Circuit arrangement

专利摘要:
Die Erfindung betrifft eine Schaltkreis-Anordnung mit einem Substrat, mit einer Mehrzahl von auf dem Substrat angeordneten Funktionseinheiten, mit einer Mehrzahl von Ansteuerleitungsgruppen aus Ansteuerleitungen, mit einer Mehrzahl von Signalleitungsgruppen aus Signalleitungen, mit einer Puffereinheit für jede Signalleitungsgruppe, mit einer mit den Ansteuerleitungsgruppen gekoppelten Ansteuereinheit und mit einer mit den Signalleitungen gekoppelten Signaleinheit.The invention relates to a circuit arrangement comprising a substrate, having a plurality of functional units arranged on the substrate, having a plurality of drive line groups of drive lines, having a plurality of signal line groups of signal lines, with a buffer unit for each signal line group, with a coupled to the Ansteuerleitungsgruppen Drive unit and with a signal unit coupled to the signal lines.
公开号:DE102004023855A1
申请号:DE200410023855
申请日:2004-05-13
公开日:2005-12-08
发明作者:Alexander Frey；Meinrad Dr. Schienle；Roland Dr. Thewes
申请人:Infineon Technologies AG；
IPC主号:C12Q1-00

专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Schaltkreis-Anordnung.TheThe invention relates to a circuit arrangement.
[0002] InSensor-Arrays werden Sensor-Elemente identischen oder auch unterschiedlichenTyps häufigin einem Feld (Array), zum Beispiel matrixförmig, angeordnet. Solche Anordnungenermöglichenim Gegensatz zu Einzelsensoren das Ermitteln wichtiger zusätzlicherInformationen, wie beispielsweise die räumliche Auflösung vonSensorereignissen. Solche Anordnungen erlauben auch eine zeitlicheParallelisierung von Sensorvorgängen.InSensor arrays will be identical or different sensor elementsType oftenin a field (array), for example, arranged in a matrix. Such arrangementsenableunlike single sensors, identifying important additional onesInformation, such as the spatial resolution ofSensor events. Such arrangements also allow a temporalParallelization of sensor processes.
[0003] Umdas Signal eines Sensor-Elements in einem Array auszulesen, wirddas Sensor-Element häufig mitperipheren Schaltungen und Schnittstellen gekoppelt. Oft ist esaus technischer Sicht nicht möglichoder ökonomischnicht sinnvoll, jedes einzelne Sensor-Element individuell anzuschließen, dasheißtmit der Peripherie unter Verwendung von jedem einzelnen Sensor-Elementseparat zugeordneten Leitungen zu verdrahten. Der Einsatz einerSchaltmatrix unter Verwendung von jeweils einer Mehrzahl von Sensor-Elementengemeinsam zugeordneten Zeilen- und Spaltenleitungen, die von Zeilen-und Spaltendecodern angesteuert werden, erlaubt es, eine oder zumindesteine verringerte Anzahl von Signalleitungen für die Ausgangssignale der Einzelsensorengemeinsam zu verwenden, mittels welcher das Sensor-Array die Datender Sensor-Elemente an die Peripherie übermittelt. Eine solche Verdrahtungsarchitekturführt dazu,dass beim Auslesen eines Sensor-Arrays bestimmte Randbedingungenbeachtet werden müssen.Aroundthe signal of a sensor element in an array read, isthe sensor element often withcoupled to peripheral circuits and interfaces. Often it isnot possible from a technical point of viewor economicallydoes not make sense to connect each individual sensor element individually, theis calledwith the periphery using each individual sensor elementto wire separately assigned cables. The use of aSwitching matrix using each of a plurality of sensor elementscommonly assigned row and column lines, which are separated from rowand column decoders, allows one or at leasta reduced number of signal lines for the output signals of the individual sensorsto use together, by means of which the sensor array the datatransmitted the sensor elements to the periphery. Such a wiring architectureleads to,that when reading a sensor array certain boundary conditionsmust be considered.
[0004] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 1A eineaus dem Stand der Technik bekannte Sensor-Anordnung beschrieben.In the following, reference is made to 1A a known from the prior art sensor arrangement described.
