KR20140010718A

KR20140010718A - Ｃｍｏｓ 이미지 센서를 위한 램프 신호 생성기

Info

Publication number: KR20140010718A
Application number: KR1020120077364A
Authority: KR
Inventors: 이혁종; 김윤정; 전진욱; 천지민; 서진호; 함석헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-01-27
Also published as: US20140014815A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른, 램프 신호 생성기는 타이밍 제어기; 상기 타이밍 제어기로부터 로우 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 로우 선택 신호(Row Select Signal)를 생성하는 로우 디코더; 상기 타이밍 제어기로부터 제1 컬럼 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 제1 컬럼 선택 신호(First Column Select Signal)를 생성하는 제1 컬럼 디코더; 상기 타이밍 제어기로부터 제2 컬럼 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 제2 컬럼 선택 신호(Second Column Select Signal)를 생성하는 제2 컬럼 디코더; 상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호에 의하여 활성화되어, 단위 전류를 생성하는 적어도 하나의 커런트 셀을 포함하고, 상기 단위 전류를 합산하여 출력 전류를 생성하는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array)를 포함하고, 상기 제1 컬럼 선택 신호 및 상기 제2 컬럼 선택 신호는 서로 다른 열(row)에 포함된 커런트 셀을 활성화하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서를 위한 램프 신호 생성기 {Ramp Signal Generator for CMOS Image Sensor}

본 발명의 기술적 사상은 CMOS 이미지 센서를 위한 램프 신호 생성기에 관한 것으로서, 특히, 단일 슬로프(Single Slope) 아날로그-디지털 컨버터를 이용한 CMOS 이미지 센서를 위한 램프 신호 생성기에 관한 것이다.

현재의 CMOS 이미지 센서(CIS)에서는 고화질화를 위해 높은 화소와 동영상 모드에서의 하이 프레임 레이트(high frame rate)가 요구되고 있다. 싱글 슬로프(Single Slope) 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter)는, 램프 신호 생성기를 이용하는데, 램프 신호 생성기는 아날로그-디지털 변환기등의 기준 신호로서 활용되는 램프 신호를 생성한다. 싱글 슬로프(Single Slope) 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter)가 고속으로 동작하기 위해서는 클럭의 주파수를 증가시켜서 사용할 수 있는데, 이렇게 한다면 높은 전력을 소비하게 되는 단점이 있다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 싱글 슬로프(Single Slope) 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter)가 고속으로 동작하면서, 낮은 전력을 소비하는 램프 신호 생성기를 제공하는데 있다.

