KR100848578B1 - Clk generator of single photon counter - Google Patents

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진승오
전성채
김영희
김태호
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Abstract

A clock generator circuit of a single photon counter is provided to accurately count the number of photons incident on an image sensor by suppressing a short pulse clock from a counter clock. A delay unit(710) delays one of a Comp_OUT signal and a CLK_SEL signal, logically manipulates the Comp_OUT and CLK_SEL signals, and outputs a first manipulation signal. The Comp_OUT signal is an output signal from a comparator. The CLK_SEL signal is a clock select signal for counting digital pulses in the Comp_OUT signal. A logic manipulator(720) performs a logical manipulation on the Comp_OUT and CLK_SEL signals to generate a signal manipulation signal. A latch circuit unit(730) keeps a CLK_SET_OUT signal corresponding to the first and second manipulation signals and outputs the latched signal. A counter unit(740) counts the number of photons by using the Comp_OUT signal, the CLK_SEL_OUT signal, and a reset signal.

Description

싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로{Clk Generator of Single Photon Counter}Clock generator circuit for single photon counter {Clk Generator of Single Photon Counter}

도 1은 일반적인 단광자 계수형 디지털 이미지센서의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a typical single photon counting digital image sensor.

도 2는 종래의 단광자 계수형 디지털 이미지센서의 블록도이다.2 is a block diagram of a conventional single photon counting digital image sensor.

도 3은 단광자 계수형 이미지센서의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a simulation result of a single photon counting image sensor.

도 4는 종래의 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로도 이다.4 is a conventional clock generation circuit for a single photon counter.

도 5는 종래의 단광자 계수형 카운터의 타이밍 다이아그램이다.5 is a timing diagram of a conventional single photon counting counter.

도 6은 종래의 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.6 is a diagram showing a simulation result of a conventional clock generation circuit for a single photon counter.

도 7은 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로도이다.7 is a clock generation circuit diagram for a single photon counter according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로의 시뮬레이션 결과를 도면이다.8 is a diagram illustrating a simulation result of a clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention.

도 9는 본 발명과 종래의 싱글포톤 카운터 클럭 발생 회로의 클럭을 비교한 도면이다.9 is a diagram comparing the clock of the present invention and the conventional single photon counter clock generation circuit.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

710 : 지연부 711 : 제1인버터710: delay unit 711: first inverter

712 : 제1낸드게이트 713 : 제2인버터712: first NAND gate 713: second inverter

714 : 제3인버터 715 : 제1지연수단714: third inverter 715: first delay means

716 : 제2지연수단 720 : 논리연산부716: second delay means 720: logic operation unit

721 : 제2낸드게이트 730 : 래치회로부721: second NAND gate 730: latch circuit

731 : 제3낸드게이트 732 : 제4낸드게이트731: third NAND gate 732: fourth NAND gate

740 : 카운터부740: counter

본 발명은 클럭발생회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단광자 계수형 디지털 X선 이미지센서에 사용되는 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 관한 것이다. The present invention relates to a clock generation circuit, and more particularly to a clock generation circuit for a single photon counter used in a single photon counting digital X-ray image sensor.

X선(X-ray) 이미지센서는 X선을 통해 피사체 정보를 검지하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치로서, 텔레비전, 카메라, 팩시밀리 등에 많이 사용된다. X-ray (X-ray) image sensor is a device that detects the subject information through the X-ray and converts it into an electrical video signal, it is widely used in television, camera, facsimile.

종래의 디지털 X선 이미지센서는 X선에 의해 발생된 전자-정공쌍(EHP: Electron-Hole Pair)을 주어진 시간동안 축적하여 영상화하는 전하축적방식이 사용되었다. In the conventional digital X-ray image sensor, a charge accumulation method of accumulating and imaging an electron-hole pair (EHP) generated by X-rays for a given time has been used.

