Abstract
This paper describes an implementation of the analog front end (AFE) incorporated with the image signal processing (ISP) unit in the SoC, dominating the performance of the CCD image sensor system. New schemes are exploited in the high-frequency sampling to reduce the sampling uncertainty apparently as the frequency increases, in the structure for the wide-range variable gain amplifier (VGA) capable of $0{\sim}36\;dB$ exponential gain control to meet the needed bandwidth and accuracy by adopting a new parasitic insensitive capacitor array. Moreover, the double cancellation of the black-level noise was efficiently achieved both in the analog and the digital domain. The proposed topology fabricated in a $0.35-{\mu}m$ CMOS process was proved in a full CCD camera system of 10-bit accuracy, dissipating 80 mA at 15 MHz with a 3.3 V supply voltage.
본 논문은 고성능 이미지 센서인 CCD 시스템에서 전체 시스템의 성능을 좌우하는 아날로그 프론트 엔드(analog-front end, AFE)를 영상신호처리 유닛과 함께 SoC로써 구현한 설계에 관한 것이다. 데이터의 전송속도가 빨라짐에 따라 데이터 샘플링의 불확실성을 낮추었으며, $0{\sim}36\;dB$의 높은 이득을 가지는 지수함수적인 가변 이득단의 대역폭을 구현하기 위한 구조 및 증폭기의 정밀도를 높이기 위한 기생 커패시턴스에 둔감한 커패시터 배열을 개발하였다. 또한, 블랙-레벨 상쇄를 위한 아날로그 및 디지털 영역에서의 이중 블랙 레벨 상쇄를 효과적으로 구현하였다. 제안된 구조를 $0.35-{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였으며, 10-bit 해상도의 전체 CCD 카메라 시스템에 적용하여 그 동작을 검증하였다. 제안한 AFE는 3.3 V 공급전압 및 15 MHz의 데이터 전송속도에서 80 mA를 소모하였다.