바람직하게는, 상기 제1 컬럼 선택 신호는 상기 커런트 셀 어레이 중에서 홀수(odd)번째 열에 있는 커런트 셀을 활성화시키고, 상기 제2 컬럼 선택 신호는 상기 커런트 셀 어레이 중에서 짝수(Even)번째 열에 있는 커런트 셀을 활성화시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커런트 셀은 상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호가 비활성화 되어도 단위 전류를 지속적으로 생성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 램프 신호 생성기는 상기 커런트 셀 어레이의 상기 출력 전류를 램프 신호로 변환하는 전류-전압 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커런트 셀 어레이가 m 개의 행과 n 개의 열로 구성된 하나 이상의 커런트 셀을 포함하고, 상기 제1 컬럼 디코더는 제1 행의 커런트 셀에 대해서, 제1 열부터 제n 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키고, 상기 제2 컬럼 디코더는 제2 행의 커런트 셀에 대해서, 제n 열부터 제1 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 타이밍 제어기로부터 제3 컬럼 제어 신호를 수신하여 제3 컬럼 선택 신호를 생성하는 제3 컬럼 디코더; 및 상기 타이밍 제어기로부터 제4 컬럼 제어 신호를 수신하여 제4 컬럼 선택 신호를 생성하는 제4 컬럼 디코더를 더 포함하고, 상기 제3 컬럼 디코더는 제3 행의 커런트 셀에 대해서, 제1 열부터 제n 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On) 시키고, 상기 제4 컬럼 디코더는 제4 행의 커런트 셀에 대해서, 제n 열부터 제1 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 컬럼 선택 신호 및 상기 제2 컬럼 선택 신호의 개수는 동일한 열(row)에 속하는 상기 커런트 셀 어레이에 포함되는 커런트 셀의 개수와 대응하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 컬럼 디코더 및 상기 제2 컬럼 디코더는 각각의 커런트 셀에 대응하는 하나 이상의 상기 제1 컬럼 선택 신호들 및 하나 이상의 상기 제2 컬럼 선택 신호들을 동시에 비활성화 하지 않는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 컬럼 디코더 및 상기 제2 컬럼 디코더는 각각의 커런트 셀에 대응하는 하나 이상의 상기 제1 컬럼 선택 신호들 및 하나 이상의 상기 제2 컬럼 선택 신호들을 상기 활성화된 순서대로 비활성화 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 커런트 셀 각각은, 상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호에 응답하여 스위칭 신호를 활성화 시키고, 상기 스위칭 신호의 활성화 상태를 유지하는 스위칭 신호 생성부; 및 상기 스위칭 신호에 응답하여 상기 단위 전류를 제공하는 단위 전류 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스위칭 신호 생성부는, 상기 로우 선택 신호에 응답하여 온(On)되는 로우 선택 스위치; 상기 로우 선택 스위치에 직렬 연결되고, 상기 제1 컬럼 선택 신호 또는 상기 제2 컬럼 선택 신호에 응답하여 온(On)되는 컬럼 선택 스위치; 및 상기 로우 선택 스위치 및 상기 컬럼 선택 스위치가 온(On)되는 경우, 상기 스위칭 신호를 활성화 시키고, 상기 스위칭 신호의 활성화 상태를 유지하는 메모리 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스위칭 신호 생성부는, 리셋 신호에 응답하여 온(On)되는 리셋 스위치를 더 포함하고, 상기 메모리 회로는 상기 리셋 스위치가 온(On)되는 경우, 상기 스위칭 신호를 비활성화시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단위 전류 제공부는, 상기 단위 전류를 제공하는 단위 전류원; 및 상기 스위칭 신호에 응답하여 상기 단위 전류원을 전류-전압 변환기에 연결시키는 전류 제공 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광을 전기 신호로 변환하는 하나 이상의 광 감지 셀들; 구동 신호를 생성하여 상기 하나 이상의 광 감지 셀들을 로우 단위로 활성화시키는 로우 드라이버; 램프 신호를 전압으로 생성하는 램프 신호 생성기; 상기 램프 신호에 상응하는 카운팅 신호를 생성하는 카운터; 상기 하나 이상의 광 감지 셀들에 컬럼 방향으로 연결되고, 상기 전기 신호와 상기 램프 신호을 비교하는 비교기 어레이; 상기 비교기 어레이의 출력 신호에 대응하는 상기 카운팅 신호를 저장하는 래치 어레이; 및 상기 로우 드라이버, 상기 램프 신호 생성기, 상기 카운터, 상기 비교기 어레이 및 상기 래치 어레이에 제어 신호를 제공하는 타이밍 제어기를 포함하고, 상기 램프 신호 생성기는, 상기 타이밍 제어기로부터 로우 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 로우 선택 신호(Row Select Signal)을 생성하는 로우 디코더; 상기 타이밍 제어기로부터 제1 컬럼 제어 신호를 수신하여 제1 컬럼 선택 신호(First Column Select Signal)을 생성하는 제1 컬럼 디코더; 상기 타이밍 제어기로부터 제2 컬럼 제어 신호를 수신하여 제2 컬럼 선택 신호(Second Column Select Signal)을 생성하는 제2 컬럼 디코더; 상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호에 의하여 활성화되어, 단위 전류를 생성하는 커런트 셀을 하나 이상 포함하고, 하나 이상의 상기 단위 전류를 합산하여 출력 전류를 생성하는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array)를 포함하고, 상기 제1 컬럼 선택 신호 및 상기 제2 컬럼 선택 신호는 서로 다른 열(row)에 포함된 커런트 셀을 활성화하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 컬럼 디코더 및 상기 제2 컬럼 디코더는 각각의 커런트 셀에 대응하는 하나 이상의 상기 제1 컬럼 선택 신호들 및 하나 이상의 상기 제2 컬럼 선택 신호들을 비활성화할 때, 동시에 비활성화 하지 않는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 램프 신호 생성기는 높은 해상도를 가진 CMOS 이미지 센서에서 고속으로 동작하면서, 낮은 전력을 소비할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 블록도이다.
도 2는 도 1의 램프 신호 생성기에 포함되는 커런트 셀(Current Cell)을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 3(a)은 도 2의 커런트 셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3(b)는 도 2의 커런트 셀의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4(c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 램프 신호 생성기를 포함하는 전자 시스템의 응용 예를 도시한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 램프 신호 생성기(100)는 로우 디코더(ROW DECORDER, 110), 제1 컬럼 디코더(COLUMN DECORDER_1, 120), 제2 컬럼 디코더(COLUMN DECORDER_2, 125), 커런트 셀 어레이(CURRENT CELL ARRAY, 130), 타이밍 제어기(TIMING CONTROLLER, 140) 및 전류-전압 변환기(150)를 포함할 수 있다.

타이밍 제어기(140)는 로우 제어 신호(Row Control Signal, RCS), 제1 컬럼 제어 신호(Column Control Signal, CCS_1), 제2 컬럼 제어 신호(Column Control Signal, CCS_2)를 생성한다. 로우 제어 신호(RCS)는 로우 디코더(110)에 입력된다. 제1 컬럼 제어 신호(CCS_1)는 제1 컬럼 디코더(120)에 입력된다. 제2 컬럼 제어 신호(CCS_2)는 제2 컬럼 디코더(125)에 입력된다.

타이밍 제어기(140)는 제어 정보를 캐쉬(Cache) 버퍼(미도시)에 저장할 수 있다. 타이밍 제어기(140)는 제어 정보에 기초하여 로우 제어 신호(Row Control Signal, RCS), 제1 컬럼 제어 신호(Column Control Signal, CCS_1), 제2 컬럼 제어 신호(Column Control Signal, CCS_2)를 생성할 수 있다. 캐쉬 버퍼는 SRAM 등일 수 있다.

또한, 타이밍 제어기(140)는 제어 정보를 호스트로부터 입력 받을 수 있다. 타이밍 제어기(140)는 호스트와 호스트 인터페이스를 통하여 제어 정보를 입력 받을 수 있다.

호스트 인터페이스는 USB(Universal Serial Bus), MMC(Man Machine Communication), PCI-E(Peripheral Component Interconnect-Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), ESDI(Enhanced Small Device Interface), 그리고 IDE(Intelligent Drive Electronics) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜로, 호스트와 인터페이스 할 수 있다.