[0005] Beider Sensor-Anordnung 100 aus 1A sindauf einem Substrat 101 eine Mehrzahl von Sensor-Elementen 102 matrixförmig angeordnet.Jedes Sensor-Element 102 ist an eine Zeilenleitung 103 undan eine Spaltenleitung 104 angeschlossen, wobei für Sensor-Elemente 102 einerZeile jeweils eine gemeinsame Zeilenleitung 103 und für Sensor-Elemente 102 einerSpalte jeweils eine gemeinsame Spaltenleitung 104 vorgesehenist. Die Zeilenleitungen 103 sind mit einem Zeilendecoder 105 gekoppelt,wohingegen die Spaltenleitungen 104 mit einem Spaltendecoder 106 gekoppeltist. Wie in den vergrößerten Darstellungeneinzelner Sensor-Elemente 102 in 1A gezeigtist, wird mittels Anlegens eines geeigneten Signals an die einembestimmten Sensor-Element 102 zugehörige Zeilenleitung 103 einSchalter-Element 110 eines auszuwählenden Sensor-Elements 102 geschlossen,wodurch das dem auszuwählendenSensor-Element 102 zugehörige Sensor-Feld 109 (beispielsweiseeine Sensor-Elektrode, an der Sensorereignisse stattfinden können) mitder zugehörigenSpaltenleitung 104 gekoppelt wird. Ein derart ausgewähltes Sensor-Elementkann dann, wenn der in dem Spaltendecoder 106 enthalteneAuswahl-Schalter 111 eine entsprechende Schalterstellungaufweist, mit der Peripherie-Elektronik 107 gekoppelt werden,wodurch das Sensorsignal des ausgewählten Sensor-Elements 102 aneinem Ausgang der Peripherie-Elektronikbereitgestellt wird. Mittels eines Adress-Generators 108 wird die Adresseeines auszuwählendenSensor-Elements 102 demZeilendecoder 105 und dem Spaltendecoder 106 vorgegeben.In the sensor arrangement 100 out 1A are on a substrate 101 a plurality of sensor elements 102 arranged in a matrix. Every sensor element 102 is to a row line 103 and to a column line 104 connected, taking for sensor elements 102 one line each a common row line 103 and for sensor elements 102 one column in each case a common column line 104 is provided. The row lines 103 are with a row decoder 105 coupled, whereas the column lines 104 with a column decoder 106 is coupled. As in the enlarged representations of individual sensor elements 102 in 1A is shown by applying a suitable signal to the one particular sensor element 102 associated row line 103 a switch element 110 a sensor element to be selected 102 closed, whereby the sensor element to be selected 102 associated sensor field 109 (For example, a sensor electrode on which sensor events can take place) with the associated column line 104 is coupled. Such a selected sensor element, if in the column decoder 106 included selector switch 111 has a corresponding switch position, with the peripheral electronics 107 coupled, whereby the sensor signal of the selected sensor element 102 is provided at an output of the peripheral electronics. By means of an address generator 108 becomes the address of a sensor element to be selected 102 the row decoder 105 and the column decoder 106 specified.
[0006] DieSensor-Anordnung 100 aus 1A istein 4×4Sensor-Array. Ein Sensor-Element 102 der Sensor-Anordnung 100 wirdausgewählt,indem der Spaltendecoder 105 und der Zeilendecoder 106 derartige Steuersignalebereitstellen, dass ein bestimmtes Sensor-Element 102a ausgewählt werdenkann. Das Sensor-Element 102 an dem Kreuzungspunkt eineraktivierten Spalte und Zeile ist das ausgewählte Sensor-Element 102a. Dieses ausgewählte Sensor-Element 102a istzum Auslesen seines Sensorsignals mit der Peripherie-Elektronik 107 gekoppelt.The sensor arrangement 100 out 1A is a 4 × 4 sensor array. A sensor element 102 the sensor arrangement 100 is selected by the column decoder 105 and the row decoder 106 Such control signals provide that a particular sensor element 102 can be selected. The sensor element 102 at the intersection of an activated column and row is the selected sensor element 102 , This selected sensor element 102 is for reading out its sensor signal with the peripheral electronics 107 coupled.
[0007] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 1B eineSensor-Anordnung 150 gemäß dem Standder Technik beschrieben, bei der die Peripherie-Elektronik 107 aus 1A detailliertgezeigt ist.In the following, reference is made to 1B a sensor arrangement 150 described in the prior art, in which the peripheral electronics 107 out 1A shown in detail.
[0008] DerAuswahl-Schalter 111 ist mit einem Eingang eines erstenVerstärkers 151 gekoppelt,der einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist. Der erste Ausgangdes ersten Verstärkersist mit einem ersten Eingang eines Komparators 153 gekoppelt,dessen zweiter Eingang mit einer Referenzstromquelle 152 gekoppeltist. Der zweite Ausgang des ersten Verstärkers 151 ist miteinem Eingang eines zweiten Verstärkers 154 gekoppelt.Der zweite Verstärker 154 wirdmit einem Steuersignal gesteuert, das von einem Ausgang des Komparators 153 geliefertwird. Ferner ist ein Ausgang des zweiten Verstärkers 154 mit einemEingang eines Analog-Digital-Wandlers 155 gekoppelt,dessen Ausgang wie der Ausgang des Komparators 153 miteiner Ausgabe-Einheit 156 gekoppelt ist.The selection switch 111 is with an input of a first amplifier 151 coupled having a first and a second output. The first output of the first amplifier is connected to a first input of a comparator 153 coupled, the second input to a reference current source 152 is coupled. The second output of the first amplifier 151 is with an input of a second amplifier 154 coupled. The second amplifier 154 is controlled by a control signal from an output of the comparator 153 is delivered. Further, an output of the second amplifier 154 with an input of an analog-to-digital converter 155 coupled, whose output as the output of the comparator 153 with an output unit 156 is coupled.
[0009] Hinsichtlichder erreichbaren zeitlichen Auflösung,welche eine Sensor-Anordnung 100 bzw. eine Sensor-Anordnung 150 liefernkann, ist die sogenannte Frame-Frequency maßgeblich.With regard to the achievable temporal resolution, which is a sensor arrangement 100 or a sensor arrangement 150 can deliver, the so-called frame frequency is decisive.
