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高精度巡回型A/D変換器とこれを用いたイメージセンサ

国内特許コード P08A013469
整理番号 ShIP-5135
掲載日 2008年6月13日
出願番号 特願2006-027180
公開番号 特開2007-208815
登録番号 特許第4482694号
出願日 平成18年2月3日(2006.2.3)
公開日 平成19年8月16日(2007.8.16)
登録日 平成22年4月2日(2010.4.2)
発明者
  • 川人 祥二
  • 古田 雅則
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 高精度巡回型A/D変換器とこれを用いたイメージセンサ
発明の概要

【課題】これまでの巡回型A/D変換器は、増幅器の利得の変動やキャパシタの容量誤差により、十分な精度が得られなかった。
【解決手段】反転増幅器の入力と入力信号間、同じく反転増幅器の入力と出力間にキャパシタ(C1,C2)を接続し、安定した利得2を得るとともに、補正用のキャパシタ(C3)により、各キャパシタ(C1,C2)の容量誤差を打ち消して、高精度の巡回型A/D変換を行うことを可能にする。このためには、各キャパシタの接続換えを行うスイッチの開閉制御が重要である。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


スイッチトキャパシタを用いたパイプラインA/D変換器において、容量のミスマッチをキャンセルする方法については、非特許文献1に開示されている。また、スイッチトキャパシタを用いてアンプをシェアするパイプラインA/D変換器において、アンプのオフセット電圧と1/fノイズを約1/3にする方法が、非特許文献2に開示されている。
巡回型A/D変換器において、アンプを共有し、またイメージセンサのカラムでノイズキャンセル機能を持たせる方法については、本発明者が既に特許出願をしている(特許文献1参照)。

【特許文献1】特開2005-136540号公報

【非特許文献1】Bang-Sup Song, Michael F. Tompsett, and Kadaba R. Lakshmikumar, "A 12-bit 1-Msample/s capacitor error-averaging pipelined A/D converter," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 23, pp. 1324 - 1333, December 1988.

【非特許文献2】B. M. Min, P. Kim, D. Boisvert, A. Aude, "A 69mW 10b 80MS/s pipelined CMOS ADC," Dig. Tech. Papers, Int. Solid-State Circuits Conf., pp.324-235, 2003.

産業上の利用分野


この発明は、巡回型A/D変換器とこの高精度巡回型A/D変換器を用いたイメージセンサとにおける変換誤差を減少させる技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
巡回型A/D変換器において、反転増幅器と、該反転増幅器の出力に接続された比較器と、該比較器の判定結果をアナログ値に変換するD/A変換器と、第1のキャパシタと、該第1のキャパシタの容量と等価に設定された第2のキャパシタと、補正用の第3のキャパシタと、これらのキャパシタ群の接続を切換えるために設けられた複数のスイッチと、これらのスイッチ群のオンオフを制御する制御手段とを備えてなる高精度巡回型A/D変換器であって、
第1のフェーズで、前記制御手段は、前記第1のキャパシタ及び前記第2のキャパシタの一端を入力信号に接続し、前記第1のキャパシタ及び前記第2のキャパシタの他端を前記反転増幅器の入力に接続し、前記第3のキャパシタの一端を前記反転増幅器の出力に接続し、前記第3のキャパシタの他端を前記反転増幅器の入力に接続し、前記比較器は前記反転増幅器の出力を判定し、
第2のフェーズで、前記制御手段は、前記第1のキャパシタの一端を前記反転増幅器の出力に接続し、前記第2のキャパシタの一端を前記D/A変換器の出力に接続し、前記第3のキャパシタの他端を仮想的な接地電位に接続し、
第3のフェーズで、前記制御手段は、前記第1のキャパシタの一端を前記D/A変換器の出力に接続し、前記第2のキャパシタの一端を前記反転増幅器の出力に接続し、前記第3のキャパシタの他端を切り離し、
第4のフェーズで、前記制御手段は、前記第1のキャパシタの一端を前記反転増幅器の出力に接続し、前記第1のキャパシタの他端を仮想的な接地電位に接続し、前記第3のキャパシタの他端を前記反転増幅器の入力に接続し、前記比較器は次の判定を行い、
その後、第2のフェーズから第4のフェーズまでを順次繰り返すことにより巡回的にA/D変換を行う高精度巡回型A/D変換器。

【請求項2】
請求項1に記載された高精度巡回型A/D変換器を、光検出素子が配列された撮像素子のカラムにアレイ状に並べてなるイメージセンサ。
産業区分
  • 基本電子回路
  • テレビ
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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