로우 디코더(110)는 로우 제어 신호(RCS)에 반응하여 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4)을 생성한다. 로우 디코더(110)는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array, 130) 중에서 동일한 로우(Row)에 해당하는 하나 이상의 커런트 셀에 포함된 로우 선택 트랜지스터을 동일한 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다. 예를 들어, 로우 디코더(110)는 제1 시간 구간에서 로우 선택 신호(RSS1)를 활성화하여, 제1 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀(CC[1,1], CC[1,2], CC[1,3], CC[1,4])에 포함된 로우 선택 트랜지스터를 제1 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

제1 컬럼 디코더(120)는 제1 컬럼 제어 신호(CCS_1)에 반응하여 하나 이상의 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)을 생성한다. 제1 컬럼 디코더(120)는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array, 130) 중에서 일부의 로우(Row) (예를 들어, 홀수 번째 로우(Row)) 중에서 동일한 컬럼(Column)에 해당하는 하나 이상의 커런트 셀에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 동일한 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 컬럼 디코더(120)는 제1 컬럼 선택 신호(CSS11)를 생성하여 제1 및 제3 로우(ROW)의 제1 컬럼에 해당하는 커런트 셀(CC[1,1], CC[3,1])에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 동일한 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

일 실시예에서, 제1 컬럼 디코더(120)는 제1 시간 구간에서 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)을 순차적으로 활성화하여, 제1 컬럼(Column) 내지 제4 컬럼(Column) 중에서 홀수 번째 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀들(CC[1,1], CC[1,2], CC[1,3], CC[1,4], CC[3,1], CC[3,2], CC[3,3], CC[3,4])에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 순차적으로 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

제2 컬럼 디코더(125)는 제2 컬럼 제어 신호(CCS_2)에 반응하여 하나 이상의 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)을 생성한다. 제2 컬럼 디코더(120)는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array, 130) 중에서 일부의 로우(Row) (예를 들어, 짝수 번째 로우(Row)) 중에서 동일한 컬럼(Column)에 해당하는 하나 이상의 커런트 셀에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 동일한 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 컬럼 디코더(125)는 제2 컬럼 선택 신호(CSS21)를 생성하여 제2 및 제4 로우(ROW)의 제1 컬럼에 해당하는 커런트 셀(CC[2,1], CC[4,1])에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 동일한 시간 구간에서 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

일 실시예에서, 제2 컬럼 디코더(125)는 제2 시간 구간에서 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)을 순차적으로 활성화하여, 제1 컬럼(Column) 내지 제4 컬럼(Column) 중에서 짝수 번째 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀(CC[2,1], CC[2,2], CC[2,3], CC[2,4], CC[4,1], CC[4,2], CC[4,3], CC[4,4])에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 순차적으로 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 제2 컬럼 디코더(125)는 제2 시간 구간에서 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)을 역순으로 활성화하여, 제1 컬럼(Column) 내지 제4 컬럼(Column) 중에서 짝수 번째 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀(CC[2,1], CC[2,2], CC[2,3], CC[2,4], CC[4,1], CC[4,2], CC[4,3], CC[4,4])에 포함된 컬럼 선택 트랜지스터를 역순으로 턴-온(Turn-On) 시킬 수 있다.

커런트 셀 어레이(130)는 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])을 포함할 수 있다. 다만, 커런트 셀(Current Cell)의 개수는 예시적인 것으로 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4]) 각각은 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4) 중 상응하는 로우 선택 신호, 하나 이상의 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14) 및 하나 이상의 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24) 중 상응하는 컬럼 선택 신호에 응답하여 턴-온(Turn-ON) 될 수 있다.

하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 모두 전류 출력 노드(N_OUT)에 연결된다. 따라서, 커런트 셀 어레이(130)는 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])이 출력한 하나 이상의 단위 전류들이 합산된 출력 전류(I_OUT)를 전류-전압 변환기(I-V CONVERTER, 150)에 공급할 수 있다. 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 순차적으로 턴-온(Turn-ON)될 수 있다.

하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])이 턴-온 되면, 각각의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 동일한 크기의 단위 전류를 각각 제공할 수 있다. 커런트 셀 어레이(130)는 시간에 따라 증가하는 출력 전류(I_OUT)를 전류-전압 변환기(150)에 공급할 수 있다. 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4]) 중 어느 하나의 커런트 셀이 턴-온(Turn-ON)되면, 상기 하나 이상의 커런트 셀은 리셋(Reset)될 때까지 상기 단위 전류를 지속적으로 공급할 수 있다.

전류-전압 변환기(150)는 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)를 램프 신호(RAMP)로 변환한다. 전류-전압 변환기(150)는 전류 출력 노드(N_OUT)와 전원 전압(VSS) 사이에 연결된 출력 부하(151)를 포함할 수 있다. 출력 부하(151)에는 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)가 인가되고, 출력 부하(151)는 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)를 램프 신호(RAMP)로 변환할 수 있다. 일 실시예에서, 출력 부하(151)는 저항성 소자일 수 있다. 일 실시예에서, 전원 전압(VSS)은 저 전원 전압일 수 있다. 다른 실시예에서, 출력 부하(151)는 전류 출력 노드(N_OUT)와 고 전원 전압 사이에 연결될 수 있고, 램프 신호(RAMP)는 시간에 따라 감소할 수 있다. 이렇게 생성된 램프 신호(RAMP)는 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 광 감지 셀(Photo Sensing Cell)들에서 변환된 전기 신호와 비교기(Comparator)에서 비교되어, 입사광을 측정하는 기준으로 사용될 수 있다.

이하, 램프 신호 생성기(100)의 예시적인 동작을 구체적으로 알아본다.

일 실시예에서, 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4) 중 어느 하나의 로우 선택 신호가 활성화되어 있는 동안 하나 이상의 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이 활성화될 수 있다. 예를 들어, 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이 순차적으로 활성화되는 경우, 커런트 셀(CC[1,1]) 내지 커런트 셀(CC[1,4])이 순차적으로 단위 전류를 생성할 수 있다.

또한, 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4) 중 다른 하나의 로우 선택 신호가 활성화되어 있는 동안 하나 이상의 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)이 활성화될 수 있다. 예를 들어, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되어 있는 동안, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)이 순차적으로 활성화되는 경우, 커런트 셀(CC[2,1]) 내지 커런트 셀(CC[2,4])이 순차적으로 단위 전류를 생성할 수 있다.