[0010] DieFrame-Frequency ergibt sich aus der Zeit, die benötigt wird,um die gesamte Sensor-Anordnung einmal vollständig auszulesen. Hierfür maßgeblichist die sogenannte Pixel-Frequency.Diese ist bestimmt durch die Zeit, welche zum Auslesen eines einzelnenSensor-Elements 102 benötigtwird. Fürdie Array-Architektur aus 1A ergibtsich somit, dass die Frame-Frequency der Quotient aus der Pixel-Frequencyund der Anzahl der Sensor-Elemente 102 der Sensor-Anordnung 100 ist.The frame frequency is the time it takes to fully read the entire sensor array once. Decisive for this is the so-called pixel frequency. This is determined by the time taken to read a single sensor element 102 is needed. For the array architecture 1A Thus, the frame frequency is the quotient of the pixel frequency and the number of sensor elements 102 the sensor arrangement 100 is.
[0011] Beikonstanter Pixel-Frequency ist die Frame-Frequency umgekehrt proportionalzur Anzahl der Sensor-Elemente 102. Bei einer großen Sensor-Anordnung 100 miteiner großenAnzahl von Sensor-Elementen 102 ist somit nur ein langsameresAuslesen möglich,wenn die Pixel-Frequency nicht entsprechend vergrößert werdenkann.At constant pixel frequency, the frame frequency is inversely proportional to the number of sensor elements 102 , With a large sensor arrangement 100 with a large number of sensor elements 102 Thus, only a slower reading is possible if the pixel frequency can not be increased accordingly.
[0012] EineLimitierung fürdie Pixel-Frequency ergibt sich aus den Einschwingzeiten eines Sensor-Elements 102 undder Peripherie-Elektronik 107 nach Auswahl eines Sensor-Elements 102a.Diese Einschwingzeiten verhalten sich häufig gegenläufig zu der Größe des Sensorsignals,so dass bei kleinen Signalamplituden die Einschwingzeiten oft sehrgroß sind.Auch ein großerDynamikbereich eines Sensors, d.h. der Bereich abzudeckender Signalamplituden,kann zu großenEinschwingzeiten führen,insbesondere in den peripheren Schaltungen 107, da sichder Arbeitspunkt innerhalb eines großen Intervalls ändern muss.A limitation for the pixel frequency results from the settling times of a sensor element 102 and the peripheral electronics 107 after selecting a sensor element 102 , These settling times often behave in opposite directions to the size of the sensor signal, so that at low signal amplitudes the settling times are often very high. Even a large dynamic range of a sensor, ie the range of signal amplitudes to be covered, can lead to large settling times, in particular in the peripheral circuits 107 because the operating point must change within a large interval.
[0013] Diebeschriebenen Zusammenhängekönnensomit insbesondere bei einer Sensor-Anordnung 100 aus einergroßenAnzahl von Sensor-Elementen 102, die ein Signal über einengroßenDynamikbereich liefern sollen, zu einer ungenügenden Auslesegeschwindigkeitführen.Dieses Problem verschärftsich zusätzlich, wennder Dynamikbereich insbesondere auch sehr kleine Signalamplitudenbeinhalten soll.The described relationships can thus in particular in a sensor arrangement 100 from a large number of sensor elements 102 , which should provide a signal over a large dynamic range, lead to an insufficient read speed. This problem is further aggravated if the dynamic range is to include in particular very small signal amplitudes.
[0014] In[1] ist ein elektronisches DNA-Sensor-Array offenbart.In[1] discloses an electronic DNA sensor array.
[0015] DerErfindung liegt insbesondere das Problem zugrunde, eine Schaltkreis-Anordnungzu schaffen, bei der ein Signaltransfer zwischen einer Mehrzahlvon Funktionseinheiten und einer Peripherie-Elektronik mit ausreichenderGeschwindigkeit erfolgen kann.Of theThe invention is based in particular on the problem of a circuit arrangementto provide a signal transfer between a pluralityof functional units and peripheral electronics with sufficientSpeed can be done.
[0016] DasProblem wird durch eine Schaltkreis-Anordnung mit den Merkmalengemäß dem unabhängigen Patentanspruchgelöst.TheProblem is solved by a circuit arrangement with the featuresaccording to the independent claimsolved.
