarizing circuit 4). For example, a circuit configuration equivalent to that of the binarization circuit 4, that is, an oscillating circuit 61 constituted by three stages of CMOS digital inverters, a resistor R1 connected between input and output ends of the oscillating circuit 61, and an oscillating circuit The capacitor C1 is connected between the input terminal of 61 and the ground. In this circuit configuration, the resistor R1 and the capacitor C1 perform a smoothing action, and thus generate a bias voltage Vb of almost direct current in a steady state. The bias voltage Vb has the same circuit configuration as the binarization circuit 4 shown in FIG. 7 as the oscillation circuit 61, and therefore has a value corresponding to the optimum operating point potential of the binarization circuit 4.

【0021】なお、バイアス電圧発生回路6としては、
上記の回路構成に限定されるものではないが、発振回路
61を構成するためにはデジタルインバータは奇数段で
ある必要がある。また、本実施例では、発振回路61と
して2値化回路4と同等の回路構成のものを用いたが、
これに限定されるものではない。ただし、2値化回路4
と同等の回路構成とすれば、2値化回路4の最適動作点
電位に対応したバイアス電圧Vbの設定を容易に実現で
きる利点がある。
The bias voltage generating circuit 6 is as follows.
Although not limited to the above circuit configuration, the digital inverter needs to have an odd number of stages in order to configure the oscillation circuit 61. Further, in the present embodiment, the oscillation circuit 61 has the same circuit configuration as the binarization circuit 4, but
It is not limited to this. However, the binarization circuit 4
With a circuit configuration equivalent to, there is an advantage that the bias voltage Vb corresponding to the optimum operating point potential of the binarization circuit 4 can be easily set.

【0022】コンパレータ5の比較出力は、例えば抵抗
R2及びコンデンサC2からなる平滑化回路7に供給さ
れる。この平滑化回路7は、コンパレータ5の比較出力
を平滑化してほぼ直流電圧にし、その直流電圧をバッフ
ァ回路2における例えば2段目のソースフォロワ回路2
2の負荷側のMOSトランジスタQ4のゲート(制御電
極)に印加する。以上により、バッファ回路2における
アナログ信号列の平均値が、バイアス電圧発生回路6に
よって与えられる2値化回路4の最適動作点電位(バイ
アス電圧Vb)に来るように制御するフィードバックル
ープが構成されることになる。
The comparison output of the comparator 5 is supplied to a smoothing circuit 7 including, for example, a resistor R2 and a capacitor C2. The smoothing circuit 7 smoothes the comparison output of the comparator 5 into a substantially DC voltage, and the DC voltage is, for example, the second-stage source follower circuit 2 in the buffer circuit 2.
2 is applied to the gate (control electrode) of the load side MOS transistor Q4. As described above, a feedback loop for controlling the average value of the analog signal train in the buffer circuit 2 so as to come to the optimum operating point potential (bias voltage Vb) of the binarization circuit 4 provided by the bias voltage generation circuit 6 is configured. It will be.

【0023】なお、本実施例では、2段目のソースフォ
ロワ回路22にフィードバックする構成としたが、これ
に限定されるものではなく、他の段へフィードバックす
る構成とすることも可能である。このフィードバック系
を構成するコンパレータ5、バイアス電圧発生回路6及
び平滑化回路7、さらには2値化回路4は、アナログ部
分であるバッファ回路2とともに、CCDリニアセンサ
と同一チップ上に作製(オンチップ化)される。この場
合、バイアス電圧発生回路6のコンデンサC1及び平滑
化回路7のコンデンサC2もオンチップ化可能である
が、これらについては外付けとすることも可能である。
In the present embodiment, the configuration is such that the source follower circuit 22 in the second stage is fed back, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to employ a configuration in which it is fed back to another stage. The comparator 5, the bias voltage generation circuit 6, the smoothing circuit 7, and the binarization circuit 4 which form this feedback system are formed on the same chip as the CCD linear sensor together with the buffer circuit 2 which is an analog part (on-chip. Be converted). In this case, the capacitor C1 of the bias voltage generating circuit 6 and the capacitor C2 of the smoothing circuit 7 can be made on-chip, but they can be externally attached.