고속으로 동작하는 고화질 씨모스(CMOS) 이미지 센서(CIS)에서, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)이 활성화 되는 시간이 짧은 경우, 커런트 셀들(CC[1,1], CC[1,2], CC[1,3], CC[1,4]) 중 어느 하나가 턴-온(Turn-ON)되지 않는 오작동(malfunction)이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 램프 신호 생성기(100)의 타이밍 제어기(140)는 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14) 및 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)의 활성화 시간이 충분히 길게 되도록, 제1 컬럼 제어 신호(CCS_1) 및 제2 컬럼 제어 신호(CCS_2)를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 램프 신호 생성기(100)는 복수개의 컬럼 디코더를 포함하여, 복수개의 컬럼 선택 신호들 각각의 활성화 시간이 충분히 길게 되도록 컬럼 선택 신호들을 생성할 수 있다.

제1 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)이 순차적으로 활성화 되어서, 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)는 단위 전류의 1배에서 4배로 순차적으로 증가한다. 이어서, 제2 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되고, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)이 순차적으로 활성화되면, 커런트 셀들(CC[2,1], CC[2,2], CC[2,3], CC[2,4])이 순차적으로 턴-온(Turn-On)된다. 이에 따라, 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)는 단위 전류의 5배에서 8배로 순차적으로 증가한다. 다른 실시예에서, 제2 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되고, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)이 역순으로 활성화되면, 커런트 셀들(CC[2,1], CC[2,2], CC[2,3], CC[2,4])이 역순으로 턴-온(Turn-On)된다.

제2 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되고, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)이 순차적으로 활성화되는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)은 제3 로우 선택 신호(RSS3)가 활성화 되기 전까지, 비활성화될 수 있다. 따라서, 제1 컬럼 디코더(120)는 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)의 활성화 지속시간을 로우 선택 신호의 활성화 지속시간만큼 길게 생성할 수 있다.

다른 실시예에서, 제2 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되고, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)이 순차적으로 활성화되는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)은 순차적으로 또는 동시에 비활성화될 수 있다.

계속하여, 제3 로우 선택 신호(RSS3)가 활성화되고, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11 내지 CSS14)이 순차적으로 활성화되면, 제9 내지 제12 커런트 셀들(CC[3,1] 내지 CC[3,4])이 순차적으로 턴-온된다. 제4 로우 선택 신호(RSS4)가 활성화되고, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21 내지 CSS24)이 순차적으로 활성화되면, 제13 내지 제16 커런트 셀들(CC[4,1] 내지 CC[4,4])이 순차적으로 턴-온된다. 이에 따라, 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)는 상기 단위 전류의 9배에서 16배로 순차적으로 증가한다. 이와 같이, 커런트 셀 어레이(130)의 출력 전류(I_OUT)는 시간에 따라 상기 단위 전류의 1배에서 16배까지 순차적으로 증가한다.

하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 외부 장치, 예를 들어 타이밍 컨트롤러(140)로부터 동일한 리셋 신호를 수신할 수 있다. 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 상기 리셋 신호에 응답하여 실질적으로 동시에 턴-오프될 수 있다. 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])이 턴-오프되면, 하나 이상의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])은 상기 하나 이상의 단위 전류들의 제공을 중지할 수 있다.

도 2는 도 1의 램프 신호 생성기에 포함되는 커런트 셀(Current Cell)을 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 커런트 셀(Current Cell, 200)은 스위칭 신호 생성부(Switching Signal Generating Unit, 210) 및 단위 전류 제공부(UNIT current providing unit, 220)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커런트 셀(200)은 도 1에 도시된 제1 내지 제16 커런트 셀들(131 내지 146) 중 어느 하나일 수 있다.

스위칭 신호 생성부(210)는 로우 선택 신호(RSS), 제1 컬럼 선택 신호(CSS1) 및 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)에 응답하여 스위칭 신호(SWS)를 활성화시키고, 스위칭 신호(SWS)의 활성화 상태를 유지할 수 있다. 스위칭 신호 생성부(210)는 상응하는 로우 선택 신호(RSS), 제1 컬럼 선택 신호(CSS1) 및 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)에 응답하여 동작한다.

예를 들어, 커런트 셀(200)이 도 1에 도시된 커런트 셀(CC[1,1])인 경우, 로우 선택 신호(RSS)는 도 1에 도시된 로우 선택 신호(RSS1)일 수 있다. 또한, 제1 컬럼 선택 신호(CSS1)는 도 1에 도시된 제1 컬럼 선택 신호(CSS11)일 수 있다. 또한, 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)는 도 1에 도시된 제2 컬럼 선택 신호(CSS21)일 수 있다. 커런트 셀(200)이 도 1에 도시된 커런트 셀(CC[4,4])인 경우, 로우 선택 신호(RSS)는 도 1에 도시된 제4 로우 선택 신호(RSS4)일 수 있고, 제1 컬럼 선택 신호(CSS1)는 도 1에 도시된 제1 컬럼 선택 신호(CSS14)일 수 있다.

단위 전류 제공부(220)는 전류 출력 노드(N_OUT)에 연결되고, 스위칭 신호(SWS)에 응답하여 전류 출력 노드(N_OUT)를 통하여 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 단위 전류를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 신호(SWS)가 활성화 상태일 때, 단위 전류 제공부(220)는 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 상기 단위 전류를 제공하고, 스위칭 신호(SWS)가 비활성화 상태일 때, 단위 전류 제공부(220)는 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 상기 단위 전류의 제공을 중지할 수 있다. 일 실시예에서, 램프 신호 생성기는 상기 단위 전류가 도 1에 도시된 출력 부하(151)로 흐르는 것을 방지하기 위한 전류 차단 경로를 포함할 수 있고, 단위 전류 제공부(220)는 상기 단위 전류가 상기 전류 차단 경로로 흐르도록 함으로써 상기 단위 전류의 제공을 중지할 수 있다.

