JPS59167116A - Analog-digital converter - Google Patents
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- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、外界の信号をとり込み、デジタル信号に変換
して信号処理を行なう信号処理装置において中心的な役
割を持つアナログ信号をデジタル信号に変換する装置(
以下A/D変換装置と略す)に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention is directed to converting an analog signal, which plays a central role in a signal processing device that takes in an external signal, converts it into a digital signal, and performs signal processing, into a digital signal. Device to convert (
(hereinafter abbreviated as A/D conversion device).
第1図は、外界のアナログ信号6をとシ込んでデジタル
信号に変換し、これを信号処理する装置の一般的な構成
を示したものである。図中1は光センサなどのトランス
デユー讐、2は前置処理装置、3はA/D変換装置、4
・は信号処理装置、5は外部出力装置(コントローラ、
CRTなど)である。FIG. 1 shows the general configuration of a device that inputs an external analog signal 6, converts it into a digital signal, and processes this signal. In the figure, 1 is a transducer such as an optical sensor, 2 is a preprocessing device, 3 is an A/D converter, and 4 is a transducer such as an optical sensor.
・ is a signal processing device, 5 is an external output device (controller,
CRT, etc.).
このような装置は、デジタル信号処理を行なうので信号
処理部のIC化が比較釣行ない易く、小形で多機能なシ
ステムが構成できる。Since such a device performs digital signal processing, it is relatively easy to integrate the signal processing section into an IC, and a compact and multifunctional system can be constructed.
このような装置では、入力信号が一旦デジタル信号化さ
れてしまうと、信号処理の過程で混入する雑音はほとん
ど無視できるので、信号対雑音比、(8/N比)は、ト
ランスデユーサ、前置処理装置、A/D変換装置までで
ほぼ決ってしまう。このためこれらの部分の装置には特
別な注意が払われて新しい装置が開発されている。なか
でも、し争変換装置はこれによってシステムの信号分解
能が決まってしまう為、とくに重要な部分であるが、処
理速度が100KH2を越えるような中速〜高 −速に
なると、消費電力、装置寸法、などの理由で独立した装
置となっていることが多い。In such devices, once the input signal is converted into a digital signal, the noise introduced during the signal processing process can be almost ignored, so the signal-to-noise ratio (8/N ratio) is It is almost determined by the equipment, processing equipment, and A/D conversion equipment. For this reason, new devices are being developed with special attention being paid to these parts of the device. Among these, the signal conversion device is a particularly important part because it determines the signal resolution of the system, but as the processing speed increases to medium to high speeds exceeding 100KH2, power consumption and device size increase. It is often an independent device for reasons such as .
しかしながら小形で低消費電力のA/D変換装置を、他
の部分、例えばトランスデユーサや前置処理装置などと
同時に1チツプ上に形成することができると、システム
全体の小形化や応用範囲の拡大に計り仰れない効果があ
り、1チツプの信号処理システムなどの実現に向けて大
さな1歩をふみ出すことができる。However, if a small, low-power A/D converter can be formed on a single chip at the same time as other parts, such as a transducer or preprocessor, the overall system size can be reduced and the range of applications can be expanded. This expansion will have an immeasurable effect, and it will be a major step toward the realization of a one-chip signal processing system.
小形のA/D変換装置と他の機能部分を一体化した例と
しては、電荷転送素子を多値メモリに用いた場合が却ら
れている。(たと見ば、L、M。As an example of integrating a small A/D conversion device with other functional parts, there is a case where a charge transfer element is used in a multi-level memory. (If you look at it, L, M.
’perman et 、 at、 IEEE、 J
、8o1id−stateCirautS、5C−16
,5,pp 472−478゜oct、 1981 、
又、公報特開昭54−77582号)しかしこれに用い
られているA/D変換装置は分解能(ビット数)が低く
(2〜3ビツト以下)、埋することは無理である。'perman et, at, IEEE, J
, 8o1id-stateCirautS, 5C-16
, 5, pp 472-478゜oct, 1981,
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-77582) However, the resolution (number of bits) of the A/D converter used for this is low (2 to 3 bits or less), and it is impossible to fill the gap.