【0024】次に、上記構成のフィードバック系の回路
動作について説明する。先ず、コンパレータ5では、ア
ナログ出力Vaoutとバイアス電圧Vbとを比較し、
アナログ出力Vaoutがバイアス電圧Vbよりも高い
場合には“H”レベル、低い場合には“L”レベルを比
較結果として出力する。この“H”又は“L”レベルの
比較出力は、時定数回路7で平滑化され、ほぼ直流電圧
のフィードバック電圧Vfbとしてバッファ回路2にお
ける2段目のソースフォロワ回路22の負荷側のMOS
トランジスタQ4のゲートにフィードバックされる。
Next, the circuit operation of the feedback system having the above configuration will be described. First, the comparator 5 compares the analog output Vaout with the bias voltage Vb,
When the analog output Vaout is higher than the bias voltage Vb, the “H” level is output, and when the analog output Vaout is lower than the bias voltage Vb, the “L” level is output as the comparison result. This “H” or “L” level comparison output is smoothed by the time constant circuit 7 and is used as a feedback voltage Vfb of a substantially DC voltage in the load side MOS of the second stage source follower circuit 22 in the buffer circuit 2.
It is fed back to the gate of the transistor Q4.

【0025】ここで、もし全体的にアナログ出力Vao
utがバイアス電圧Vbよりも電位的に高ければ、コン
パレータ5の出力は“H”レベルになるため、2段目の
ソースフォロワ回路22へのフィードバック電圧Vfb
は高くなる。すなわち、2段目のソースフォロワ回路2
2の負荷側のMOSトランジスタQ4のゲート電圧(バ
イアス電圧Vgg)が高くなるため、図2の入出力特性
から明らかなように、2段目のソースフォロワ回路22
の出力電位は下がる。そうすると、バッファ回路2のト
ータルの特性でも同様に出力電圧が下がることになるた
め、アナログ出力Vaoutが下がり、アナログ信号列
の平均レベルが2値化回路4の最適動作点電位、即ちバ
イアス電圧発生回路6によって与えられるバイアス電圧
Vbに近づく。
Here, if the overall analog output Vao
If ut is higher in potential than the bias voltage Vb, the output of the comparator 5 becomes the “H” level, and therefore the feedback voltage Vfb to the source follower circuit 22 in the second stage is increased.
Will be higher. That is, the second source follower circuit 2
The gate voltage (bias voltage Vgg) of the MOS transistor Q4 on the load side of No. 2 becomes high, and as is apparent from the input / output characteristics of FIG.
Output potential decreases. Then, since the output voltage similarly decreases with the total characteristic of the buffer circuit 2, the analog output Vaout decreases, and the average level of the analog signal train is the optimum operating point potential of the binarizing circuit 4, that is, the bias voltage generating circuit. The bias voltage Vb given by 6 is approached.

【0026】逆に、全体的にアナログ出力Vaoutが
バイアス電圧Vbよりも電位的に低ければ、コンパレー
タ5の出力は“L”レベルになるため、2段目のソース
フォロワ回路22へのフィードバック電圧Vfbは低く
なる。すると、2段目のソースフォロワ回路22の出力
電位が上がり、バッファ回路2のトータルの特性でも同
様に出力電圧が上がるため、アナログ出力Vaoutの
電位は高くなる。
On the contrary, if the analog output Vaout is lower in potential than the bias voltage Vb as a whole, the output of the comparator 5 becomes "L" level, so that the feedback voltage Vfb to the source follower circuit 22 in the second stage is set. Will be lower. Then, the output potential of the second-stage source follower circuit 22 rises, and the output voltage also rises due to the total characteristics of the buffer circuit 2, so that the potential of the analog output Vaout rises.