스위칭 신호 생성부(210)는, 대응하는 로우 선택 신호(RSS)와 대응하는 컬럼 선택 신호(CSS1 또는 CSS2)이 모두 활성화될 때, 스위칭 신호(SWS)를 활성화시킨다. 로우 선택 신호(RSS) 또는 컬럼 선택 신호(CSS1 또는 CSS2)가 비활성화되더라도, 스위칭 신호 생성부(210)는 스위칭 신호(SWS)의 활성화 상태를 유지할 수 있다. 스위칭 신호 생성부(210)는 외부 장치로부터 리셋 신호를 수신할 수 있다. 커런트 셀(200)은 리셋 신호에 응답하여 턴-오프될 수 있다. 커런트 셀(200)이 턴-오프되면, 커런트 셀(200)은 단위 전류들의 제공을 중지할 수 있다.

도 3(a)은 도 2의 커런트 셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 3(a)을 참조하면, 커런트 셀(200a)은 스위칭 신호 생성부(210a) 및 단위 전류 제공부(220a)를 포함한다.

스위칭 신호 생성부(210a)는 메모리 회로(211a), 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)를 포함한다. 일 실시예에서, 메모리 회로(211a)는 제1 인버터(212a) 및 제2 인버터(213a)를 포함하는 래치 회로일 수 있다.

로우 선택 트랜지스터(214a)는 로우 선택 신호(RSS)에 응답하여 턴-온되고, 컬럼 선택 트랜지스터(215a)는 제1 컬럼 선택 신호(CSS1) 또는 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)에 응답하여 턴-온될 수 있다. 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)는 제1 인버터(212a)의 입력 단자와 저 전원 전압(VSS) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 로우 선택 트랜지스터(214a)는 제1 인버터(212a)의 입력 단자에 연결된 제1 드레인, 로우 선택 신호(RSS)가 인가되는 제1 게이트 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)의 제2 드레인이 연결된 제1 소스를 가질 수 있다. 컬럼 선택 트랜지스터(215a)는 로우 선택 트랜지스터(214a)의 제1 소스에 연결된 제2 드레인, 제1 컬럼 선택 신호(CSS1) 또는 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)가 인가되는 제2 게이트 및 저 전원 전압(VSS)에 연결된 제2 소스를 가질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 인버터(212a)의 입력 단자에 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 연결되고, 로우 선택 트랜지스터(214a)가 컬럼 선택 트랜지스터(215a)와 저 전원 전압(VSS) 사이에 연결될 수 있다.

메모리 회로(211a)는 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 동시에 턴-온될 때 스위칭 신호(SWS)를 활성화시키고, 스위칭 신호(SWS)의 활성화 상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 로우 선택 신호(RSS) 및 제1 컬럼 선택 신호(CSS1)가 동시에 활성화 되거나, 또는 로우 선택 신호(RSS) 및 제2 컬럼 선택 신호(CSS2)가 동시에 활성화되면, 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 동시에 턴-온된다. 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 동시에 턴-온되면, 제1 인버터(212a)의 입력 단자에는 로직 로우 레벨의 전압이 인가된다. 제1 인버터(212a)는 로직 하이 레벨의 전압을 반전시켜 로직 하이 레벨의 스위칭 신호(SWS)를 생성한다. 즉, 제1 인버터(212a)는 스위칭 신호(SWS)를 활성화시킨다. 제2 인버터(213a)는 로직 하이 레벨의 스위칭 신호(SWS)를 반전시켜 로직 로우 레벨의 반전 스위치 신호(/SWS)를 생성한다. 제1 인버터(212a)의 출력 단자는 제2 인버터(213a)의 입력 단자에 연결되고, 제2 인버터(213a)의 출력 단자는 제1 인버터(212a)의 입력 단자에 연결된다. 이러한 제1 인버터(212a) 및 제2 인버터(213a)에 의해, 로우 선택 트랜지스터(214a) 및/또는 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 턴-오프되더라도, 스위칭 신호(SWS) 및 반전 스위치 신호(/SWS)가 로직 하이 레벨 및 로직 로우 레벨로 각각 유지될 수 있다.

스위칭 신호 생성부(210a)는 리셋 트랜지스터(216a)를 더 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(216a)는 리셋 신호(RST)에 응답하여 턴-온된다. 예를 들어, 리셋 신호(RST)는 타이밍 컨트롤러와 같은 외부 장치로부터 제공될 수 있다. 리셋 신호(RST)가 활성화되면, 리셋 트랜지스터(216a)가 턴-온되고, 스위칭 신호(SWS)가 로직 로우 레벨을 가지게 된다. 즉, 스위칭 신호(SWS)가 비활성화되고, 반전 스위치 신호(/SWS)가 활성화된다. 스위칭 신호 생성부(210a)는 7개의 트랜지스터들로 구현될 수 있다.

단위 전류 제공부(220a)는 단위 전류원(221a) 및 전류 제공 스위치(222a)를 포함한다. 단위 전류원(221a)은 단위 전류를 제공한다. 일 실시예에서, 도 1에 도시된 복수의 커런트 셀들(CC[1,1] 내지 CC[4,4])에 포함된 복수의 단위 전류원들은 실질적으로 동일한 크기를 가지는 복수의 단위 전류들을 각각 제공할 수 있다. 전류 제공 스위치(222a)는 스위칭 신호(SWS)에 응답하여 단위 전류원(221a)을 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 스위칭 신호(SWS)가 로직 하이 레벨을 가질 때, 전류 제공 스위치(222a)는 단위 전류원(221a)을 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 연결시키고, 커런트 셀(200a)이 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 단위 전류를 제공할 수 있다.

단위 전류 제공부(220a)는 전류 차단 스위치(223a)를 더 포함할 수 있다. 전류 차단 스위치(223a)는 스위칭 신호(SWS)의 반전 신호인 반전 스위치 신호(/SWS)에 응답하여 단위 전류원(221a)을 전류 차단 경로에 연결시킬 수 있다. 전류 차단 경로는 저항(R1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반전 스위치 신호(/SWS)가 로직 하이 레벨을 가질 때, 전류 차단 스위치(223a)는 단위 전류원(221a)을 전류 차단 경로에 연결시키고, 커런트 셀(200a)이 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 단위 전류를 제공하는 것을 중지할 수 있다.