半導体装置としては一般にバイポーラトランジスタを用
いる方が処理速度が速いが、多機能化という面ではMC
8)ランジスタを用いる方が、消費成力や素子寸法、機
能の多様性の点で優れており、現在では多機能半導体装
置はMC8)ランジスタを用いたLSIが主流である。Bipolar transistors are generally faster in processing speed for semiconductor devices, but in terms of multi-functionality, MC
8) The use of transistors is superior in terms of power consumption, element size, and functional diversity, and currently, LSIs using MC8) transistors are the mainstream for multifunctional semiconductor devices.
A/D変換装置は並列形、逐次比較形および積分形に大
別される。A/D conversion devices are broadly classified into parallel type, successive approximation type, and integral type.
MC8形のA/D変換装置でも、並列処理形を用いれば
8ビット程度の分解能で中速〜高速の信号を処理でき、
る。(たとえば、A、])ingwall。Even with the MC8 type A/D converter, if you use the parallel processing type, you can process medium to high speed signals with a resolution of about 8 bits.
Ru. (For example, A, ]) ingwall.
IEEE、 ])igest of Technica
l papers ofI8SCC,pp12’6.
1979 。又、藤田他、電子通信学会全国大会、予稿
集pp2−172.昭和57年3月。)しかしながらこ
れらは装置の規模(チップの寸法)が大きく、同一チッ
プ上に多種の装置を搭載するには適していない。IEEE, ]) igest of Technica
l papers of I8SCC, pp12'6.
1979. Also, Fujita et al., National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Proceedings pp2-172. March 1981. ) However, these devices are large in scale (chip size) and are not suitable for mounting various devices on the same chip.
積分処理形のA/D変換装置(たとえば、K。An integral processing type A/D converter (for example, K.
)(areyama et 、 at、IEEE、 D
jgeSt ofTechuical paper
of l8SCC,pp184゜1979やE、Ma
suda、 IEEEI ])igest ofTec
hnical papers of l8SCCe
pp134+1978などに例が示されている。)は
規模が小さく、他の機能装置と同一チップ上に形成し易
い。)(areyama et, at, IEEE, D
jgeSt ofTechnical paper
of l8SCC, pp184゜1979 and E, Ma
suda, IEEEI ]) igest ofTec
hnical papers of l8SCCe
Examples are given in, for example, pp 134+1978. ) is small in scale and easy to form on the same chip as other functional devices.
前記の多値メモリに用いられているものはこの形である
。This type of memory is used in the multilevel memory mentioned above.
、 しかしこの形の装置は、高分解能ではめるが変換速
度は数KH2程度が限度で、高速の信号変換は無理であ
る。However, although this type of device can achieve high resolution, the conversion speed is limited to a few KH2, and high-speed signal conversion is impossible.
逐次比較形のA/D変換装置は比較的小形の規模で、中
速の変換速度を持っている。(たとえば、J、MCCr
eary and P、RoGraYI IEEE
。A successive approximation type A/D converter is relatively small in size and has a medium conversion speed. (For example, J, MCCr
early and P, RoGraYI IEEE
.
])igest of Technical pa
pers of l5SCC。])Igest of Technical pa
pers of l5SCC.
ppas、1975. に例が示されている。)しか
しながら上記の例でも判るように、たとえば基準電圧発
生のためにMC8形A/D変換装置の特長である基準容
量を用いて高精度、低成力の装置にしようとすると、8
ピツトの場合Coを最小の容量値としてCo 、200
,400,16CO。ppas, 1975. An example is shown in . ) However, as you can see in the above example, if you try to use the reference capacitance, which is a feature of the MC8 type A/D converter, to generate a reference voltage, and create a high-precision, low-power device, 8
In the case of Pitt, Co is the minimum capacitance value, and Co is 200
,400,16CO.