전하축적방식은 직접방식(Direct type)과 간접방식(Indirect type)으로 나눌 수 있는데, 직접방식은 X선을 중간 매개체없이 검출기와 직접적으로 반응하여 전자-정공 쌍의 전기적 신호를 발생하는 방식이고, 간접방식은 입사된 X-선을 섬광체를 통해 가시광선 영역의 빛으로 변환 후 가시광선을 받아들일 수 있는 센서를 이용해 전기적 신호로 변환하는 방식이다. The charge accumulation method can be divided into direct type and indirect type, which is a method of generating an electrical signal of an electron-hole pair by directly reacting an X-ray with a detector without an intermediate medium. The indirect method converts incident X-rays into visible light through a scintillator and then converts them into electrical signals using a sensor that can receive visible light.

간접방식은 X-선을 가시광선으로 변환하는 과정에서 신호의 손실이 발생하 며, 또한 가시광선을 다시 검출함에 있어서 이미지 손실이 생기는 반면, 직접방식은 간접방식처럼 신호의 손실이 없으므로 간접방식보다 이미지 퀄리티(image quality)가 뛰어나다 볼 수 있다. Indirect method loses signal when converting X-rays into visible light, and image loss occurs when detecting visible light again, whereas direct method does not lose signal like indirect method. Image quality is excellent.

그러나 전하축적방식은 직접방식이든, 간접방식이든 상대적으로 방사선량이 많아서 사용자의 방사선 피폭의 위험이 있는 단점이 있다. However, the charge accumulation method has a disadvantage in that there is a risk of radiation exposure of the user because of the relatively high radiation dose, whether direct or indirect.

이러한 단점을 극복하기 위해 도입된 것이 광자 계수 방식인데, 이 방식은 입사되는 광자(photon)의 수를 계수하여 영상화하는 방식이다.In order to overcome this drawback, the photon counting method is introduced. This method is a method of counting and imaging the number of incident photons.

광자 계수 방식은 종래의 전하축적방식의 이미지센서에 비하여 상대적으로 적은 방사선량(피폭량)으로도 양질의 영상을 얻을 수 있으므로 사용자의 방사선 피복에 대한 두려움을 줄일 수 있어서 마모그래피(mammography), CT, 치과용 DR, PET 등의 의료기기 뿐 아니라 산업용 비파괴검사, 분자영상 등의 응용분야에도 상용화될 수 있다. The photon counting method can obtain high quality images with relatively low radiation dose (exposure dose) compared to the conventional charge accumulation type image sensor, thereby reducing the user's fear of radiation coating, which is why mammography, CT, It can be commercialized not only for medical devices such as dental DR and PET, but also for applications such as industrial nondestructive testing and molecular imaging.

이러한 광자 계수 방식을 이용한 이미지센서가 주어진 시간동안 입사되는 포톤(photon)을 계수하여 영상화하는 단광자 계수형 디지털 X선 이미지센서이다.An image sensor using the photon counting method is a single photon counting digital X-ray image sensor that counts and images photons incident for a given time.

도 1은 일반적인 단광자 계수형 디지털 이미지센서를 개략적으로 나타낸 것이다.1 schematically illustrates a general single photon counting digital image sensor.

도 1에 의하면, 단광자 계수형 디지털 X선 이미지센서는 X선 검출부(110)와 CMOS 독출 칩(Readout chip)(120)으로 결합한 하이브리드 형태로 할 수 있고, Flip chip bonding없이 X선 검출부를 직접 광자 계수용 독출 칩에 연결할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the single photon counting digital X-ray image sensor may be in a hybrid form in which the X-ray detector 110 and the CMOS readout chip 120 are combined, and the X-ray detector directly without flip chip bonding. It can also be connected to a readout chip for photon counting.

도 2는 종래의 단광자 계수형 디지털 이미지센서의 블록도이다.2 is a block diagram of a conventional single photon counting digital image sensor.