[0017] Dieerfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnungenthältein Substrat, eine Mehrzahl von auf dem Substrat angeordneten Funktionseinheitenund eine Mehrzahl von Ansteuerleitungsgruppen, wobei jede Ansteuerleitungsgruppemindestens zwei Ansteuerleitungen aufweist, von denen jede mit mindestenszwei der Funktionseinheiten koppelbar ist. Ferner ist eine Mehrzahlvon Signalleitungsgruppen bereitgestellt, wobei jede Signalleitungsgruppemindestens zwei Signalleitungen aufweist, von denen jede mit mindestenszwei der Funktionseinheiten koppelbar ist. Für jede Signalleitungsgruppeist eine Puffereinheit bereitgestellt. Ferner ist eine mit den Ansteuerleitungsgruppengekoppelte Ansteuereinheit bereitgestellt, die derart eingerichtetist, dass mittels Anlegens eines Ansteuersignals an die Ansteuerleitungeneiner auszuwählendenAnsteuerleitungsgruppe die mit den Ansteuerleitungen der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppegekoppelten Funktionseinheiten mit den zugehörigen Signalleitungen gekoppeltwerden. Die Schaltkreis-Anordnung enthält ferner eine mit den Signalleitungengekoppelte Signaleinheit, die derart eingerichtet ist, dass siejeweils genau eine der Signalleitungsgruppen auswählt derart,dass von denjenigen Funktionseinheiten, die sowohl der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppeals auch der ausgewähltenSignalleitungsgruppe angehören,jeweils genau eine Funktionseinheit zum Signaltransfer zwischendieser Funktionseinheit und der Signaleinheit ausgewählt wird. DieSignaleinheit ist ferner derart eingerichtet, dass sie von denjenigenFunktionseinheiten, die sowohl der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppeals auch einer nicht ausgewähltenSignalleitungsgruppe angehören,jeweils genau eine Funktionseinheit mit der zugehörigen Puffereinheitkoppelt; womit ein Einschwingen dieser Funktionseinheit ermöglicht wird.Theinventive circuit arrangementcontainsa substrate, a plurality of functional units disposed on the substrateand a plurality of drive line groups, each drive line grouphas at least two control lines, each of which with at leasttwo of the functional units can be coupled. Further, a pluralityprovided by signal line groups, each signal line grouphas at least two signal lines, each of which with at leasttwo of the functional units can be coupled. For each signal line groupa buffer unit is provided. Furthermore, one is with the Ansteuerleitungsgruppenprovided coupled drive unit, which is set upis that by applying a drive signal to the Ansteuerleitungenone to be selectedControl line group with the control lines of the selected Ansteuerleitungsgruppecoupled functional units coupled to the associated signal linesbecome. The circuit arrangement further includes one with the signal linescoupled signal unit that is arranged to beselecting exactly one of the signal line groups in each case,that of those functional units that are both of the selected Ansteuerleitungsgruppeas well as the selected oneBelong to signal line group,exactly one functional unit for signal transfer betweenthis functional unit and the signal unit is selected. TheSignal unit is further arranged such that they of thoseFunction units which are both the selected control line groupas well as a non-selected oneBelong to signal line group,exactly one functional unit with the associated buffer unitcoupled; whereby a swinging of this functional unit is made possible.
[0018] EineGrundidee der Erfindung beruht darauf, bei einer Schaltkreis-Anordnungmit einer Mehrzahl von Funktionseinheiten einen Signaltransfer zwischeneiner ausgewähltenFunktionseinheit und einer Signaleinheit gegenüber dem Stand der Technik dadurchin beschleunigter Weise durchzuführen,dass die Pixel-Frequency verringernden Einschwingvorgänge einerjeweiligen Funktionseinheit zeitlich dem eigentlichen Signaltransferzwischen der Funktionseinheit und der Signaleinheit vorgelagertwerden. Mit anderen Worten werden solche Funktionseinheiten, diein nähererZukunft füreinen Signaltransfer vorgesehen sind, schon während des Signaltransfers andererFunktionseinheiten mit einer Puffereinheit gekoppelt, so dass diezum baldigen Signaltransfer anstehenden Funktionseinheiten bereitseinschwingen können.Ist der Signaltransfer der vorgelagerten Funktionseinheit dann abgeschlossen,und beginnt der Signaltransfer der mittlerweile bereits in einem zumindestteilweise Eingeschwungen-Zustand befindlichen Funktionseinheit,so ist die aus Einschwingzeit und tatsächlicher Signaltransferzeitzusammengesetzte effektive Signaltransferzeit für die nunmehr einem Signaltransferunterzogenen Funktionseinheit um die vorgelagerte (bereits ganzoder teilweise absolvierte) Einschwingzeit verkürzt.A basic idea of the invention is based on accelerating a signal transfer between a selected functional unit and a signal unit with respect to the prior art in a circuit arrangement having a plurality of functional units, such that the pixel frequency-reducing transient processes of a respective functional unit are temporally identical to the actual signal transfer between the functional unit and the signal unit upstream. In other words, such functional units, which are intended for signal transfer in the near future, are already coupled with a buffer unit during the signal transfer of other functional units, so that the functional units pending for signal transfer can already settle. If the signal transfer of the upstream functional unit is then completed, and the signal transfer of the functional unit now already in an at least partially swayed state begins, the effective signal transfer time composed of settling time and actual signal transfer time is now equal to the upstream (already completely) functional unit now subjected to a signal transfer or partially completed) settling time shortened.
[0019] Zwischenden Funktionseinheiten und der Signaleinheit werden Signale transferiert.Bei einer Konfiguration der Schaltkreis-Anordnung als Sensor-Anordnungwerden Sensorsignale der als Sensor-Elemente gebildeten Funktionseinheitenzum Beispiel an eine Weiterverarbeitungseinheit ausgelesen. Beieiner als Anzeigeeinheit ausgestalteten Schaltkreis-Anordnung beispielsweisewerden die als Anzeigepixel realisierten Funktionseinheiten voneiner Versorgungseinheit derart versorgt, dass den Pixeln die erforderlicheInformation bereitgestellt wird, welche diese zum Anzeigen der Pixelinformationbenötigen.Die Schaltkreis-Anordnung ist auf die beiden beschriebenen Realisierendenals Sensor-Anordnung beziehungsweise Anzeigeeinheit nicht beschränkt, vielmehrist bei jeder Anordnung mit einer Mehrzahl von Funktionseinheiten,die mit Signalen versorgt werden oder aus denen Signale herausgeführt werden,die Architektur der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung einsetzbar.BetweenThe functional units and the signal unit are transferred signals.In a configuration of the circuit arrangement as a sensor arrangementare sensor signals of the functional units formed as sensor elementsfor example, read to a further processing unit. ata designed as a display unit circuit arrangement, for exampleare realized as display pixels functional units ofa supply unit supplied such that the pixels requiredInformation is provided which this for displaying the pixel informationneed.The circuit arrangement is based on the two described implementersas a sensor arrangement or display unit is not limited, but ratheris in every arrangement with a plurality of functional units,which are supplied with signals or from which signals are led out,the architecture of the circuit arrangement according to the invention can be used.