64CO,128Co、256Coの8種の容量を設け
る必要があり、最大と最小の容量の比が256倍(8ビ
ツトの分解レベルに対応)にもなるため、依然として大
きな面積が必要であり、1つのチップ上に他の機能装置
と共に設けるようなことは、現状の技術では、まだ効果
的に実施されていない。It is necessary to provide eight types of capacitors: 64CO, 128Co, and 256Co, and the ratio of the maximum to minimum capacitance is 256 times (corresponding to an 8-bit resolution level), so a large area is still required, and one The current state of the art has not yet effectively implemented such a device together with other functional devices on a chip.
〔発明の目的〕
本発明の目的は、システム内の他の機能装置と1チツプ
上に一体化して、システム規模を極めて小さくすること
を可能ならしめる、小形のA/D変撲装置を提供するこ
とにろる。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a small A/D modification device that can be integrated with other functional devices in the system on one chip, thereby making it possible to extremely reduce the system scale. Torororu.
上記目的を実現するために本発明では、電荷転送素子の
持つ高速性および高い電荷制御の精度を利用し、かつこ
れらを並列に用いることで小形のA/D変換装置を実現
するものである。この小形A/D変換装置は1チツプ上
に並列に多数用いることにも適しており、並列信号処理
により高速の信号でも精度良く処理することが容易な実
用性の高いA/D変換装置が実現できる。In order to achieve the above object, the present invention utilizes the high speed and high charge control accuracy of charge transfer elements and uses them in parallel to realize a compact A/D conversion device. This compact A/D converter is suitable for multiple use in parallel on one chip, and parallel signal processing realizes a highly practical A/D converter that can easily process even high-speed signals with high accuracy. can.
以下本発明を実施例を用いて説明する。 The present invention will be explained below using examples.
第2図は本発明になるA/D変換装置の全体の構成を示
す図である。図中11は入力アナログ信号に対するサン
プル・ホールド部(以下SlH部)、12はバッファ部
、14は基準電圧発生部、13は基準戒圧に対するバッ
ファ部、15は14に与えるパルス発生部、18は15
のコントロール部、16は比較部、17はデジタル出力
を発生するエンコーダである。FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the A/D conversion device according to the present invention. In the figure, 11 is a sample and hold section for input analog signals (hereinafter referred to as SLH section), 12 is a buffer section, 14 is a reference voltage generation section, 13 is a buffer section for reference pressure, 15 is a pulse generation section for supplying to 14, and 18 is 15
16 is a comparison section, and 17 is an encoder that generates a digital output.
第3図は、第2図における基$電圧発生部14およびバ
ッファ15の概念的な回路図の例を8ピツトの分解能の
場合について示したものでおる。FIG. 3 shows an example of a conceptual circuit diagram of the base voltage generating section 14 and buffer 15 in FIG. 2 in the case of a resolution of 8 pits.
図中21はソースフォロワを用いたバッファ回路である
が、これはソースフォロワでなく他の回路であっても本
発明の本質とは関係がない。23〜30は電荷転送素子
であり、23.27の蓄積ゲ−)32.36の容量をC
Oとすると、蓄積グー中白丸はパルスを印加する端子、
黒丸は直流電圧を印加する端子、横線32は高レベルの
直流電圧を印加する端子である。この記号は以下の他の
図においても同様である。In the figure, numeral 21 is a buffer circuit using a source follower, but even if this is not a source follower but another circuit, it has nothing to do with the essence of the present invention. 23 to 30 are charge transfer elements, which have a storage capacity of 23.27 and a capacitance of 32.36.
If O, the white circle in the middle of the accumulation is the terminal that applies the pulse,
The black circles are terminals to which DC voltage is applied, and the horizontal lines 32 are terminals to which high-level DC voltage is applied. This symbol is the same in other figures below.
第3図の動作を第4図、第5図を用いて説明する。The operation shown in FIG. 3 will be explained using FIGS. 4 and 5.
第4図(0は第3図23.27の電荷転送素子をとり出
して示したものである。また(a)は端子41゜42に
印加するパルスタイミングを示したものである。(b)
における43は電荷注入端子、44は基準螺圧発生端子
、45は電荷吸収端子であり、第3図の40.31.3
2に各々対応し、例えばn形半導体層で形成する。46
.47には直流電圧を印加しておく。またゲート48と
49.50と51の間には異なるしきい電圧による電位
差を与えておく。FIG. 4 (0 shows the charge transfer device shown in FIG. 3 23.27. Also, (a) shows the pulse timing applied to the terminals 41 and 42. (b)
43 is a charge injection terminal, 44 is a reference screw pressure generation terminal, 45 is a charge absorption terminal, and 40.31.3 in FIG.