도 2에 의하면 종래의 단광자 계수형 X선 이미지센서는 X선 검출기(210)와 CMOS 독출 칩용 픽셀(230)로 구성되어 있고, 이를 연결하는 범프 본딩 패드(220)가 있다. 여기서 X선 검출부(210)와 CMOS 독출 칩용 픽셀(230)은 어레이 형태로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the conventional single photon counting X-ray image sensor includes an X-ray detector 210 and a pixel 230 for a CMOS read chip, and has a bump bonding pad 220 connecting the same. The X-ray detector 210 and the CMOS read chip pixel 230 may be configured in an array form.

X선 검출부(210)의 한쪽 노드는 바이어스 전압인 VHH에 연결되어 있고 다른 한쪽 노드는 범프 본딩 패드(220)에 연결되어 있다. One node of the X-ray detector 210 is connected to VHH, which is a bias voltage, and the other node is connected to the bump bonding pad 220.

X선 검출부(210)로 광자가 들어오면 그 에너지에 상응하는 전자-정공쌍이 발생한다. 전자-정공쌍 중에서 정공은 본딩 패드를 통해 프리앰프(preamplifier, 240)의 입력으로 들어오게 된다. 프리앰프(240)는 저항 R이 없는 경우는 전하축적기(charge integrator) 역할을 하며, 들어오는 전하를 축적하여 전압으로 바꾸어 주는 역할을 한다.When photons enter the X-ray detector 210, electron-hole pairs corresponding to the energy are generated. Holes in the electron-hole pairs enter the input of the preamplifier 240 through the bonding pads. The preamplifier 240 serves as a charge integrator when the resistor R is absent, and converts the incoming charge into a voltage.

도 3은 단광자 계수형 이미지센서의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a simulation result of a single photon counting image sensor.

저항 R이 있는 경우는 네가티브 피드백(Negative Feedback)에 의해 공통전압(common voltage)인 바이어스 전압 VB상태에서 전하가 들어오면 프리앰프(240)의 출력 노드전압(Vpreamp)은 펄스 형태로 떨어지고, 저항 R에 의해 바이어스 전압으로 디스차아지 된다. In the case where the resistor R is present, when charge is received in the bias voltage VB state which is a common voltage by negative feedback, the output node voltage Vpreamp of the preamplifier 240 falls in the form of a pulse, and the resistor R Is discharged to the bias voltage.

이렇게 해서 프리앰프(240)의 출력 노드전압 Vpreamp에 전압 펄스가 들어오면 비교기(250)에서는 CMOS 독출 칩용 픽셀(230) 외부에서 공급되는 기준전압인 문턱전압 VTHR와 비교하여, Vpreamp가 VTHR보다 낮으면 단광자가 들어온 것으로 판단하 여 비교기(250) 출력 노드인 Comp_out 노드에 Low에 해당하는 펄스를 내보낸다. In this way, when a voltage pulse enters the output node voltage Vpreamp of the preamplifier 240, the comparator 250 compares the threshold voltage V THR , which is a reference voltage supplied from the outside of the CMOS read chip pixel 230, so that Vpreamp is greater than V THR . If it is low, it determines that a single photon is input and sends a pulse corresponding to Low to the Comp_out node, which is an output node of the comparator 250.

이러한 Comp_out의 디지털 펄스가 도2의 카운터 입력으로 들어가서 몇 개의 단광자가 들어왔는지 카운팅을 하게 된다.This digital pulse of Comp_out enters the counter input of FIG. 2 to count how many monoliths have entered.

도 4는 종래의 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로이고 도 5는 종래의 단광자 계수형 카운팅 타이밍 다이아그램을 나타내는 도면이며, 도 6은 도 4에 의한 종래의 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a conventional single photon counter clock generation circuit, and FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional single photon counting timing diagram. FIG. 6 is a simulation result of the conventional single photon counter clock generation circuit of FIG. 4. It is a figure which shows.

