JPH0993130A - 並列型ad変換器 - Google Patents
並列型ad変換器Info
- Publication number
- JPH0993130A JPH0993130A JP24417295A JP24417295A JPH0993130A JP H0993130 A JPH0993130 A JP H0993130A JP 24417295 A JP24417295 A JP 24417295A JP 24417295 A JP24417295 A JP 24417295A JP H0993130 A JPH0993130 A JP H0993130A
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- JP
- Japan
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- converter
- comparators
- signal
- parallel
- circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号が圧縮される部分の分解能を荒くするこ
とで、並列型AD変換器の省電力化を可能とする。 【解決手段】 複数のコンパレータC1〜C15からな
る比較回路(コンパレータ列)22を有し、アナログ映
像信号を複数の基準電圧の各々と比較することによって
ディジタル化する並列型AD変換器において、γ補正で
信号が圧縮される側のコンパレータを間引くことによっ
て信号圧縮側の分解能を荒くする。
とで、並列型AD変換器の省電力化を可能とする。 【解決手段】 複数のコンパレータC1〜C15からな
る比較回路(コンパレータ列)22を有し、アナログ映
像信号を複数の基準電圧の各々と比較することによって
ディジタル化する並列型AD変換器において、γ補正で
信号が圧縮される側のコンパレータを間引くことによっ
て信号圧縮側の分解能を荒くする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形変換特性を
有するAD変換器に関し、特に各々異なる電圧値の複数
の基準電圧とアナログ入力電圧とを一括して比較する構
成の並列型AD変換器に関する。
有するAD変換器に関し、特に各々異なる電圧値の複数
の基準電圧とアナログ入力電圧とを一括して比較する構
成の並列型AD変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】カラーTVシステムにおいて、その受像
管の入出力特性は電光変換特性とも呼ばれ、その入出力
信号に比例関係がないことから、CCD(Charge Couple
d Device) 型固体撮像素子などの撮像デバイスの撮像出
力をそのまま受像管に入力したのでは、忠実な色再現が
できないことになる。このため、送像側における信号処
理系には、γ(ガンマ)補正回路が挿入されている。ま
た、このγ補正回路を含む信号処理系をディジタル回路
で構成する場合には、アナログ映像信号をディジタル化
する際に、高速なAD変換器が用いられることになる。
また、HDTV(high definition television)の如き高
速信号を扱うためには、従来、並列型AD変換器が用い
られてきた。
管の入出力特性は電光変換特性とも呼ばれ、その入出力
信号に比例関係がないことから、CCD(Charge Couple
d Device) 型固体撮像素子などの撮像デバイスの撮像出
力をそのまま受像管に入力したのでは、忠実な色再現が
できないことになる。このため、送像側における信号処
理系には、γ(ガンマ)補正回路が挿入されている。ま
た、このγ補正回路を含む信号処理系をディジタル回路
で構成する場合には、アナログ映像信号をディジタル化
する際に、高速なAD変換器が用いられることになる。
また、HDTV(high definition television)の如き高
速信号を扱うためには、従来、並列型AD変換器が用い
られてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は、この並列型A
D変換器として、一様な分解能(解像度)を持つものが
用いられていたが、一様な分解能を持つAD変換器でア
ナログ映像信号をディジタル化しかつγ補正した信号
を、最終的に逆γ特性を持ったCRT等の受像管で表示