[0020] DieSchaltkreis-Anordnung der Erfindung ist insbesondere bei ihrer Ausgestaltungals Sensor-Anordnung geeignet, Sensorsignale selbst bei kleinerAmplitude und großemDynamikbereich mit ausreichend hoher Geschwindigkeit auch bei Sensor-Anordnungenmit einer großenAnzahl von Sensor-Elementenauszulesen.TheCircuit arrangement of the invention is particularly in its configurationsuitable as a sensor arrangement, sensor signals even at lowAmplitude and bigDynamic range with sufficiently high speed even with sensor arrangementswith a big oneNumber of sensor elementsread.
[0021] Einwichtiger Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass Einschwingzeitenvon Funktionseinheiten in einem Datenpfad von einer Schaltkreis-Anordnungmit einer Mehrzahl von Funktionseinheiten, insbesondere Sensor-Elementeeiner Sensor-Anordnung, mittels einer geeigneten Array-Architekturanschaulich versteckt werden und somit die mögliche Auslesegeschwindigkeitdes Sensor-Arrays erhöhtwird. Ein späterauszulesendes Sensor-Element wird schon frühzeitig ausgewählt, sodass dieses bis zu dem Anfangszeitpunkt seines Auslesens Einschwingvorgänge absolvierenkann und diese vorzugsweise beim Beginn seines Auslesens bereitsabgeschlossen hat. Die Auslesezeit eines Sensor-Elements ist dannnur noch durch die tatsächlicheDatentransferzeit gegeben, wohingegen die den Datentransfer vorgeschalteteEinschwingzeit eliminiert ist. Anders ausgedrückt werden die Funktionseinheitenin einem dem eigentlichen Auslesen vorgelagerten Verfahrensabschnittin einen Gleichgewichtszustand gebracht, ausgehend von welchem daseigentliche Auslesen dann unverzögerterfolgen kann.Oneimportant aspect of the invention is to be seen in that settling timesof functional units in a data path of a circuit arrangementwith a plurality of functional units, in particular sensor elementsa sensor array, by means of a suitable array architecturebe clearly hidden and thus the possible readout speedof the sensor array increasesbecomes. One laterto be read sensor element is selected early, sothat this will complete transient phenomena until the beginning of its readoutcan and this preferably at the beginning of its reading alreadyhas completed. The readout time of a sensor element is thenonly by the actualData transfer time given, whereas upstream of the data transferSettling time is eliminated. In other words, the functional unitsin a process section preceding the actual readoutbrought into an equilibrium state, starting from which theactual reading then without delaycan be done.
[0022] Eineder Erfindung zugrundeliegende grundsätzliche Idee bei der Ausgestaltungder Schaltkreis-Anordnung als Sensor-Anordnung besteht darin, die Pixel-Frequencyzu erhöhen,indem Einschwingvorgänge zeitlicheffektiv versteckt werden.Aunderlying the invention fundamental idea in the embodimentThe circuit arrangement as a sensor arrangement is the pixel frequencyto increase,by transient processes in timebe hidden effectively.
[0023] Dasim Stand der Technik auftretende Problem einer zu geringen Auslesegeschwindigkeitist somit gelöstoder zumindest stark reduziert.TheIn the prior art occurring problem of too low readout speedis thus solvedor at least greatly reduced.
[0024] Vorzugsweisewird die folgende Signaltransfer-Strategie implementiert: 1) Der sequentielle Signaltransfervorgang (z.B.Auslesen) zwischen den Funktionseinheiten (z.B. Sensor- Felder) und der Signaleinheitder Schaltkreis-Anordnung (z.B. Sensor-Anordnung) ist nicht wahlfrei, sonderndefiniert festgelegt (zum Beispiel entsprechend ansteigender Adressen,zeilenweise). 2) Funktionseinheiten, die gemäß dem Stand der Technik ineiner einzigen Signalleitung (z.B. Spaltenleitung) realisiert sind,werden in zwei oder mehr neuen Sub-Signalleitungen (z.B. Sub-Spaltenleitungen)realisiert. Solche Sub-Signalleitungen werden zu Signalleitungsgruppenzusammengefasst. 3) Es werden simultan zwei oder mehr Ansteuerleitungen (z.B.Zeilenleitungen) ausgewählt(z.B. mittels eines Zeilendecoders) bzw. zu einer Ansteuerleitungsgruppezusammengefasst. Anders ausgedrücktwerden gleichzeitig ausgewählteAnsteuerleitungen zu Ansteuerleitungsgruppen zusammengefasst. EineausgewählteAnsteuerleitung (z.B. Zeilenleitung) kann exklusiv mit Funktionseinheiteneiner Sub-Signalleitung gekoppelt werden. Zu einem bestimmten Zeitpunktwird jeweils eine bestimmte Funktionseinheit ausgelesen, die sowohleiner ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe als auch einer ausgewählten Signalleitungsgruppezugeordnet ist. Solche als Sensor-Elemente realisierte Funktionseinheiten,die in nachfolgenden Zyklen zum Auslesen vorgesehen sind, und sowohleiner ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe als auch einer nicht ausgewählten Signalleitungsgruppeangehören,werden mit einer zugehörigenPuffereinheit gekoppelt, so dass diese bereits Einschwingvorgänge absolvierenkönnen,vorzugsweise übereine Mehrzahl von Signaltransferzyklen (z.B. Auslesezyklen) vorgeschalteterFunktionseinheiten (z.B. Sensor-Elemente) hinweg. 4) Es wird ein zusätzlicherPredecoder im Auslesepfad mit nachgeschalteten Puffern bereitgestellt. Preferably, the following signal transfer strategy is implemented: 1) The sequential signal transfer process (eg readout) between the functional units (eg sensor fields) and the signal unit of the circuit arrangement (eg sensor arrangement) is not optional, but defines defined (for example correspondingly increasing addresses, row by row). 2) Functional units realized according to the prior art in a single signal line (eg column line) are realized in two or more new sub-signal lines (eg sub-column lines). Such sub-signal lines are combined into signal line groups. 3) Two or more control lines (eg row lines) are selected simultaneously (eg by means of a row decoder) or grouped together to form a control line group. In other words, selected control lines are simultaneously combined into control line groups. A selected drive line (eg, row line) may be exclusively coupled to functional units of a sub-signal line. At a certain point in time, a particular functional unit is read in each case, which is assigned both to a selected control line group and to a selected signal line group. Such realized as sensor elements functional units, which are provided in subsequent cycles for reading, and both a selected Ansteuerleitungsgruppe and a non-selected signal line group belong ge with an associated buffer unit ge coupled, so that they can already complete transient processes, preferably over a plurality of signal transfer cycles (eg readout cycles) upstream functional units (eg sensor elements) away. 4) An additional predecoder is provided in the read path with downstream buffers.