도 4에 도시된 종래의 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로는 선형귀환 쉬프트 레지스터(Linear Feedback Shift Register:이하 'LFSR'이라 한다.) 카운터 회로로서 N개의 상승에지 D Flip-Flop과 Exclusive-NOR Gate로 구성되어 있다. N bit Counter일 경우에는 최대 2N-1까지 카운팅 할 수 있다. LFSR 카운터는 고속 카운팅이 가능하며, layout 면적이 작으므로 포톤(Photon) 카운터로 적합하다. LFSR 카운터의 동작은 도5에서 보는것 처럼 리셋모드(Reset mode), 카운팅모드(Counting mode), 독출모드(Readout mode)로 구분된다. 카운팅모드에서 LFSR 카운터는 X-ray 포톤이 포토 다이오드에 들어올때 마다 Comp_OUT에서의 디지털 펄스를 카운팅 한다. 독출모드(Readout mode) 에서는 LFSR 카운터는 쉬프트 레지스터(Shift Register)로 동작하며, external clock인 CLK_EXT의 cloking에 의해 SOUT(serial out) 출력된다.The conventional clock generation circuit for a single photon counter shown in FIG. 4 is a linear feedback shift register (hereinafter referred to as 'LFSR') as a counter circuit, with N rising edges D Flip-Flop and Exclusive-NOR Gate. Consists of. In case of N bit Counter, it can count up to 2 N -1. LFSR counters can be counted at high speed and have a small layout area, making them suitable as photon counters. The operation of the LFSR counter is divided into a reset mode, a counting mode, and a readout mode as shown in FIG. 5. In counting mode, the LFSR counter counts the digital pulses at Comp_OUT whenever the X-ray photons enter the photodiode. In readout mode, the LFSR counter operates as a shift register, and is outputted as SOUT (serial out) by cloking the external clock CLK_EXT.