2, and are formed of, for example, an n-type semiconductor layer. 46
.. A DC voltage is applied to 47. Further, potential differences between the gates 48 and 49, and between the gates 50 and 51 are given by different threshold voltages.
第4図(C)〜(f)は、正確な一定電荷が端子44に
注入され、また排除されることを示す電位図である。横
軸方向は各々の電極(同図(b))の位置に対応してい
る。(但し電位は下方が正方向、すなわち電子に対する
電位図になっている。)fずt=toにおいてはφPI
、φDi共に低レベルであり、電荷転送素子のゲート下
には電荷は存在しない。Figures 4(c)-(f) are potential diagrams showing that a precise constant charge is injected into and removed from terminal 44. The horizontal axis direction corresponds to the position of each electrode (FIG. 6(b)). (However, the lower side of the potential is in the positive direction, that is, the potential diagram is for electrons.) At fzt=to, φPI
, φDi are both at a low level, and no charge exists under the gate of the charge transfer element.
また44はリセットされて高醒位(正方向)にな゛つて
いる(同図(C))。t=tlにおいてφP1 が高レ
ベルになると、ゲー)48.49のドに電荷が注入され
、’j=i3でφP1が低レベルに向ウド、ゲート48
.49の下の電位差ΔVBに対応するだけの電荷Q!が
ゲート49の下にとり込まれる(同図(d))。ゲート
49の容量をCOとするとQ1=ΔVB−Coである。Further, 44 has been reset and is in the high arousal position (in the forward direction) ((C) in the same figure). When φP1 becomes high level at t=tl, charge is injected into gate 48.49, and at j=i3, φP1 goes to low level and gate 48.
.. A charge Q corresponding to the potential difference ΔVB below 49! is taken under the gate 49 (FIG. 4(d)). If the capacitance of the gate 49 is CO, then Q1=ΔVB-Co.
φPiが完全に低レベルになると(t=ta)電荷は節
点44へ流れ込む(同図(e))。電荷を排除するとき
も(1=14〜ts)同様な過程で一定電荷Q1が節点
44から取出される(同図(f))。ここでQlはゲー
ト下の電位差ΔVBとゲート容量COだけに依存する量
であるのでこれらの値さえ精度良く与えれば、例えば′
醒源嵯圧の変動などによらない精度の良い電荷量の注入
および取り出しが可能である。When φPi becomes completely low level (t=ta), the charges flow into the node 44 (FIG. 4(e)). When removing charges (1=14~ts), a constant charge Q1 is taken out from the node 44 in a similar process ((f) in the same figure). Here, Ql is a quantity that depends only on the potential difference ΔVB under the gate and the gate capacitance CO, so if these values are given accurately, for example, '
It is possible to inject and extract the amount of electric charge with high accuracy, regardless of fluctuations in the source pressure.
第5図は第3図の基準電圧発生回路の動作原理を示す図
であって、簡単のために上位4ビット分の動作のみ示し
である。同図(a)はパルスのタイミングチャート、(
b)は節点44の電荷のレベル、を示している。パルス
φPi 、φP2は電荷を注入する側のゲート端子41
.61へ、φDI、φD2 は取出す側のゲート端子4
2.62へ各々印加される。FIG. 5 is a diagram showing the operating principle of the reference voltage generating circuit of FIG. 3, and for simplicity, only the operation of the upper 4 bits is shown. Figure (a) is a pulse timing chart, (
b) shows the level of charge at node 44. Pulses φPi and φP2 are applied to the gate terminal 41 on the charge injection side.
.. 61, φDI, φD2 are the gate terminals 4 on the extraction side
2.62 respectively.