[0025] Sensoren,die zu einer der zumindest zwei ausgewählten Ansteuerleitungen (Zeilenleitungen)gehören,sind dann entweder mit dem vollständigen Datenpfad oder mit einerPuffereinheit gekoppelt. Mit anderen Worten können solche Sensoren der ausgewählten Ansteuerleitungen,die zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade nicht ausgelesen werden,in dieser Periode einschwingen. Der hieraus resultierende Zeitgewinnführt zu einererhöhtenPixel-Frequency und somit Frame-Frequency und ermöglicht einschnelleres Auslesen der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung.sensorsto one of the at least two selected control lines (row lines)belong,are then either with the full data path or with aCoupled buffer unit. In other words, such sensors of the selected drive lines,that are not being read at any given time,settle in this period. The resulting time gainleads to aincreasedPixel frequency and thus frame frequency and allows onefaster readout of the circuit arrangement according to the invention.
[0026] BevorzugteWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.preferredFurther developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
[0027] JedeAnsteuerleitungsgruppe weist vorzugsweise genau zwei Ansteuerleitungenauf. Ferner weist jede Signalleitungsgruppe vorzugsweise genau zweiSignalleitungen auf.eachAnsteuerleitungsgruppe preferably has exactly two control lineson. Furthermore, each signal line group preferably has exactly twoSignal lines on.
[0028] DieSchaltkreis-Anordnung ist vorzugsweise als monolithisch integrierteSchaltkreis-Anordnung eingerichtet. Ist die Schaltkreis-Anordnungmonolithisch integriert vorgesehen, insbesondere in einem Halbleiter-Substrat(z.B. Silizium-Wafer,Silizium-Chip) gebildet, ist eine miniaturisierte Realisierung derSchaltkreis-Anordnung möglich.Mit den ausgereiften Prozessen im Rahmen der Silizium-Mikroelektronikist ein technologisch gut handhabbares Herstellen der Schaltkreis-Anordnungmöglich.Bei einer integrierten Realisierung der Schaltkreis-Anordnung sindferner Signalwege kurz und somit die erreichbaren Auslesezeitengering. Ferner ist aufgrund der im Mikrometerbereich und darunterdimensionierbaren Funktionseinheiten eine hervorragende räumlicheAuflösungmöglich.TheCircuit arrangement is preferably integrated as monolithicCircuit arrangement established. Is the circuit arrangementprovided monolithically integrated, in particular in a semiconductor substrate(e.g., silicon wafers,Silicon chip) is a miniaturized realization of theCircuit arrangement possible.With mature processes in the context of silicon microelectronicsis a technologically easy to handle manufacturing the circuit arrangementpossible.In an integrated realization of the circuit arrangement arefurthermore short signal paths and thus the readout times that can be achievedlow. Furthermore, due to the micrometer range and belowdimensionable functional units an excellent spatialresolutionpossible.
[0029] DieFunktionseinheiten könnenSensor-Felder sein und derart eingerichtet sein, dass mittels desSignaltransfers zwischen der jeweils ausgewählten Funktionseinheit undder Signaleinheit ein Sensorsignal der als Sensor-Feld ausgestaltetenausgewähltenFunktionseinheit auslesbar ist.TheFunction units canBe sensor fields and be set up so that by means ofSignal transfers between the selected functional unit andthe signal unit, a sensor signal designed as a sensor fieldchosenFunction unit is readable.