도 4에 도시된 종래의 LFSR 카운터는 카운팅 모드에서 리드아웃 모드로 진입시 Comp_OUT 신호에서의 디지털 펄스를 카운트하기위한 클럭 선택 신호인 CLK_SEL 신호가 High 에서 Low로 바뀔때 도 6에 도시된 CLK_OLD처럼 Short Pulse Clock이 발생하여 카운터의 최대 동작 주파수를 만족하지 못하여 카운팅을 하지 않거나 카운터 내부 노드가 플로팅이 되어 제대로된 카운팅을 할수 없는 문제점이 있다.The conventional LFSR counter shown in FIG. 4 is a short pulse like CLK_OLD shown in FIG. 6 when the CLK_SEL signal, which is a clock selection signal for counting digital pulses in the Comp_OUT signal, changes from high to low when entering the readout mode from the counting mode. There is a problem that the clock does not meet the maximum operating frequency of the counter and does not count or the internal node of the counter floats to prevent proper counting.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 카운터 내부에 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로를 장착하여 CLK_SEL이 하이 에서 로우로 바뀔때 쇼트 펄스 클럭의 발생을 방지하여 카운터의 최대 동작 주파수를 보장하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and includes a single photon counter clock generation circuit inside the counter to prevent the generation of a short pulse clock when the CLK_SEL changes from high to low to increase the maximum operating frequency of the counter. The purpose is to ensure.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로는, 비교기 출력신호인 Comp_OUT 신호 및 상기 Comp_OUT 신호에서의 디지털 펄스를 카운트하기위한 클럭 선택 신호인 CLK_SEL 신호 중 한 신호를 지연시킨후 상기 Comp_OUT 신호 및 상기 CLK_SEL 신호를 논리 연산하여 제1 연산신호를 출력하는 지연부, 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호의 논리 연산을 수행하여 제2 연산신호를 생성하는 논리연산부, 상기 제1 연산신호와 상기 제2 연산신호에 대응되는 CLK_SEL_OUT 신호를 래치하고 출력하는 래치회로부 및 상기 Comp_OUT 신호와 상기 CLK_SEL_OUT 신호 및 리셋 신호(RSTb)를 이용하여 포톤의 개수를 카운트하는 카운터부(740)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a clock signal generation circuit for a single photon counter according to the present invention may delay one of a comp_out signal, a comparator output signal, and a CLK_SEL signal, a clock selection signal for counting a digital pulse of the comp_out signal. A delay unit for performing a logic operation on the Comp_OUT signal and the CLK_SEL signal to output a first operation signal, a logic operation unit for performing a logic operation of the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal to generate a second operation signal, and the first operation signal And a latch circuit unit for latching and outputting the CLK_SEL_OUT signal corresponding to the second operation signal, and a counter unit 740 for counting the number of photons using the Comp_OUT signal, the CLK_SEL_OUT signal, and the reset signal RSTb. It is done.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 있어서, 상기 지연부는, 상기 CLK_SEL 신호를 반전 시키는 제1인버터 및 상기 제1인버터를 통과한 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호를 낸드조합하는 제1 낸드게이트로 이루어지는 것이 바람직하다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, the delay unit includes a first inverter for inverting the CLK_SEL signal and a first NAND gate for NAND combining the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal passed through the first inverter. It is preferable that it consists of.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 있어서, 상기 지연부는, 상기 제1 낸드게이트의 출력신호를 반전시키는 제2 인버터, 상기 제2 인버터의 출력신호를 반전시키는 제3 인버터, 상기 제2 인버터와 상기 제3 인버터의 사이에 위치하여 상기 제2 인버터의 출력신호를 지연시키는 제1 지연수단 및 상기 제3 인버터의 출력신호를 지연시키는 제2 지연수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, the delay unit includes a second inverter for inverting the output signal of the first NAND gate, a third inverter for inverting the output signal of the second inverter, and the second Preferably it further comprises a first delay means for delaying the output signal of the second inverter and the second delay means located between the inverter and the third inverter.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 있어서, 상기 제1 지연수단 및 상기 제2 지연수단은, 커패시터 또는 MOS 트랜지스터로 형성되는 것이 바람직하다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, the first delay means and the second delay means are preferably formed of a capacitor or an MOS transistor.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 있어서, 상기 논리연산부는, 상기 Comp_OUT 신호와 상기 CLK_SEL 신호를 낸드조합하는 제2 낸드게이트로 이루어지는 것이 바람직하다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, it is preferable that the logic calculating section comprises a second NAND gate NAND combining the Comp_OUT signal and the CLK_SEL signal.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로에 있어서, 상기 래치회로부는, 상기 지연부의 출력 신호와 상기 CLK_SEL_OUT 신호를 낸드조합하는 제3 낸드게이트 및 상기 논리연산부의 출력신호와 상기 제3 낸드게이트의 출력 신호를 낸드조합하는 제4 낸드게이트로 이루어는 것이 바람직하다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, the latch circuit unit includes a third NAND gate for NAND combining the output signal of the delay unit and the CLK_SEL_OUT signal, and an output signal of the logic operation unit and the third NAND gate. It is preferable that it consists of a 4th NAND gate which NAND-combines an output signal.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7은 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로도이다.7 is a clock generation circuit diagram for a single photon counter according to the present invention.

도 7을 참고하면 본 발명의 의한 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로는 지연부(710), 논리연산부(720), 래치회로부(730) 및 카운터부(740)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention includes a delay unit 710, a logic operation unit 720, a latch circuit unit 730, and a counter unit 740.

상기 지연부(710)는 비교기 출력신호인 Comp_OUT 신호 및 상기 Comp_OUT 신호에서의 디지털 펄스를 카운트하기위한 클럭 선택 신호인 CLK_SEL 신호 중 한 신호를 지연시킨후 상기 Comp_OUT 신호 및 상기 CLK_SEL 신호를 논리 연산하여 제1 연산신호를 출력한다.The delay unit 710 delays one of the Comp_OUT signal, which is a comparator output signal, and the CLK_SEL signal, which is a clock selection signal for counting the digital pulses of the Comp_OUT signal, and then logically operates the Comp_OUT and CLK_SEL signals. 1 Output the operation signal.