いま入力信号のレベルを第5図(b)の71に示すレベ
ルであると仮定する。まずφP1を印加して一定電荷Q
lを順次節点44へ注入する。この例では1回の注入で
、満杯のレベルの1/4になるように設定されている。It is now assumed that the level of the input signal is the level shown at 71 in FIG. 5(b). First, φP1 is applied and a constant charge Q
l is sequentially injected into the node 44. In this example, one injection is set to 1/4 of the full level.
tltで1/4、tx2で174のように順次増加しt
tsで信号のレベルを越えて、比較部16から反転した
出力が出る。この出力を検出してコントローラ18へ帰
還し、φP1を低レベルにホールドする。次にφD1を
1回だけ印加して1/4の電荷を取り出す(t=Ha)
。こんどはφP2を順次印加すると、ゲート容量がCO
/4であるので、運ばれる電荷量はQl/4であシ、節
点44の電荷は満杯のレベルに対して(−’十” >
16
(t=tls)(、十百) (t = 、Ha)のよう
にl@次増加する。t=t1sで信号レベルを越えるの
で、比較部16の出力が反転し、との出力を検出してコ
ントローラ18へ帰還しφP2を低レベルにホールドす
る。以下同様にして下位のビットのレベルを決めていく
。最初の動作では3/4の点で比較部の出力が反転した
ので、上位2ビツトは(1o)である。次の動作では(
1+1 )で反転したので8
上位3.4ビツト目は(01)である。故に上位4ビツ
トは(1001)となる。以下同様にして下位のビット
を決定しエンコーダ17からデジタル信号を出力する。It increases sequentially like 1/4 in tlt and 174 in tx2.
At ts, the level of the signal is exceeded, and the comparator 16 outputs an inverted output. This output is detected and fed back to the controller 18, and φP1 is held at a low level. Next, apply φD1 only once and take out 1/4 of the charge (t=Ha)
. Next, when φP2 is applied sequentially, the gate capacitance becomes CO
/4, the amount of charge carried is Ql/4, and the charge at node 44 is (-'10''>
16 (t=tls) (, 100) (t = , Ha). Since the signal level exceeds the signal level at t=t1s, the output of the comparator 16 is inverted, and the output of is detected and fed back to the controller 18 to hold φP2 at a low level. Thereafter, the levels of lower bits are determined in the same manner. In the first operation, the output of the comparator is inverted at the 3/4 point, so the upper two bits are (1o). In the following behavior (
1+1), so the 3.4th high-order bit of 8 is (01). Therefore, the upper 4 bits are (1001). Thereafter, the lower bits are determined in the same manner and a digital signal is output from the encoder 17.
以上のように本発明になる基準電圧発生部では電荷転送
素子を用いることで電源変動などに影響されない正確な
電荷を発生し、さらに電荷転送素子を複数列設けて高速
化し、しかも、1列の電荷転送素子ではくシ返し電荷注
入(上の例では最大4回)を行なうことによシゲートを
極の最大最小の比を小さくシ、(上の例では64:1)
、かつ対応する分解能(ビット数上の−では8ビツト)
よシ少ない数の電荷転送素子(上の例では4列)として
、極めて小形で、分解能が高く、なおかつ比較的高速の
装置を実現するものである。As described above, the reference voltage generation section of the present invention uses charge transfer elements to generate accurate charges that are not affected by power supply fluctuations, and also provides multiple rows of charge transfer elements to increase speed. By repeating charge injection (maximum 4 times in the above example) in the charge transfer element, the maximum to minimum ratio of the gate poles can be reduced (64:1 in the above example).
, and the corresponding resolution (-8 bits on the bit number)
By using a very small number of charge transfer elements (four rows in the above example), an extremely small device with high resolution and relatively high speed can be realized.