すると、解像度の疎密が発生する。そして、この疎な部
分、即ち信号が伸長される部分の解像度がシステム全体
の特性を決めている。別の見方をすると、蜜な部分、即
ち信号が圧縮される部分では必要以上に解像度があるこ
とになる。すなわち、一様な分解能を持つ並列型AD変
換器では、信号が圧縮される部分で必要以上の分解能に
て変換動作が行われ、したがって電力もその分だけ余分
に消費していた。
D変換器として、一様な分解能(解像度)を持つものが
用いられていたが、一様な分解能を持つAD変換器でア
ナログ映像信号をディジタル化しかつγ補正した信号
を、最終的に逆γ特性を持ったCRT等の受像管で表示
すると、解像度の疎密が発生する。そして、この疎な部
分、即ち信号が伸長される部分の解像度がシステム全体
の特性を決めている。別の見方をすると、蜜な部分、即
ち信号が圧縮される部分では必要以上に解像度があるこ
とになる。すなわち、一様な分解能を持つ並列型AD変
換器では、信号が圧縮される部分で必要以上の分解能に
て変換動作が行われ、したがって電力もその分だけ余分
に消費していた。
【0004】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、信号が圧縮される部
分の分解能を荒くすることで、省電力化を可能とした並
列型AD変換器を提供することにある。
であり、その目的とするところは、信号が圧縮される部
分の分解能を荒くすることで、省電力化を可能とした並
列型AD変換器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による並列型AD
変換器は、γ補正回路を含む信号処理系において、各々
異なる電圧値の基準電圧を持つ複数のコンパレータから
なるコンパレータ列を有し、アナログ映像信号を各基準
電圧と比較することによってディジタル化する並列型A
D変換器であって、コンパレータ列においてγ補正回路
で信号が圧縮される側(以下、信号圧縮側と称する)の
コンパレータが伸長される側(以下、信号伸長側)のコ
ンパレータよりも少なく設けられた構成となっている。
変換器は、γ補正回路を含む信号処理系において、各々
異なる電圧値の基準電圧を持つ複数のコンパレータから
なるコンパレータ列を有し、アナログ映像信号を各基準
電圧と比較することによってディジタル化する並列型A
D変換器であって、コンパレータ列においてγ補正回路
で信号が圧縮される側(以下、信号圧縮側と称する)の
コンパレータが伸長される側(以下、信号伸長側)のコ
ンパレータよりも少なく設けられた構成となっている。
【0006】上記構成の並列型AD変換器において、信
号圧縮側のコンパレータの数を信号伸長側のコンパレー
タの数よりも少なくする、換言すれば信号圧縮側のコン
パレータを間引くことで、信号圧縮側の分解能を荒くす
る。システム全体の特性は信号伸長側の分解能で決まる
ことから、信号圧縮側の分解能を荒くしても、システム
全体の特性をほとんど劣化させることはない。そして、
コンパレータを間引いた分だけ回路構成を簡略化できる
とともに、消費電力を低減できる。
号圧縮側のコンパレータの数を信号伸長側のコンパレー
タの数よりも少なくする、換言すれば信号圧縮側のコン
パレータを間引くことで、信号圧縮側の分解能を荒くす
る。システム全体の特性は信号伸長側の分解能で決まる
ことから、信号圧縮側の分解能を荒くしても、システム
全体の特性をほとんど劣化させることはない。そして、
コンパレータを間引いた分だけ回路構成を簡略化できる
とともに、消費電力を低減できる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、カラーT
Vシステムの送像側におけるγ補正回路を含む信号処理
系の構成の一例を示すブロック図である。図1におい
て、撮像デバイスである例えばCCD型固体撮像素子1
1の撮像出力、即ちアナログ映像信号は、本発明に係る
並列型AD変換器12でディジタル化され、γ補正回路
13でγ補正された後、DSP(Digital Signal Proces
sor)回路14に供給される。
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、カラーT
Vシステムの送像側におけるγ補正回路を含む信号処理
系の構成の一例を示すブロック図である。図1におい
て、撮像デバイスである例えばCCD型固体撮像素子1