【0027】フィードバック電圧Vfbをパラメータに
した場合のバッファ回路2のトータルの入出力特性を図
9に示す。この入出力特性は、フィードバック電圧Vf
bをVfb1,Vfb2,Vfb3(Vfb1<Vfb
2<Vfb3)と変えることにより、特性曲線が変化す
る様子を示している。この入出力特性から明らかなよう
に、バッファ回路2では、入力電圧が一定のとき、フィ
ードバック電圧Vfbが高くなると、アナログ出力Va
outの電位が下がり、フィードバック電圧Vfbが低
くなると、アナログ出力Vaoutの電位が上がること
が分かる。
FIG. 9 shows the total input / output characteristics of the buffer circuit 2 when the feedback voltage Vfb is used as a parameter. This input / output characteristic is the feedback voltage Vf.
b is Vfb1, Vfb2, Vfb3 (Vfb1 <Vfb
It is shown that the characteristic curve changes by changing 2 <Vfb3). As is clear from this input / output characteristic, in the buffer circuit 2, when the input voltage is constant and the feedback voltage Vfb increases, the analog output Va
It can be seen that when the potential of out decreases and the feedback voltage Vfb decreases, the potential of the analog output Vaout increases.

【0028】このように、アナログ出力Vaoutの平
均レベルが2値化回路4の最適動作点電位(バイアス電
圧Vb)になるように、上記フィードバック系が働き、
系の安定状態では図10の波形図に示すようになり、正
常な2値化出力Vdoutが得られる。すなわち、MO
Sトランジスタの閾値電圧Vthのバラツキなどに起因
するデバイス個々間の特性のバラツキや温度変化や電源
変動による特性の変化などがあったとしても、フィード
バック系の作用によって正常に2値化が行えることにな
る。
In this way, the feedback system operates so that the average level of the analog output Vaout becomes the optimum operating point potential (bias voltage Vb) of the binarization circuit 4,
In the stable state of the system, the waveform is as shown in FIG. 10, and the normal binarized output Vdout is obtained. That is, MO
Even if there are variations in characteristics between devices due to variations in the threshold voltage Vth of the S-transistor or changes in characteristics due to temperature changes or power supply variations, normalization can be performed by the feedback system. Become.

【0029】また、フィードバックをかける構成とした
ことにより、ノイズにも強いものとなることから、従来
のようにノイズ対策のために増幅度の高いアンプを用い
る必要がなく、従来困難とされていた2値化回路4及び
その周辺回路(フィードバック系)のオンチップ化が実
現できる。これにより、外部回路を削減できるととも
に、消費電力を低減できることになる。
Further, since the structure for applying feedback is resistant to noise, it is not necessary to use an amplifier having a high amplification degree as a countermeasure against noise as in the conventional case, and it has been conventionally difficult. The binarization circuit 4 and its peripheral circuits (feedback system) can be realized on-chip. As a result, it is possible to reduce the external circuit and the power consumption.

【0030】さらに、平滑化回路7の時定数(=R2×
C2)を変えることにより、このフィードバック系の応
答性を変えることができるので、数十画素レベルでの平
均値に対する2値化を行ったり、1ライン(例えば、2
000画素レベル)程度での平均値に対する2値化を行
うなど、2値化の平均値をどの範囲で採るかを制御でき
る。
Further, the time constant of the smoothing circuit 7 (= R2 ×
By changing C2), the responsiveness of this feedback system can be changed, so that the average value at the level of several tens of pixels is binarized or one line (for example, 2
It is possible to control the range in which the average value of the binarization is taken, such as performing the binarization on the average value at about (000 pixel level).

【0031】なお、上記実施例においては、2値化回路
4を単純なCMOSインバータ3段により構成した場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
同等の機能を持つ他の回路構成であっても良いことは勿
論である。ただし、図6に示す如き単純な回路構成であ
ることも、オンチップ化を容易に実現できるための条件
である。
In the above embodiment, the case where the binarization circuit 4 is composed of three stages of simple CMOS inverters has been described, but the present invention is not limited to this.
Of course, other circuit configurations having equivalent functions may be used. However, the simple circuit configuration as shown in FIG. 6 is also a condition for easily realizing on-chip implementation.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログ出力を2値化回路の最適動作点電位に対応して
設定されたバイアス電圧と比較し、その比較結果を平滑
化してソースフォロワ回路の負荷側トランジスタの制御
電極に戻すフィードバックループを構成したことによ
り、ノイズに強いものとなるため、従来のようにノイズ
対策のために増幅度の高いアンプを用いる必要がなく、
従来困難とされていた2値化回路及びその周辺回路のオ
ンチップ化が実現できることになる。また、オンチップ
化により、外部回路を削減できるとともに、消費電力を
低減できることになる。
As described above, according to the present invention,
A feedback loop is configured to compare the analog output with the bias voltage set corresponding to the optimum operating point potential of the binarization circuit, smooth the comparison result, and return it to the control electrode of the load side transistor of the source follower circuit. Therefore, since it is resistant to noise, it is not necessary to use an amplifier with a high amplification degree as a countermeasure against noise as in the past.
The binarization circuit and its peripheral circuits, which have been conventionally difficult, can be realized on-chip. Further, the on-chip implementation makes it possible to reduce external circuits and power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】ソースフォロワ回路の入出力特性図である。FIG. 2 is an input / output characteristic diagram of a source follower circuit.