従来知られている容量の比だけを用いる逐次比較形の場
合(例は前にあげた)に比べ最大と最小の容量の比が上
の例で1/4でよく、また従来技 ・術ではゲート容量
の非線形性をきらって、他の部分、例えばht−pol
y s i 、やpoly B 1−polySiなど
を用いているが、本発明では電荷転送素子は一定の電荷
量を注入するだけであるために電荷転送素子・のゲート
の非線形性は問題にならず、従って一般的に単位面積当
シの容量の大きいゲート容量を用いることができ、よシ
面積の小さい装置とすることができる。Compared to the conventional successive approximation method that uses only the capacitance ratio (the example was given earlier), the ratio between the maximum and minimum capacitances in the above example only needs to be 1/4; Due to the nonlinearity of gate capacitance, other parts, such as ht-pol
y s i , poly B 1-polySi, etc., but in the present invention, since the charge transfer device only injects a fixed amount of charge, the nonlinearity of the gate of the charge transfer device is not a problem. Therefore, in general, a gate capacitor having a large capacitance per unit area can be used, and a device with a small area can be obtained.
第6図は第2図に示した構成の具体的な回路図の例を示
したものである。図中101は第2図〜第5図で説明し
た基準電圧発生部、102は比較部、103は信号入力
側であシ、この場合他の機能装置として固体撮像装置を
1例として、その垂直信号線104に結合させである。FIG. 6 shows an example of a specific circuit diagram of the configuration shown in FIG. In the figure, 101 is the reference voltage generation section explained in FIGS. 2 to 5, 102 is the comparison section, and 103 is the signal input side. It is coupled to the signal line 104.
また105は出力のバッファを含むエンコーダである。Further, 105 is an encoder including an output buffer.
103に示した部分の固体撮像装置は模式化しである。The portion of the solid-state imaging device shown at 103 is schematically shown.
106はホトダイオード、107は垂直読出しゲート、
108に示す1群のゲートはいわゆる「呼び水転送」を
行なうものである。109はブルーミングドレインおよ
びゲート、110はリセットゲート、111はバッファ
となるソースフォロワである。呼び水転送をおこなう固
体撮像装置については、すでに出願されている実用新案
ないし特許に詳しく述べられている。(青木他実願昭5
4−5100.尾崎他特願昭57−39368)。106 is a photodiode, 107 is a vertical readout gate,
A group of gates shown at 108 performs what is called "priming water transfer." 109 is a blooming drain and gate, 110 is a reset gate, and 111 is a source follower serving as a buffer. Solid-state imaging devices that perform priming transfer are described in detail in utility models and patents that have already been filed. (Aoki et al.
4-5100. Ozaki et al. patent application No. 57-39368).
ここで異なるのは、呼び水転送された信号電荷が電荷移
送装置で全体で共通の出力端子へ送られずに、各垂直信
号線ないし少くとも数本の垂直信号線毎に設けられたサ
ンプルホールド形バッファ111へ送られて、基準電圧
と比較されることである。The difference here is that the primed signal charge is not sent to a common output terminal in the charge transfer device, but is instead provided in a sample-hold type for each vertical signal line or at least for several vertical signal lines. It is sent to buffer 111 and compared with a reference voltage.
このようにして比較部に送られた信号は、基準電圧と比
較され、基準電圧が信号電圧と交差したときに高レベル
の′1圧(ないしパルス)を信号線112へ出力する。The signal sent to the comparator in this way is compared with a reference voltage, and when the reference voltage crosses the signal voltage, a high level '1 voltage (or pulse) is output to the signal line 112.
エンコーダの最初の部分は、シフトレジスタ113によ
って制御された論理回路で、シフトレジスタからの出力
は、φPi 、φP2゜φP3.φP4のパルスによる
基準出力によって比較部102が判定を112へ出力す
るのに同期して、φP1〜φP4と同じ周期で、ゲート
114から117の方向へ順次印加される。故に信号線
118゜119.120,121は各k (00) (
01) (10)(11)に対応する。The first part of the encoder is a logic circuit controlled by a shift register 113, and the outputs from the shift register are φPi, φP2°φP3 . In synchronization with the comparison unit 102 outputting the determination to the reference output 112 based on the reference output based on the pulse of φP4, it is sequentially applied in the direction from the gates 114 to 117 at the same period as φP1 to φP4. Therefore, the signal lines 118゜119, 120, 121 are each k (00) (
01) Corresponds to (10) and (11).