1の撮像出力、即ちアナログ映像信号は、本発明に係る
並列型AD変換器12でディジタル化され、γ補正回路
13でγ補正された後、DSP(Digital Signal Proces
sor)回路14に供給される。
【0008】並列型AD変換器12は、各々異なる電圧
値の複数の基準電圧を有し、アナログ入力電圧をこれら
基準電圧の各々と一括して比較することによってディジ
タル化する構成のものであり、その具体的な回路構成に
ついては後述する。γ補正回路13では、入力電圧のγ
乗根に比例した出力電圧が得られるようにするためのγ
補正が行われる。このγ補正回路13の入出力特性を図
2に示す。この入出力特性では、入力信号が0付近にあ
るときは直線に近似している。γ値としては、2.2前
後の値が用いられる。DSP回路14では、変調などの
種々の信号処理が行われる。
値の複数の基準電圧を有し、アナログ入力電圧をこれら
基準電圧の各々と一括して比較することによってディジ
タル化する構成のものであり、その具体的な回路構成に
ついては後述する。γ補正回路13では、入力電圧のγ
乗根に比例した出力電圧が得られるようにするためのγ
補正が行われる。このγ補正回路13の入出力特性を図
2に示す。この入出力特性では、入力信号が0付近にあ
るときは直線に近似している。γ値としては、2.2前
後の値が用いられる。DSP回路14では、変調などの
種々の信号処理が行われる。
【0009】ここで、並列型AD変換器の基本的な回路
構成について考える。図3は、例えば4ビットの並列型
AD変換器の一例の回路図である。図3において、互い
に縦続接続された16個の抵抗R1〜R16によって基
準電圧発生回路21が構成されている。最下位の抵抗R
1の開放端にはボトム側の基準電圧VrefB が印加さ
れ、最上位の抵抗R16の開放端にはトップ側の基準電
圧VrefT が印加されている。
構成について考える。図3は、例えば4ビットの並列型
AD変換器の一例の回路図である。図3において、互い
に縦続接続された16個の抵抗R1〜R16によって基
準電圧発生回路21が構成されている。最下位の抵抗R
1の開放端にはボトム側の基準電圧VrefB が印加さ
れ、最上位の抵抗R16の開放端にはトップ側の基準電
圧VrefT が印加されている。
【0010】この基準電圧発生回路21において、抵抗
R1〜R16の各抵抗値は、拡散抵抗やポリシリコン抵
抗などにより、可能な限り同一の抵抗値になるように作
成される。これにより、抵抗R1〜R16の各接続点に
は、等間隔な基準電圧が得られることになる。これらの
各基準電圧は、比較回路22の15個のコンパレータC
1〜C15の各反転(−)入力端に比較基準電圧として
印加されている。15個のコンパレータC1〜C15
は、各非反転(+)入力端に印加されるアナログ入力電
圧Vinを各比較基準電圧と一括して比較する。
R1〜R16の各抵抗値は、拡散抵抗やポリシリコン抵
抗などにより、可能な限り同一の抵抗値になるように作
成される。これにより、抵抗R1〜R16の各接続点に
は、等間隔な基準電圧が得られることになる。これらの
各基準電圧は、比較回路22の15個のコンパレータC
1〜C15の各反転(−)入力端に比較基準電圧として
印加されている。15個のコンパレータC1〜C15
は、各非反転(+)入力端に印加されるアナログ入力電
圧Vinを各比較基準電圧と一括して比較する。
【0011】この比較回路22において、15個のコン
パレータC1〜C15がアナログ入力電圧Vinと各比
較基準電圧とを比較することで、あるコンパレータより
も上位側のコンパレータの比較出力は全て論理“0”、
下位側のコンパレータは全て論理“1”という状態とな
る。コンパレータC1〜C15の各比較出力は論理回路
23に供給される。この論理回路23は、隣り合う2つ
の比較出力を2入力とし、下位側の比較出力が論理
“1”でかつ上位側の比較出力が論理“0”のときに論
理“1”の出力を発生する14個のゲートA1〜A14
と、最上位の比較出力のみを2入力とするゲート15と
から構成されている。
パレータC1〜C15がアナログ入力電圧Vinと各比
較基準電圧とを比較することで、あるコンパレータより
も上位側のコンパレータの比較出力は全て論理“0”、
下位側のコンパレータは全て論理“1”という状態とな
る。コンパレータC1〜C15の各比較出力は論理回路
23に供給される。この論理回路23は、隣り合う2つ
