A Digital Automatic Gain Control Circuit for CMOS CCD Camera Interfaces

CMOS CCD 카메라용 디지털 자동 이득 제어 회로

This paper describes automatic gain control circuit (AGC) design techniques for CMOS CCD camera interface systems. The required gain of the AGC in the proposed system is controlled directly by digital bits without conventional extra D/A converters and the signal settling behavior is almost independent of AGC gain variation at video speeds. A capacitor-segment combination technique to obtain large capacitance values considerably improves the effective bandwidth of the AGC based on switched-capacitor techniques. A proposed layout scheme for capacitor implementation shows AGC matching accuracy better than 0.1 %. The outputs from the AGC are transferred to a 10b A/D converter integrated on the same chip. The proposed AGC is implemented as a sub-block of a CCD camera interface system using a 0.5 um n-well CMOS process. The prototype shows the 32-dB AGC dynamic range in 1/8-dB steps with 173 mW at 3 V and 25 MHz.

본 논문에서는 CMOS CCD 카메라 인터페이스 응용을 위한 자동 이득 제어(Automatic Gain Control: AGC)회로를 제안한다. 제안하는 자동 이득 제어 회로는 디지털 신호에 의해 직접 제어되므로 기존의 회로와 달리 별도의 D/A 변환기가 필요 없으며, 신호의 정착 특성은 이득 제어 신호의 변화에 거의 독립적이다. 또한 큰 캐패시턴스를 얻기 위해 적용된 캐패시터 조합 기법은 수위치드 캐패시터 기법을 사용한 자동 이득 제어 회로의 대역폭을 크게 향상시킨다. 캐패시터의 구현시 발생하는 부정합 오차 (mismatch error)는 제안하는 레이아웃 기법에 의해 0.1% 이내로 제한된다. 자동 이득 제어 회로의 출력 신호는 동일 칩에 집적된 10비트 A/D 변환기로 전달된다. 제안하는 자동 이득 제어 회로를 실장한 CCD 카메라 인터페이스 전체 시스템 시제품 0.5 um n-well CMOS 공정으로 구현되어 32dB 이득 제어 영역과 1/8dB 이득 제어 단계를 가지며, 3V 전원 전압과 25MHz의 동작 속도에서 총 173mW의 전력을 소모한다.