【図3】Nchドライブ型インバータの入出力特性図で
ある。
FIG. 3 is an input / output characteristic diagram of an Nch drive type inverter.

【図4】Pchドライブ型インバータの入出力特性図で
ある。
FIG. 4 is an input / output characteristic diagram of a Pch drive type inverter.

【図5】バッファ回路全体の入出力特性図である。FIG. 5 is an input / output characteristic diagram of the entire buffer circuit.

【図6】2値化回路の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a binarization circuit.

【図7】2値化回路の入出力特性図である。FIG. 7 is an input / output characteristic diagram of the binarization circuit.

【図8】コンパレータの一例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a comparator.

【図9】フィードバック電圧Vfbをパラメータとした
ときのバッファ回路の入出力特性図である。
FIG. 9 is an input / output characteristic diagram of the buffer circuit when the feedback voltage Vfb is used as a parameter.

【図10】図1の各部の波形図である。10 is a waveform diagram of each part of FIG.

【図11】従来例を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電荷電圧変換部 2 バッファ回路 4 2値化回路 5 コンパレータ 6 バイアス電圧発生回路 7 平滑化回路 1 Charge-voltage converter 2 buffer circuits 4 Binarization circuit 5 comparator 6 Bias voltage generator 7 Smoothing circuit

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ソースフォロワ回路を有し、所定の入力
信号に基づくアナログ信号を出力する出力回路であっ
て、 前記アナログ信号を2値化信号に変換する2値化回路
と、 前記2値化回路の最適動作点電位に対応したバイアス電
圧を発生するバイアス電圧発生回路と、 前記アナログ信号と前記バイアス電圧とを比較するコン
パレータと、 前記コンパレータの比較出力を平滑化して前記ソースフ
ォロワ回路の負荷側トランジスタの制御電極に印加する
平滑化回路とを備えたことを特徴とする出力回路。
1. An output circuit having a source follower circuit for outputting an analog signal based on a predetermined input signal, the binarization circuit converting the analog signal into a binarized signal, and the binarization circuit. A bias voltage generation circuit that generates a bias voltage corresponding to the optimum operating point potential of the circuit, a comparator that compares the analog signal with the bias voltage, and a load side of the source follower circuit by smoothing a comparison output of the comparator. An output circuit comprising: a smoothing circuit for applying to a control electrode of a transistor.
【請求項2】 前記2値化回路は、複数段のデジタルイ
ンバータによって構成されたことを特徴とする請求項1
記載の出力回路。
2. The binarization circuit comprises a plurality of stages of digital inverters.
The output circuit described.
【請求項3】 前記バイアス電圧発生回路は、奇数段の
デジタルインバータによって構成された発振回路と、前
記発振回路の入出力端間を接続して平滑化を行う回路と
からなることを特徴とする請求項1記載の出力回路。
3. The bias voltage generating circuit comprises an oscillating circuit composed of odd-numbered stages of digital inverters, and a circuit for connecting the input and output ends of the oscillating circuit for smoothing. The output circuit according to claim 1.
【請求項4】 前記発振回路は、前記2値化回路と同等
の回路構成であることを特徴とする請求項3記載の出力
回路。
4. The output circuit according to claim 3, wherein the oscillation circuit has a circuit configuration equivalent to that of the binarization circuit.
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