の比較出力を2入力とし、下位側の比較出力が論理
“1”でかつ上位側の比較出力が論理“0”のときに論
理“1”の出力を発生する14個のゲートA1〜A14
と、最上位の比較出力のみを2入力とするゲート15と
から構成されている。
【0012】論理回路23の各論理出力はエンコーダ2
4に供給される。このエンコーダ24は、論理回路23
からの論理“1”の出力をコード化し、4ビットのディ
ジタル信号D0〜D3として出力する。このように、並
列型AD変換器において、互いに縦続接続された抵抗R
1〜R16の各抵抗値を同一に設定したことで、一様な
直線の変換特性を得ることができる。
4に供給される。このエンコーダ24は、論理回路23
からの論理“1”の出力をコード化し、4ビットのディ
ジタル信号D0〜D3として出力する。このように、並
列型AD変換器において、互いに縦続接続された抵抗R
1〜R16の各抵抗値を同一に設定したことで、一様な
直線の変換特性を得ることができる。
【0013】しかしながら、上述した基本的な回路構成
の並列型AD変換器では、一様な分解能を持つことか
ら、後段のγ補正回路13で信号が圧縮される部分にお
いて必要以上の分解能にて変換動作が行われることにな
る。そこで、本発明では、並列型AD変換器において、
後段のγ補正回路13で信号が圧縮される側のコンパレ
ータの数を信号が伸長される側のコンパレータの数より
も少なくする、即ち信号圧縮側のコンパレータを間引く
ようにしている。具体的には、図2に示すγ補正回路1
3の入出力特性の対応から、信号レベルの大なる方(明
るい方)で入力の傾きに応じてコンパレータを間引くよ
うにすれば良い。
の並列型AD変換器では、一様な分解能を持つことか
ら、後段のγ補正回路13で信号が圧縮される部分にお
いて必要以上の分解能にて変換動作が行われることにな
る。そこで、本発明では、並列型AD変換器において、
後段のγ補正回路13で信号が圧縮される側のコンパレ
ータの数を信号が伸長される側のコンパレータの数より
も少なくする、即ち信号圧縮側のコンパレータを間引く
ようにしている。具体的には、図2に示すγ補正回路1
3の入出力特性の対応から、信号レベルの大なる方(明
るい方)で入力の傾きに応じてコンパレータを間引くよ
うにすれば良い。
【0014】図4は、例えば4ビットの並列型AD変換
器に適用された本発明の一実施形態を示す回路図であ
り、図中、図3と同等部分には同一符号を付して示して
ある。本実施形態では、一例として、信号レベルの大な
る方(明るい方)でコンパレータを1つおきに間引くよ
うにしている。図3と対比して見ると、比較回路(コン
パレータ列)22において例えばコンパレータC10,
C12,C14が削除され、これに伴って論理回路23
のゲートA10,A12,A14も削除されている。な
お、この回路構成は、本発明の概念を説明するためのも
のに過ぎず、これに限定されるものではない。
器に適用された本発明の一実施形態を示す回路図であ
り、図中、図3と同等部分には同一符号を付して示して
ある。本実施形態では、一例として、信号レベルの大な
る方(明るい方)でコンパレータを1つおきに間引くよ
うにしている。図3と対比して見ると、比較回路(コン
パレータ列)22において例えばコンパレータC10,
C12,C14が削除され、これに伴って論理回路23
のゲートA10,A12,A14も削除されている。な
お、この回路構成は、本発明の概念を説明するためのも
のに過ぎず、これに限定されるものではない。
【0015】このように、並列型AD変換器において、
信号圧縮側のコンパレータを入力の傾きに応じて間引く
ことにより、微分非直線性(DNL)は入力レベルで異
なるものの、出力コードの1LSBの大きさは一定であ
る。逆に言うと、積分直線性がある。コンパレータを間
引く量は、単純ルールとしては、入力Vが0付近のとき
のγ特性の直線近似部の傾きをkとするとき、コンパレ
ータの数が、
信号圧縮側のコンパレータを入力の傾きに応じて間引く
ことにより、微分非直線性(DNL)は入力レベルで異
なるものの、出力コードの1LSBの大きさは一定であ
る。逆に言うと、積分直線性がある。コンパレータを間
引く量は、単純ルールとしては、入力Vが0付近のとき
のγ特性の直線近似部の傾きをkとするとき、コンパレ
ータの数が、
【数1】 になるようにする。
【0016】ここで、入力Vは0から1の範囲に正規化
されていると考える。例えば、V=0.5でγ=2.