도 3(b)는 도 2의 커런트 셀의 다른 예를 나타내는 회로도이다.

도 3(b)를 참조하면, 커런트 셀(200b)은 스위칭 신호 생성부(210b) 및 단위 전류 제공부(220b)를 포함한다. 스위칭 신호 생성부(210b)는 메모리 회로(211b), 로우 선택 트랜지스터(214b) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215b)를 포함한다. 일 실시예에서, 메모리 회로(211b)는 제1 인버터(212b) 및 제2 인버터(213b)를 포함하는 래치 회로일 수 있다. 스위칭 신호 생성부(210b)는 리셋 트랜지스터(216b)를 더 포함할 수 있다. 단위 전류 제공부(220b)는 단위 전류원(221b) 및 전류 제공 스위치(222b)를 포함한다. 단위 전류 제공부(220b)는 전류 차단 스위치(223b)를 더 포함할 수 있다.

도 3(a)에는 제1 인버터(212a)의 입력 단자와 저 전원 전압(VSS) 사이에 직렬 연결된 로우 선택 트랜지스터(214a) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215a)가 도시되어 있으나, 로우 선택 트랜지스터(214b) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215b)는 제2 인버터(213b)의 입력 단자와 고 전원 전압(VDD) 사이에 직렬 연결된다. 예를 들어, 로우 선택 트랜지스터(214b)는 고 전원 전압(VDD)에 연결된 제1 소스, 반전 로우 선택 신호(/RSS)가 인가되는 제1 게이트 및 컬럼 선택 트랜지스터(215b)의 제2 소스가 연결된 제1 드레인을 가지고, 컬럼 선택 트랜지스터(215b)는 로우 선택 트랜지스터(214b)의 제1 드레인에 연결된 제2 소스, 반전 제1 컬럼 선택 신호(/CSS1) 또는 반전 제2 컬럼 선택 신호(/CSS2)가 인가되는 제2 게이트 및 제2 인버터(213b)의 입력 단자에 연결된 제2 드레인을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 고 전원 전압(VDD)에 컬럼 선택 트랜지스터(215b)가 연결되고, 로우 선택 트랜지스터(214b)가 컬럼 선택 트랜지스터(215b)와 제2 인버터(213b)의 입력 단자 사이에 연결될 수 있다.

예를 들어, 반전 로우 선택 신호(/RSS) 및 반전 제1 컬럼 선택 신호(/CSS1)가 동시에 활성화되거나, 반전 로우 선택 신호(/RSS) 및 반전 제2 컬럼 선택 신호(/CSS2)가 동시에 활성화되면, 즉, 반전 로우 선택 신호(/RSS) 및 반전 제1 컬럼 선택 신호(/CSS1)가 동시에 로직 로우 레벨을 가지거나, 즉, 반전 로우 선택 신호(/RSS) 및 반전 제2 컬럼 선택 신호(/CSS2)가 동시에 로직 로우 레벨을 가지면, 로우 선택 트랜지스터(214b) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215b)가 동시에 턴-온된다. 로우 선택 트랜지스터(214b) 및 컬럼 선택 트랜지스터(215b)가 동시에 턴-온되면, 스위칭 신호(SWS)가 로직 하이 레벨을 가진다. 메모리 회로(211b)는, 로우 선택 트랜지스터(214b) 및/또는 컬럼 선택 트랜지스터(215b)가 턴-오프되더라도, 스위칭 신호(SWS) 및 반전 스위치 신호(/SWS)를 로직 하이 레벨 및 로직 로우 레벨로 각각 유지할 수 있다. 이에 따라, 전류 제공 스위치(222b)는 단위 전류원(221b)을 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 연결시키고. 커런트 셀(200b)은 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 단위 전류를 제공할 수 있다.

리셋 트랜지스터(216b)는 반전 리셋 신호(/RST)에 응답하여 턴-온된다. 예를 들어, 반전 리셋 신호(/RST)가 로직 로우 레벨을 가지면, 리셋 트랜지스터(216b)가 턴-온되고, 제1 인버터(212b)의 입력 단자에 로직 하이 레벨을 가지는 전압이 인가된다. 이에 따라, 반전 스위칭 신호(/SWS)가 로직 하이 레벨을 가진다. 제1 인버터(212b)는 로직 하이 레벨을 가지는 전압을 반전시켜 로직 로우 레벨을 가지는 스위칭 신호(SWS)를 생성한다. 즉, 스위칭 신호(SWS)가 비활성화되고, 반전 스위치 신호(/SWS)가 활성화된다. 스위칭 신호(SWS)가 비활성화되고, 반전 스위치 신호(/SWS)가 활성화되면, 전류 제공 스위치(222b)가 턴-오프되고, 단위 전류 차단 스위치(223b)가 턴-온된다. 이에 따라, 전류 차단 스위치(223b)는 단위 전류원(221b)을 전류 차단 경로에 연결시키고, 커런트 셀(200b)은 도 1에 도시된 전류-전압 변환기(150)에 단위 전류를 제공하는 것을 중지할 수 있다.

도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작을 나타내는 타이밍도이다.

도 1 및 도 4(a)을 참조하면, 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 또한, 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 또한, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되어 있는 동안, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 이러한 방식으로, 램프 신호 생성기(100)는 시간에 따라 증가하는 램프 전압(VRAMP)을 생성할 수 있다.

