• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.942-949
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• 2020

본 논문에서는 column-parallel readout 회로에 적합하도록 개선된 CMOS 이미지 센서용 algorithmic ADC를 제안한다. 커패시터의 비율과 무관하고 연산 증폭기의 이득에 둔감하면서 증폭기 하나로 동작 할 수 있도록 기존 algorithmic ADC를 수정하고 적응형 바이어싱을 적용한 증폭기를 사용하여 높은 변환효율을 갖도록 하였다. 제안하는 ADC는 0.18-㎛ 매그나칩 CMOS 공정으로 설계되었으며, Spectre 시뮬레이션을 통해 기존 algorithmic ADC에 비해 변환속도당 전력소모가 37% 줄어 들었음을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권1호
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• pp.22-28
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• 2015

This paper proposes column-parallel three step Single Slope Analog-to-Digital Converter (SS-ADC) for high frame rate VGA CMOS Image Sensors (CISs). The proposed three step SS-ADC improves the sampling rate while maintaining the architecture of the conventional SS-ADC for high frame rate CIS. The sampling rate of the three-step ADC is increased by a factor of 39 compared with the conventional SS-ADC. The proposed three-step SS-ADC has a 12-bit resolution and 200 kS/s at 25 MHz clock frequency. The VGA CIS using three step SS-ADC has the maximum frame rate of 200 frames/s. The total power consumption is 76 mW with 3.3 V supply voltage without ramp generator buffer. A prototype chip was fabricated in a $0.13{\mu}m$ CMOS process.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.8-16
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• 2020

본 논문에서는 polymerase chain reaction (PCR) 응용에 적합한 저잡음 CMOS 이미지 센서에 사용되는 컬럼-패러럴 analog-to-digital converter (ADC) 어레이를 위한 cascaded-of-integrator feedforward (CIFF) 구조의 단일 비트 2차 델타-시그마 모듈레이터를 제안하였다. 제안된 모듈레이터는 CMOS 이미지 센서에 입사된 빛의 신호에 해당하는 픽셀 출력 전압을 디지털 신호로 변환시키는 컬럼-패러럴 ADC 어레이를 위해 하나의 픽셀 폭과 동일한 10㎛ 컬럼 폭 내에 2개의 스위치드 커패시터 적분기와 단일 비트 비교기로 구현하였다. 또한, 모든 컬럼의 모듈레이터를 동시에 구동하기 위한 주변 회로인 비중첩 클록 발생기 및 바이어스 회로를 구성하였다. 제안된 델타-시그마 모듈레이터는 110nm CMOS 공정으로 구현하였으며 12kHz 대역폭에 대해 418의 oversampling ratio (OSR)로 88.1dB의 signal-to-noise-and-distortion ratio (SNDR), 88.6dB의 spurious-free dynamic range (SFDR) 및 14.3비트의 effective-number-of-bits (ENOB)을 달성하였다. 델타 시그마 모듈레이터의 면적 및 전력 소비는 각각 970×10 ㎛2 및 248㎼이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.110-119
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• 2017

This paper describes a CMOS image sensor (CIS) with dual correlated double sampling (CDS) and column-parallel analog-to-digital converter (ADC) and its measurement method using a field-programmable gate array (FPGA) integrated module. The CIS is composed of a $320{\times}240$ pixel array with $3.2{\mu}m{\times}3.2{\mu}m$ pixels and column-parallel 10-bit single-slope ADCs. It is fabricated in a $0.11-{\mu}m$ CIS process, and consumes 49.2 mW from 1.5 V and 3.3 V power supplies while operating at 6.25 MHz. The measured dynamic range is 53.72 dB, and the total and column fixed pattern noise in a dark condition are 0.10% and 0.029%. The maximum integral nonlinearity and the differential nonlinearity of the ADC are +1.15 / -1.74 LSB and +0.63 / -0.56 LSB, respectively.

• 센서학회지
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• 제30권4호
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• pp.223-228
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• 2021

This work presents a low-power CMOS image sensor (CIS) with a multi-column-parallel (MCP) readout structure while focusing on improving its performance compared to previous works. A delta readout scheme that utilizes the image characteristics is optimized for the MCP readout structure. By simply alternating the MCP readout direction for each row selection, additional memory for the row-to-row delta readout is not required, resulting in a reduced area of occupation compared to the previous work. In addition, the bias current of a pre-amplifier in a successive approximate register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) changes according to the operating period to improve the power efficiency. The prototype CIS chip was fabricated using a 0.18-㎛ CMOS process. A 160 × 120 pixel array with 4.4 ㎛ pitch was implemented with a 10-bit SAR ADC. The prototype CIS demonstrated a frame rate of 120 fps with a total power consumption of 1.92 mW.