상기 지연부(710)는 상기 지연부는, 상기 CLK_SEL 신호를 반전 시키는 제1인버터(711) 및 상기 제1인버터(711)를 통과한 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호를 낸드조합하는 제1 낸드게이트(712)로 이루어진다.The delay unit 710 may include a first NAND gate NAND combining the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal passed through the first inverter 711 and the first inverter 711 to invert the CLK_SEL signal. 712).

상기 CLK_SEL 신호는 상기 제1인버터(711)를 통과하면서 어느 정도의 딜레이가 발생하게 되고 따라서 상기 CLK_SEL이 High에서 Low로 바뀔때 카운터의 최대 동작 주파수를 보장 할수 있는 시간 5ns뒤에 CLK_SEL_OUT이 High에서 Low로 바뀌게 된다.When the CLK_SEL signal passes through the first inverter 711, a certain amount of delay is generated. Therefore, when the CLK_SEL is changed from high to low, CLK_SEL_OUT is changed from high to low after 5 ns to ensure the maximum operating frequency of the counter. Will change.

이러한 딜레이 효과를 더욱 확실하게 하기 위해 상기 지연부(710)는 상기 제1 낸드게이트(712)의 출력신호를 반전시키는 제2 인버터(713), 상기 제2 인버터(713)의 출력신호를 반전시키는 제3 인버터(714), 상기 제2 인버터(713)와 상기 제3 인버터(714)의 사이에 위치하여 상기 제2 인버터(713)의 출력신호를 지연시키는 제1 지연수단(715) 및 상기 제3 인버터(714)의 출력신호를 지연시키는 제2 지연수단(716)을 더 포함하는 것이 바람직하다.In order to further ensure the delay effect, the delay unit 710 may invert the output signal of the second inverter 713 and the second inverter 713 to invert the output signal of the first NAND gate 712. First delay means 715 and the first delay means 715 disposed between the third inverter 714, the second inverter 713, and the third inverter 714 to delay an output signal of the second inverter 713; It is preferable to further include a second delay means 716 for delaying the output signal of the third inverter 714.

즉 제1 낸드게이트(712)의 출력신호는 상기 제2 인버터(713), 상기 제1 지연 수단(715), 상기 제3 인버터(714) 및 상기 제2 지연수단(716)을 거치면서 상기 CLK_SEL이 하이에서 로우로 바뀔때 카운터의 최대 동작 주파수를 보장 할수 있는 시간인 5ns뒤에 CLK_SEL_OUT이 하이에서 로우로 바뀌게 된다.That is, the output signal of the first NAND gate 712 passes through the second inverter 713, the first delay means 715, the third inverter 714, and the second delay means 716. CLK_SEL_OUT changes from high to low after 5ns, which is the time to ensure that the counter's maximum operating frequency is changed from high to low.

따라서 카운팅 모드에서 리드아웃 모드로 진입시 CLK_SEL이 하이에서 로우로 바뀔때 카운터의 최대 동작 주파수를 보장함으로써 카운터의 최대 동작 주파수를 만족하지 못하여 카운팅을 할 수 없는 문제를 해결할 수 있게 된다.Therefore, when CLK_SEL is changed from high to low when entering the counting mode from the counting mode, the maximum operating frequency of the counter is guaranteed, so that the counter cannot be counted because the maximum operating frequency of the counter is not satisfied.

상기 논리연산부(720)는 제2 낸드게이트(721)로 이루어져 있으며 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호를 낸드 조합하여 논리 연산을 수행함으로써 제2 연산신호를 생성한다. 생성된 상기 제2 연산신호는 래치회로부(730)에 입력되게 된다.The logic operation unit 720 includes a second NAND gate 721 to generate a second operation signal by performing a logical operation by NAND combining the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal. The generated second operation signal is input to the latch circuit unit 730.

상기 래치회로부(730)는 제3 낸드게이트(731)와 제4 낸드게이트(732)로 이루어져 있으며, 상기 제1 연산신호와 상기 제2 연산신호를 입력으로하여 이에 대응되는 CLK_SEL_OUT 신호를 래치하고 출력한다.The latch circuit unit 730 includes a third NAND gate 731 and a fourth NAND gate 732, and latches and outputs a CLK_SEL_OUT signal corresponding to the first operation signal and the second operation signal as inputs. do.