たとえば上位2ビツトの決定の過程において第5図の例
のように基準電圧が3/4のときに高レベルが112へ
出力されたとすると、これはゲート116を通して信号
線120へ伝わり、信号線122がゲート124によっ
て高レベル、信号線123がゲート125によって低レ
ベルに設定され、(1,0)信号が出力側へ送られる。For example, in the process of determining the upper two bits, if a high level is output to the signal line 112 when the reference voltage is 3/4 as in the example shown in FIG. is set to high level by gate 124, signal line 123 is set to low level by gate 125, and a (1,0) signal is sent to the output side.
同時にゲート126によって信号線121は低レベルに
固定されるので、ゲート117が次に開いても、もはや
信号は、121へは伝わらない。この場合上位2ビツト
の決定であるので、パルスを端子130へ印加して、ゲ
ート131,132を開いて上記122,123の信号
を出カッ(ソファ141.142の出力端子にホールド
する。以下同様のサイクルをくり返して、2ビツトずつ
下位の出力を決定し、出力端子143〜148・・にホ
ールドする。全ピッ)(−ろったときに共通のゲート1
52を導通させれば全ビット並列読出しが可能になる。At the same time, since the signal line 121 is fixed to a low level by the gate 126, the signal will no longer be transmitted to the signal line 121 even if the gate 117 is opened next. In this case, since the upper 2 bits are determined, a pulse is applied to the terminal 130, gates 131 and 132 are opened, and the signals 122 and 123 are outputted (held at the output terminals of the sofas 141 and 142.The same applies hereafter). Repeat this cycle to determine the lower output 2 bits at a time, and hold it at the output terminals 143 to 148.
If 52 is made conductive, all bits can be read in parallel.
以上のごとく第6図に示す本発明になるA/D変換装置
は回路が単純で規模が小さいので、極めて小形の装置が
実現でき、他の機能装置のチップ上の片隅に形成して、
画期的な1チップ多機能装置が実現できる。As described above, the A/D converter according to the present invention shown in FIG. 6 has a simple circuit and a small scale, so it is possible to realize an extremely small device, and it can be formed in one corner of a chip of another functional device.
A revolutionary single-chip multifunctional device can be realized.
また極めて小形であることから、複数個1チツプ上の一
部に形成することも容易である。この場合、たとえば第
6図に示したようにシフトレジスタ151を用いて各ゲ
ート152をアクセスすれば、各A/D変換装置からの
出力を順次とり出すことができる。ここでシフトレジス
タ113゜151は、各A/D変換装置間で共通にでき
るので、個々の装置当りの面積は実効的にさらに小形に
なる。このようにすれば、入力信号の並列処理ができ、
高速の信号も精度良く処理する多機能装置が容易に実現
できる。Moreover, since it is extremely small, it is easy to form a plurality of them on a part of one chip. In this case, for example, by accessing each gate 152 using a shift register 151 as shown in FIG. 6, the outputs from each A/D conversion device can be taken out sequentially. Here, since the shift registers 113 and 151 can be shared among the A/D converters, the area per each device is effectively further reduced. In this way, the input signals can be processed in parallel,
A multifunctional device that can process high-speed signals with high precision can be easily realized.
以上の説明では情報源として電子を用いる場合を用いた
が、正孔を用いる場合もパルス、電源の極性、半導体の
導電形を逆にすることにより同様に適用できる。また第
6図に示したエンコーダはこれに限るものではなく櫨々
の変形ないし他の回路を用いてもよい。In the above explanation, the case where electrons are used as the information source is used, but the case where holes are used can be similarly applied by reversing the pulse, the polarity of the power supply, and the conductivity type of the semiconductor. Further, the encoder shown in FIG. 6 is not limited to this, and a modified version of the encoder or other circuits may be used.