2,k=4とすると、
されていると考える。例えば、V=0.5でγ=2.
2,k=4とすると、
【数2】 から、およそ1/6にコンパレータを省略できることが
わかる。実際には、削除効果や実装上の都合から性能上
の低下量等を考慮して省略するコンパレータを決める。
図5に、例えば8ビットの並列型AD変換器の場合の削
除例を示す。図5において、( )が削除するコンパレ
ータを示している。2つ飛び、もしくは4つ飛びにコン
パレータを間引くことにより、エンコーダの下位ビット
を省略できることになる。
わかる。実際には、削除効果や実装上の都合から性能上
の低下量等を考慮して省略するコンパレータを決める。
図5に、例えば8ビットの並列型AD変換器の場合の削
除例を示す。図5において、( )が削除するコンパレ
ータを示している。2つ飛び、もしくは4つ飛びにコン
パレータを間引くことにより、エンコーダの下位ビット
を省略できることになる。
【0017】上述したように、並列型AD変換器におい
て、信号圧縮側のコンパレータを間引いて信号圧縮側の
分解能を荒くしたことにより、システム全体の特性は信
号伸長側の分解能で決まることから、システム全体の特
性をほとんど劣化させることはなく、コンパレータを間
引いた分だけ比較回路およびエンコーダの回路構成を簡
略化でき、しかもこれに伴って無駄な回路動作がなくな
るため消費電力を低減できる。図6に、例えば5ビット
の並列型AD変換器の入出力特性を示す。
て、信号圧縮側のコンパレータを間引いて信号圧縮側の
分解能を荒くしたことにより、システム全体の特性は信
号伸長側の分解能で決まることから、システム全体の特
性をほとんど劣化させることはなく、コンパレータを間
引いた分だけ比較回路およびエンコーダの回路構成を簡
略化でき、しかもこれに伴って無駄な回路動作がなくな
るため消費電力を低減できる。図6に、例えば5ビット
の並列型AD変換器の入出力特性を示す。
【0018】図7に、例えば10ビットの並列型AD変
換器に本発明を適用した場合の性能例を示す特性図であ
る。図7において、横軸は入力レベルであり、縦軸は逆
γ後に10ビット変換したと仮定した場合を単位とした
各ステップの大きさである。また、実線が本発明に係る
AD変換器の特性を、破線が従来のAD変換器の特性を
示している。この例では、並列型AD変換器の間引き
は、V>0.75で1/4、0.5<V<0.75で1
/2である。また、γ=2.2である。図6から明らか
なように、微分非直線性(DNL)の最大値を変えない
ことが分かる。
換器に本発明を適用した場合の性能例を示す特性図であ
る。図7において、横軸は入力レベルであり、縦軸は逆
γ後に10ビット変換したと仮定した場合を単位とした
各ステップの大きさである。また、実線が本発明に係る
AD変換器の特性を、破線が従来のAD変換器の特性を
示している。この例では、並列型AD変換器の間引き
は、V>0.75で1/4、0.5<V<0.75で1
/2である。また、γ=2.2である。図6から明らか
なように、微分非直線性(DNL)の最大値を変えない
ことが分かる。
【0019】また、入力にフルスケールの正弦波を与え
たときのSINAD(Signal to Noise and Distortion
Ratio)は、数値計算によれば、理想的な10ビットAD
変換器で53.8dBのものが、本発明のようにコンパ
レータを間引いた場合53.4dBと、わずか0.5d
B未満で済むことになる。正確な値は、γ補正のやり方
で若干異なる。他方、間引きによる効果は、コンパレー
タ数で、
たときのSINAD(Signal to Noise and Distortion
Ratio)は、数値計算によれば、理想的な10ビットAD
変換器で53.8dBのものが、本発明のようにコンパ
レータを間引いた場合53.4dBと、わずか0.5d
B未満で済むことになる。正確な値は、γ補正のやり方
で若干異なる。他方、間引きによる効果は、コンパレー
タ数で、
【数3】(3/4+1/2)*(1/4)=5/16 で、およそ31%削減できる。また、これに伴い、AD
変換器全体では、消費電力を2割程度低減できる。
変換器全体では、消費電力を2割程度低減できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
並列型AD変換器において、信号圧縮側のコンパレータ
数を信号伸長側のコンパレータ数よりも少なくして信号
圧縮側の分解能を荒くするようにしたので、システム全
体の特性をほとんど劣化させることなく、コンパレータ
を間引いた分だけ回路構成の簡略化および省電力化が図
れることになる。
並列型AD変換器において、信号圧縮側のコンパレータ