즉 제3 낸드게이트(731)는 지연부(710)에서 지연된 출력신호인 제1연산신호와 제4 낸드게이트(732)의 출력신호인 CLK_SEL_OUT 신호를 입력으로 하며, 제4 낸드게이트(732)는 논리연산부(710)의 출력신호인 제2연산신호와 제3 낸드게이트(731)의 출력신호를 입력으로 하여 래치하여 CLK_SEL_OUT 신호를 출력하여 카운터부(740)에 전달한다.That is, the third NAND gate 731 receives the first operation signal, which is the output signal delayed by the delay unit 710, and the CLK_SEL_OUT signal, which is the output signal of the fourth NAND gate 732, and the fourth NAND gate 732 is input. The second operation signal, which is the output signal of the logic operation unit 710, and the output signal of the third NAND gate 731 are inputted and latched to output the CLK_SEL_OUT signal to the counter unit 740.

상기 카운터부(740)는 상기 Comp_OUT 신호와 상기 CLK_SEL_OUT 신호 및 리셋 신호(RSTb)를 이용하여 포톤의 개수를 카운트하게 된다.The counter unit 740 counts the number of photons using the Comp_OUT signal, the CLK_SEL_OUT signal, and the reset signal RSTb.

상기 카운터부(740)는 도 4에서 이미 설명한 바와 같이 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the counter unit 740 is well known as described above with reference to FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted.

도 8은 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로의 시뮬레이션 결과를 도면이고, 도 9는 본 발명과 종래의 싱글포톤 카운터 클럭 발생 회로의 클럭을 비교한 도면이다.8 is a diagram illustrating a simulation result of a clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, and FIG. 9 is a diagram comparing the clock of the present invention and a conventional single photon counter clock generation circuit.

도 8 및 도 9를 참조하면 본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로의 클럭(CLK_NEW)은 종래의 싱글포톤 카운터 클럭 발생 회로의 클럭(CLK_OLD)에 비해 카운터의 최대 동작 주파수를 보장 할수 있는 시간 만큼 딜레이 되어 하이에서 로우로 바뀌게 됨을 알수 있다.8 and 9, the clock CLK_NEW of the clock generation circuit for the single photon counter according to the present invention can guarantee the maximum operating frequency of the counter compared to the clock CLK_OLD of the conventional single photon counter clock generation circuit. As you can see the delay is changed from high to low.

이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, which are merely exemplary, and it should be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명에 따른 싱글포톤 카운터용 클럭 발생회로는 CMOS 독출 칩용 픽셀 내부의 카운터에 클럭 발생회로를 장착하여 카운팅 모드에서 리드아웃 모드 진입시 발생할수 있는 카운터 클럭의 쇼트 펄스(Short Pulse) 클럭을 제거 하여 카운터의 최대 동작 주파수를 보장해줌으로써 이미지센서에 입사되는 포톤을 정확하게 계수화 할 수 있는 장점이 있다.In the clock generation circuit for a single photon counter according to the present invention, a clock generation circuit is mounted on a counter inside a pixel for a CMOS read chip to eliminate a short pulse clock of a counter clock that may occur when entering a readout mode from a counting mode. By ensuring the maximum operating frequency of the advantage that can be accurately counted photons incident on the image sensor.