第3図に示した基準に圧発生部では、8ビツトのA/D
変換装置の例につき、4列の電荷転送素子、各最大4回
の電荷注入を行なう例を示したが、これはこの例に限ら
ず、一般にNビットのA/D変換装置の場合、M列の電
荷転送素子を設は各最」(
大2M回の電荷注入を行なえばよい。この場合電荷転送
素子の蓄積ゲート容量の最大、最小比は2Mになる。N
は一般には正の整数であることが多いが、Mは整数であ
る必要はない。また各電荷転送素子の最大電荷注入回数
を同一にすることも必ずしも必要ではない。各電荷転送
素子の蓄積ゲート容量もそれぞれの場合に応じて異なる
比率の組合せとして差支えない。また電荷転送素子の構
造や駆動法には、他のものも考えられ、前記の説明に述
べたものに限るものではないことはもちろんである。Based on the standard shown in Fig. 3, the pressure generating section has an 8-bit A/D
As an example of a conversion device, we have shown an example in which charge transfer elements are arranged in four columns and charge is injected a maximum of four times in each column, but this is not limited to this example. For each charge transfer device, it is sufficient to perform charge injection up to 2M times. In this case, the maximum and minimum ratio of the storage gate capacitance of the charge transfer device is 2M.
is generally a positive integer, but M is not necessarily an integer. Furthermore, it is not always necessary to make the maximum number of charge injections of each charge transfer element the same. The storage gate capacitance of each charge transfer element may also be combined in different ratios depending on each case. Further, other structures and driving methods of the charge transfer element may be considered, and it goes without saying that the structure and driving method are not limited to those described above.
以上説明したように本発明によれば、蓄積ゲート容量の
値が異なる複数列の電荷転送素子を並列に設け、かつく
り返し電荷注入を行なわせることにより、正確な基準電
圧を高速で発生することができるような基準成田発生装
置を用いることにより、極めて小形で分解能が高く、か
つ変換速度の速いA/D変換装置が実現でき、これを他
の機能装置の形成されているチップの上に搭載して1〜
数チツプで1つのシステムを構成するような小形多機能
素子が実現できるものである。As explained above, according to the present invention, an accurate reference voltage can be generated at high speed by providing multiple rows of charge transfer elements with different storage gate capacitance values in parallel and injecting charge repeatedly. By using the standard Narita generator that can perform this function, an extremely small A/D converter with high resolution and high conversion speed can be realized, and this can be mounted on a chip on which other functional devices are formed. Te1~
It is possible to realize a small multifunctional device that can constitute one system using several chips.
第1図は本発明の従来例を示す図、第2図は本発明の1
実施例を示す図、第3図は第2図の部分的な詳細回路図
、第4図および第5図は本発明に関する動作説明図、第
6図は本発明にかかる具体不 1 図
第2図
■ 3 囲
第 4 図
藁5図
4tLsB を第6図FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a conventional example of the present invention.
3 is a partial detailed circuit diagram of FIG. 2, FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams of operations related to the present invention, and FIG. 6 is a detailed diagram of the present invention. Figure ■ 3 Box 4 Figure 5 Figure 4tLsB in Figure 6
Claims (1)
基準電圧発生部の駆動部、駆動部のコントロール部、比
較部、およびエンコーダを少くとも備えたアナログ信号
をデジタル信号に変換する装置において、上記基準電圧
発生部として、一定きざみで順次増加ないし減少する電
圧を発生する電圧発生器を複数個備え、かつ各電圧発生
器の間できざみ量が異なるものとしたことを特徴とする
アナログ・デジタル変換装置。1. Input signal sample and hold section, reference voltage generation section,
In a device for converting an analog signal into a digital signal, which includes at least a drive section for a reference voltage generation section, a control section for the drive section, a comparison section, and an encoder, the reference voltage generation section sequentially increases or decreases in fixed steps. An analog-to-digital conversion device comprising a plurality of voltage generators that generate voltage, and each voltage generator has a different amount of increment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4067883A JPS59167116A (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | Analog-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4067883A JPS59167116A (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | Analog-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59167116A true JPS59167116A (en) | 1984-09-20 |
Family
ID=12587186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4067883A Pending JPS59167116A (en) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | Analog-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59167116A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100332510B1 (en) * | 1998-01-29 | 2002-12-26 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device |
-
1983
- 1983-03-14 JP JP4067883A patent/JPS59167116A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100332510B1 (en) * | 1998-01-29 | 2002-12-26 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device |
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