[0030] Gemäß dieserAusgestaltung wird die Schaltkreis-Anordnung als Sensor-Anordnungausgeführt.Bei dieser sind eine Mehrzahl von Sensor-Feldern vorzugsweise matrixförmig angeordnet,wobei Sensorsignale der Sensor-Felder gemäß der erfindungsgemäßen Architekturausgelesen werden, was wegen dem Eliminieren bzw. Verringern vonEinschwingvorgängenzu einer beschleunigten Auslesbarkeit führt. Somit kann die zeitlicheAuflösungder als Sensor-Anordnung realisierten Schaltkreis-Anordnung verbessertwerden.According to thisEmbodiment, the circuit arrangement as a sensor arrangementexecuted.In this case, a plurality of sensor fields are preferably arranged in matrix form,wherein sensor signals of the sensor fields according to the architecture of the inventionwhich is because of eliminating or decreasingtransientsleads to an accelerated readability. Thus, the temporalresolutionthe realized as a sensor arrangement circuit arrangement improvedbecome.
[0031] Vorzugsweiseist die Schaltkreis-Anordnung als Biosensor-Anordnung realisiert. Zum Beispiel können aufder Oberflächeder Biosensor-Anordnung eine Mehrzahl von Nervenzellen aufgewachsenwerden, und die elektrischen Impulse der Nervenzellen biosensorischdetektiert werden. Alternativ könnenauf den Sensor-Feldern der als Biosensor-Anordnung ausgestaltetenSchaltkreis-Anordnung Fängermoleküle immobilisiertwerden, die mit in einem zu untersuchenden Analyten befindlichenmakromolekularen Biopolymeren hybridisieren können. Hybridisierungsereignissekönnendann mittels eines Sensorsignals zum Beispiel elektrisch und/oder optischnachgewiesen werden. Eine solche Biosensor-Anordnung ist insbesondereim Bereich des High-Throughput-Screening vorteilhaft.Preferablythe circuit arrangement is realized as a biosensor arrangement. For example, you canthe surfacethe biosensor array grew a plurality of nerve cellsand the electrical impulses of nerve cells are biosensorybe detected. Alternatively you canon the sensor fields of the designed as a biosensor arrangementCircuit arrangement Catcher molecules immobilizedwhich are located in an analyte to be examinedhybridize macromolecular biopolymers. hybridization eventscanthen by means of a sensor signal, for example, electrically and / or opticallybe detected. Such a biosensor arrangement is in particularadvantageous in the area of high-throughput screening.
[0032] DieFunktionseinheiten könnenSpeicherzellen sein und derart eingerichtet sein, dass mittels desSignaltransfers zwischen der jeweils ausgewählten Funktionseinheit undder Signaleinheit ein Informationssignal der als Speicherzelle ausgestaltetenausgewähltenFunktionseinheit auslesbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist jedeFunktionseinheit eine Speicherzelle, beispielsweise eine DRAM-Speicherzelleoder eine EPROM-Speicherzelle. Beim Auslesen des Speicherinhaltsaus den Speicherzellen führenEinschwingvorgängeder einzelnen Speicherzellen ebenfalls zu einer Erhöhung derAuslesezeit und somit zu verschlechterten Zugriffszeiten. Erfindungsgemäß ist dieAuslesezeit erhöhtund die Zugriffszeit reduziert, indem Einschwingvorgänge vordem eigentlichen Auslesevorgang durchgeführt werden und die einzelnenSpeicherzellen zu Beginn eines Auslesezyklus bereits in einem zumAuslesen bereiten Zustand befindlich sind, das heißt in einem oderzumindest nahe einem Gleichgewichtszustand.TheFunction units canBe memory cells and be set up so that by means ofSignal transfers between the selected functional unit andthe signal unit an information signal designed as a memory cellchosenFunction unit is readable. In this embodiment, eachFunction unit, a memory cell, such as a DRAM memory cellor an EPROM memory cell. When reading the memory contentslead out of the memory cellstransientsthe individual memory cells also increase theReadout time and thus to poor access times. According to the inventionReadout time increasedand the access time is reduced by introducing transientsthe actual readout process and the individualMemory cells at the beginning of a read cycle already in a forReading ready state are located, that is in one orat least near a state of equilibrium.
[0033] Esist ferner anzumerken, dass bei einer Ausgestaltung der Schaltkreis-Anordnungals Speicherzellen-Anordnung auch das Programmieren der Speicherzellenin beschleunigter Weise durchgeführtwerden kann, d.h. ein Signaltransfer von einer Steuereinheit hinzu den Speicherzellen, da auch Einschwingvorgänge beim Programmieren derSpeicherzellen effektiv ausgeschaltet oder reduziert werden können, indemdie Einschwingvorgängevor dem eigentlichen Speichern ohne Beeinflussung der Funktionalität der sonstigenProgrammierung absolviert werden.It should also be noted that in an embodiment of the circuit arrangement as a memory cell arrangement and the programming of the memory cells can be performed in an accelerated manner, ie a signal transfer from a control unit to the memory cells, as well as transients in programming the memory cells effectively off or can be reduced by the one oscillations before the actual saving without affecting the functionality of the other programming be completed.
[0034] DieFunktionseinheiten könnenalternativ Wiedergabefelder sein und derart eingerichtet sein, dassmittels des Signaltransfers zwischen der jeweils ausgewählten Funktionseinheitund der Signaleinheit ein wiederzugebendes Signal der als Wiedergabefeldausgestalteten ausgewähltenFunktionseinheit bereitgestellt wird.TheFunction units canalternatively be playback fields and be set up such thatby means of the signal transfer between the respectively selected functional unitand the signal unit to be reproduced signal as the playback fieldselectedFunction unit is provided.