이러한 경우, 활성화된 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되는 시간에 맞추어서, 제2 로우에 포함된 커런트 셀들의 활성화를 준비하기 위해서, 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 시간에 비활성화 되어야 한다면, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)의 활성화 지속시간(time duration)이 짧아지게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 램프 신호 생성기는 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)의 활성화 시간을 길게 구현하기 위하여, 복수의 컬럼 디코더를 포함할 수 있다. 그리하여, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)의 활성화 시간을 로우 선택 신호(RSS1)의 활성화 시간 보다 길게 구현할 수 있다. 따라서, 커런트 셀에서 안정적으로 단위전류를 생성할 수 있다.

이러한 경우, 제2 컬럼 선택 신호(CSS21)와 로우 선택 신호(RSS2)가 동시에 활성화되는 경우, 글리치(glitch)가 발생할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프 신호 생성기는 제2 컬럼 선택 신호(CSS21)가 활성화되는 시간과 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화 되는 시간에 작은 차이를 두어 이러한 글리치(glitch)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 4(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작을 나타내는 타이밍도이다.

도 1 및 도 4(b)을 참조하면, 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 또한, 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 또한, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되어 있는 동안, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)이 활성화될 수 있다. 이러한 방식으로, 램프 신호 생성기(100)는 시간에 따라 증가하는 램프 전압(VRAMP)을 생성할 수 있다.

이러한 경우, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되어 있는 동안, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)은 역순으로 활성화될 수 있다.

또한, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14) 및 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)은 활성화 된 순서로 비활성화 할 수 있다. 컬럼 선택 신호들을 순차적으로 비활성화하여서, 동시에 비활성화하여서 발생하는 글리치(glitch)의 발생을 방지할 수 있다.

도 4(c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프 신호 생성기의 동작방법을 나타내는 타이밍도이다.

도 1 및 도 4(c)을 참조하면, 하나 이상의 로우 선택 신호들(RSS1, RSS2, RSS3, RSS4)이 순차적으로 활성화될 수 있다. 또한, 로우 선택 신호(RSS1)가 활성화되어 있는 동안, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)이 순차적으로 활성화 될 수 있다. 또한, 제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14)은 동시에 비활성화 될 수 있다.

또한, 로우 선택 신호(RSS2)가 활성화되어 있는 동안, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)이 활성화될 수 있다. 또한, 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)은 동시에 비활성화 될 수 있다. 이러한 방식으로, 램프 신호 생성기(100)는 시간에 따라 증가하는 램프 전압(VRAMP)을 생성할 수 있다.

제1 컬럼 선택 신호들(CSS11, CSS12, CSS13, CSS14) 또는 제2 컬럼 선택 신호들(CSS21, CSS22, CSS23, CSS24)를 동시에 비활성화하여 일률적으로 컬럼 선택 신호들의 제어가 가능하다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.

도 5을 참조하면, 이미지 센서(500)는 복수의 광 감지 셀들(510), 로우 드라이버(520), 램프 신호 생성기(100), 카운터(550), 비교기 어레이(530), 래치 어레이(540) 및 타이밍 컨트롤러(560)를 포함한다.

복수의 광 감지 셀들(510)은 입사광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 복수의 광 감지 셀들(510) 각각은 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(pinned photo diode, PPD), 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 광 감지 셀들(510) 각각은 상기 포토 다이오드, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 포함하는 4-트랜지스터 구조일 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 광 감지 셀들(510) 각각은 1-트랜지스터 구조, 3-트랜지스터 구조 또는 5-트랜지스터 구조이거나, 복수의 픽셀들이 일부 트랜지스터를 공유하는 구조일 수 있다.

로우 드라이버(520)는 복수의 광 감지 셀들(510)의 행(Row)들에 전기적으로 연결되고, 구동 신호를 생성하여 복수의 광 감지 셀들(510)의 각 행에 제공할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(520)는 복수의 광 감지 셀들(510)을 행 단위로 선택할 수 있다.

램프 신호 생성기(100)는 램프 전압(VRAMP)를 생성한다. 비교기 어레이(530)는 복수의 광 감지 셀들(510)의 컬럼(clumn)들에 전기적으로 연결되고, 복수의 광 감지 셀들(510)로부터 전기 신호를 수신하고, 램프 신호 생성기(100)로부터 램프 전압(VRAMP)을 수신할 수 있다. 비교기 어레이(530)는 전기 신호와 램프 전압(VRAMP)을 비교할 수 있다.

카운터(550)는 램프 전압(VRAMP)에 상응하는 카운팅 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 카운터(550)는 램프 신호 생성기(100)가 램프 전압 생성 동작을 시작할 때 카운팅 동작을 시작하고, 램프 전압(VRAMP)의 레벨이 증가할 때마다 카운팅 신호의 크기를 증가시킬 수 있다. 래치 어레이(540)는 비교기 어레이(530)의 출력 신호에 응답하여 카운팅 신호를 저장할 수 있다. 비교기 어레이(530)는 카운팅 신호를 출력 데이터(DOUT)로서 출력할 수 있다. 실시예에 따라, 이미지 센서(500)는 출력 데이터(DOUT)를 보간하는 보간부(interpolator), 출력 데이터(DOUT)를 처리하는 데이터 처리부를 더 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(560)는 로우 드라이버(520), 램프 신호 생성기(100), 카운터(550), 비교기 어레이(530) 및 래치 어레이(540)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(560)는 로우 드라이버(520), 램프 신호 생성기(100), 카운터(550), 비교기 어레이(530) 및 래치 어레이(540)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.

램프 신호 생성기(100)는 복수의 컬럼 디코더를 포함하여, 각각의 컬럼 디코더가 다른 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀을 활성화 시키도록 하여, 컬럼 선택 신호의 지속시간(Time Duration)을 길게 구현할 수 있다. 따라서, 커런트 셀에서 컬럼 선택 신호를 인식하지 못하여 활성화되지 않는 오작동(malfunction)을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 램프 신호 생성기를 포함하는 전자 시스템의 응용 예를 도시한 블록도이다.