数を信号伸長側のコンパレータ数よりも少なくして信号
圧縮側の分解能を荒くするようにしたので、システム全
体の特性をほとんど劣化させることなく、コンパレータ
を間引いた分だけ回路構成の簡略化および省電力化が図
れることになる。
【図1】カラーTVシステムの送像側におけるγ補正回
路を含む信号処理系の構成の一例を示すブロック図であ
る。
路を含む信号処理系の構成の一例を示すブロック図であ
る。
【図2】γ補正回路の入出力特性図である。
【図3】並列型AD変換器の基本的な構成を示す回路図
である。
である。
【図4】本発明による並列型AD変換器の一実施形態を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図5】8ビット並列型AD変換器の間引き例を示す図
である。
である。
【図6】5ビット並列型AD変換器の入出力特性図であ
る。
る。
【図7】γ後の量子化ステップを示す特性図である。
11 CCD型固体撮像素子 12 並列型AD
変換器 13 γ補正回路 21 基準電圧発
生回路 22 比較回路 23 論理回路 24 エンコーダ
変換器 13 γ補正回路 21 基準電圧発
生回路 22 比較回路 23 論理回路 24 エンコーダ
Claims (1)
- 【請求項1】 γ補正回路を含む信号処理系において、
各々異なる電圧値の基準電圧を持つ複数のコンパレータ
からなるコンパレータ列を有し、アナログ映像信号を各
基準電圧と比較することによってディジタル化する並列
型AD変換器であって、 前記コンパレータ列において前記γ補正回路で信号が圧
縮される側のコンパレータが伸長される側のコンパレー
タよりも少なく設けられていることを特徴とする並列型
AD変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24417295A JPH0993130A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 並列型ad変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24417295A JPH0993130A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 並列型ad変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0993130A true JPH0993130A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17114846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24417295A Pending JPH0993130A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 並列型ad変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0993130A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020065063A (ko) * | 2001-02-05 | 2002-08-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 다중 채널 데이터 프로세싱을 위한 인터페이스 장치 |
US6798370B1 (en) * | 2001-09-20 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Parallel A/D converter |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP24417295A patent/JPH0993130A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020065063A (ko) * | 2001-02-05 | 2002-08-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 다중 채널 데이터 프로세싱을 위한 인터페이스 장치 |
US6798370B1 (en) * | 2001-09-20 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Parallel A/D converter |
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