Claims (6)

싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로에 있어서,In the clock generation circuit for a single photon counter, 비교기 출력신호인 Comp_OUT 신호 및 상기 Comp_OUT 신호에서의 디지털 펄스를 카운트하기위한 클럭 선택 신호인 CLK_SEL 신호 중 한 신호를 지연시킨후 상기 Comp_OUT 신호 및 상기 CLK_SEL 신호를 논리 연산하여 제1 연산신호를 출력하는 지연부(710);Delay of one of the comp_out signal, which is a comparator output signal, and the CLK_SEL signal, which is a clock selection signal for counting the digital pulses in the comp_out signal, and then delaying the logic operation of the comp_out signal and the clk_sel signal to output a first operation signal. Unit 710; 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호의 논리 연산을 수행하여 제2 연산신호를 생성하는 논리연산부(720);A logic operation unit 720 for generating a second operation signal by performing a logic operation on the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal; 상기 제1 연산신호와 상기 제2 연산신호에 대응되는 CLK_SEL_OUT 신호를 래치하고 출력하는 래치회로부(730); 및A latch circuit part 730 for latching and outputting the CLK_SEL_OUT signal corresponding to the first operation signal and the second operation signal; And 상기 Comp_OUT 신호와 상기 CLK_SEL_OUT 신호 및 리셋 신호(RSTb)를 이용하여 포톤의 개수를 카운트하는 카운터부(740)를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭발생회로.And a counter unit (740) for counting the number of photons using the Comp_OUT signal, the CLK_SEL_OUT signal, and a reset signal (RSTb). 제1항에 있어서, 상기 지연부(710)는The method of claim 1, wherein the delay unit 710 is 상기 CLK_SEL 신호를 반전 시키는 제1인버터(711); 및A first inverter 711 for inverting the CLK_SEL signal; And 상기 제1인버터(711)를 통과한 상기 CLK_SEL 신호와 상기 Comp_OUT 신호를 낸드조합하는 제1 낸드게이트(712)로 이루어진 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로.And a first NAND gate (712) for NAND combining the CLK_SEL signal and the Comp_OUT signal passed through the first inverter (711). 제2항에 있어서, 상기 지연부(710)는The method of claim 2, wherein the delay unit 710 is 상기 제1 낸드게이트(712)의 출력신호를 반전시키는 제2 인버터(713);A second inverter 713 for inverting the output signal of the first NAND gate 712; 상기 제2 인버터(713)의 출력신호를 반전시키는 제3 인버터(714);A third inverter 714 for inverting the output signal of the second inverter 713; 상기 제2 인버터(713)와 상기 제3 인버터(714)의 사이에 위치하여 상기 제2 인버터(713)의 출력신호를 지연시키는 제1 지연수단(715); 및First delay means (715) positioned between the second inverter (713) and the third inverter (714) to delay an output signal of the second inverter (713); And 상기 제3 인버터(714)의 출력신호를 지연시키는 제2 지연수단(716)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로.And a second delay means (716) for delaying the output signal of the third inverter (714). 제3항에 있어서, 상기 제1 지연수단(715) 및 상기 제2 지연수단(716)은,The method of claim 3, wherein the first delay means 715 and the second delay means 716, 커패시터 또는 MOS 트랜지스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로.A clock generation circuit for a single photon counter, characterized in that formed of a capacitor or a MOS transistor. 제1항에 있어서, 상기 논리연산부(720)는The logic operation unit 720 of claim 1, wherein 상기 Comp_OUT 신호와 상기 CLK_SEL 신호를 낸드조합하는 제2 낸드게이트(721)로 이루어진 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로.And a second NAND gate (721) for NAND combining the Comp_OUT signal and the CLK_SEL signal. 제1항에 있어서, 상기 래치회로부(730)는The method of claim 1, wherein the latch circuit portion 730 is 상기 지연부(710)의 출력 신호와 상기 CLK_SEL_OUT 신호를 낸드조합하는 제3 낸드게이트(731); 및A third NAND gate 731 for NAND combining the output signal of the delay unit 710 and the CLK_SEL_OUT signal; And 상기 논리연산부(720)의 출력신호와 상기 제3 낸드게이트(731)의 출력 신호를 낸드조합하는 제4 낸드게이트(732)로 이루어진 것을 특징으로 하는 싱글 포톤 카운터용 클럭 발생 회로.And a fourth NAND gate (732) for NAND combining the output signal of the logic operation unit (720) and the output signal of the third NAND gate (731).
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