도 6를 참조하면, 전자 시스템(600)은 입력 장치(610), 출력 장치(620), 프로세서 장치(630) 및 메모리 장치(640)를 포함할 수 있다. 프로세서 장치(630)는 각각 해당하는 인터페이스를 통해서 입력 장치(610), 출력 장치(620) 그리고 메모리 장치(640)를 제어할 수 있다.

전자 시스템(600)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 다른 시스템과 통신할 수 있는 포트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(600)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 차량용 네비게이션, 비디오 폰, 감시 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감지 시스템, 이미지 안정화 시스템, 또는 이 외의 이미지 센서를 이용하는 시스템일 수 있다.

입력 장치(610)는 본 발명의 램프 신호 생성기(100)를 포함하는 이미지 센서(500)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 센서(500)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치, 디지털 신호 처리기 등과 같은 프로세서 장치(630)와 함께 집적될 수 있고, 메모리 장치(640)가 함께 집적될 수도 있다. 이미지 센서(500)는 통신 링크를 통해서 프로세서 장치(630)와 통신할 수 있다.

프로세서 장치(630)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로 콘트롤러, 그리고 이들과 유사한 기능을 수행할 수 있는 논리 소자들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 입력 장치(610)와 출력 장치(920)는 데이터를 입출력 할 수 있는 적어도 하나의 장치를 포함할 수 있다.

이미지 센서(500)에 포함되는 램프 신호 생성기(100)는 복수의 컬럼 디코더를 포함하여, 각각의 컬럼 디코더가 다른 로우(Row)에 해당하는 커런트 셀을 활성화 시키도록 하여, 컬럼 선택 신호의 지속시간(Time Duration)을 길게 구현할 수 있다. 따라서, 커런트 셀에서 컬럼 선택 신호를 인식하지 못하여 활성화되지 않는 오작동(malfunction)을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

램프 신호 생성기(100)
로우 디코더(110)
제1 컬럼 디코더(120), 제2 컬럼 디코더(125)
커런트 셀 어레이(130)
타이밍 제어기(140)
전류-전압 변환기(150)

Claims

타이밍 제어기;
상기 타이밍 제어기로부터 로우 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 로우 선택 신호(Row Select Signal)를 생성하는 로우 디코더;
상기 타이밍 제어기로부터 제1 컬럼 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 제1 컬럼 선택 신호(First Column Select Signal)를 생성하는 제1 컬럼 디코더;
상기 타이밍 제어기로부터 제2 컬럼 제어 신호를 수신하여 하나 이상의 제2 컬럼 선택 신호(Second Column Select Signal)를 생성하는 제2 컬럼 디코더;
상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호에 의하여 활성화되어, 단위 전류를 생성하는 적어도 하나의 커런트 셀을 포함하고, 상기 단위 전류를 합산하여 출력 전류를 생성하는 커런트 셀 어레이(Current Cell Array)를 포함하고,
상기 제1 컬럼 선택 신호 및 상기 제2 컬럼 선택 신호는 서로 다른 열(row)에 포함된 커런트 셀을 활성화하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 제1 컬럼 선택 신호는 상기 커런트 셀 어레이 중에서 홀수(odd)번째 열에 있는 커런트 셀을 활성화시키고, 상기 제2 컬럼 선택 신호는 상기 커런트 셀 어레이 중에서 짝수(Even)번째 열에 있는 커런트 셀을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 커런트 셀은 상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호가 비활성화 되어도 단위 전류를 지속적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 램프 신호 생성기는 상기 커런트 셀 어레이의 상기 출력 전류를 램프 신호로 변환하는 전류-전압 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기
제1항에 있어서, 상기 커런트 셀 어레이가 m 개의 행과 n 개의 열로 구성된 하나 이상의 커런트 셀을 포함하고,
상기 제1 컬럼 디코더는 제1 행의 커런트 셀에 대해서, 제1 열부터 제n 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키고,
상기 제2 컬럼 디코더는 제2 행의 커런트 셀에 대해서, 제n 열부터 제1 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제5항에 있어서, 상기 타이밍 제어기로부터 제3 컬럼 제어 신호를 수신하여 제3 컬럼 선택 신호를 생성하는 제3 컬럼 디코더; 및
상기 타이밍 제어기로부터 제4 컬럼 제어 신호를 수신하여 제4 컬럼 선택 신호를 생성하는 제4 컬럼 디코더를 더 포함하고,
상기 제3 컬럼 디코더는 제3 행의 커런트 셀에 대해서, 제1 열부터 제n 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On) 시키고,
상기 제4 컬럼 디코더는 제4 행의 커런트 셀에 대해서, 제n 열부터 제1 열까지 순서로 커런트 셀을 온(On)시키는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 제1 컬럼 선택 신호 및 상기 제2 컬럼 선택 신호의 개수는 동일한 열(row)에 속하는 상기 커런트 셀 어레이에 포함되는 커런트 셀의 개수와 대응하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 제1 컬럼 디코더 및 상기 제2 컬럼 디코더는 각각의 커런트 셀에 대응하는 하나 이상의 상기 제1 컬럼 선택 신호들 및 하나 이상의 상기 제2 컬럼 선택 신호들을 동시에 비활성화 하지 않는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 제1 컬럼 디코더 및 상기 제2 컬럼 디코더는 각각의 커런트 셀에 대응하는 하나 이상의 상기 제1 컬럼 선택 신호들 및 하나 이상의 상기 제2 컬럼 선택 신호들을 상기 활성화된 순서대로 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 커런트 셀 각각은,
상기 제1 컬럼 선택 신호, 상기 제2 컬럼 선택 신호 및 상기 로우 선택 신호에 응답하여 스위칭 신호를 활성화 시키고, 상기 스위칭 신호의 활성화 상태를 유지하는 스위칭 신호 생성부; 및
상기 스위칭 신호에 응답하여 상기 단위 전류를 제공하는 단위 전류 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 신호 생성기.