[0035] Beidieser Ausgestaltung der Funktionseinheiten als Wiedergabefelderist die Schaltkreis-Anordnung beispielsweise eine Anzeigevorrichtung,zum Beispiel eine LCD-Vorrichtung oder eine andere Anzeigevorrichtungmit Pixelelementen. Das Wiedergeben von optisch wahrnehmbarer odersonstiger Information auf der Schaltkreis-Anordnung kann mittelsdes erfindungsgemäßen Prinzipsbeschleunigt vorgenommen werden, so dass die Frequenz, mit der neueBilder auf der Anzeigeeinheit aufgebaut werden, erhöht wird.atthis embodiment of the functional units as playback fieldsFor example, if the circuit arrangement is a display device,for example, an LCD device or other display devicewith pixel elements. Playing of visually perceptible orother information on the circuit arrangement can by means ofthe principle of the inventionbe made accelerated, so that the frequency, with the newImages are built on the display unit, is increased.
[0036] Somitkann die Schaltkreis-Anordnung als Anzeige-Anordnung eingerichtetsein.ConsequentlyFor example, the circuit arrangement can be set up as a display arrangementbe.
[0037] Fernerkann die Schaltkreis-Anordnung eine Verstärkereinheit aufweisen, diezum Verstärkeneines von der ausgewähltenFunktionseinheit der Signaleinheit bereitgestellten Signals eingerichtetist. Insbesondere bei einer Ausführungder Schaltkreis-Anordnung fürbiosensorische Anwendungen sind die erhaltenen Signale häufig vonsehr kleiner Amplitude und werden vorzugsweise verstärkt, bevorsie einer externen Weiterverarbeitungselektronik bereitgestelltwerden.FurtherFor example, the circuit arrangement may comprise an amplifier unit whichto amplifyone of the selectedFunction unit of the signal unit provided signal setis. In particular, in one embodimentthe circuit arrangement forbiosensing applications are often the signals obtained fromvery small amplitude and are preferably amplified beforethey provided an external processing electronicsbecome.
[0038] DieSchaltkreis-Anordnung kann einen Weiterverarbeitungs-Teilschaltkreis zumVerarbeiten eines zu transferierenden Signals aufweisen, welcherWeiterverarbeitungs-Teilschaltkreiszumindest teilweise in einer jeweiligen Puffereinheit einer jeweiligenSignalleitungsgruppe enthalten sein kann. Gemäß dieser Ausgestaltung kannein Teil der Komponenten (z.B. Verstärker, Komparator, Analog-Digital- Wandler, Referenzstromquelleetc.) einer Peripherie-Elektronikin jeder der Puffereinheiten (oder einem Teil davon) integriertwerden. Dies hat den Vorteil, dass beim Einschwingen einer Funktionseinheitdiese mit den in der Puffereinheit enthaltenden Komponenten desWeiterverarbeitungs-Teilschaltkreis bereits gekoppelt ist, so dassauch die Einschwingzeit dieser Komponenten dem eigentlichen Signaltransferzeitlich vorgelagert werden kann. Dies führt zu einer zusätzlichenErhöhungder Ausleserate.TheCircuit arrangement may include a further processing subcircuit forProcessing a signal to be transferred, whichNext processing subcircuitat least partially in a respective buffer unit of a respective oneSignal line group may be included. According to this embodimenta portion of the components (e.g., amplifier, comparator, analog-to-digital converter, reference current sourceetc.) of peripheral electronicsintegrated into each of the buffer units (or a part thereof)become. This has the advantage that when settling a functional unitthese with the components contained in the buffer unit of theFurther processing subcircuit is already coupled, so thatalso the settling time of these components the actual signal transfercan be advanced in time. This leads to an additionalincreasethe readout rate.
[0039] Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiterennäher erläutert.embodimentsThe invention is illustrated in the figures and will be discussed belowexplained in more detail.
[0040] Eszeigen:Itdemonstrate:
[0041] 1A eineSensor-Anordnung gemäß dem Standder Technik, 1A a sensor arrangement according to the prior art,
[0042] 1B eineandere Sensor-Anordnung gemäß dem Standder Technik, 1B another sensor arrangement according to the prior art,
[0043] 2A, 2B schematischeDarstellungen, anhand welcher ein Aspekt der Erfindung erläutert wird, 2A . 2 B schematic representations by means of which an aspect of the invention is explained,
[0044] 3A eineSensor-Anordnung gemäß einemersten Ausführungsbeispielder Erfindung in einem ersten Betriebszustand, 3A a sensor arrangement according to a first embodiment of the invention in a first operating state,
[0045] 3B dieSensor-Anordnung gemäß dem erstenAusführungsbeispielder Erfindung in einem zweiten Betriebszustand, 3B the sensor arrangement according to the first embodiment of the invention in a second operating state,
[0046] 4 eineDetailansicht einer Signaleinheit der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnunggemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung, 4 a detailed view of a signal unit of the circuit arrangement according to the invention according to an embodiment of the invention,
[0047] 5 und 6 schematischeDarstellungen, anhand welcher das erfindungsgemäße Auslesen von Sensor-Elementenerläutertwird, 5 and 6 schematic representations by means of which the readout of sensor elements according to the invention is explained,
[0048] 7 eineschematische Ansicht einer als Biosensor-Anordnung ausgestalteten Schaltkreis-Anordnunggemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder Erfindung, 7 a schematic view of a designed as a biosensor arrangement circuit arrangement according to a second embodiment of the invention,
[0049] 8 eineSensor-Anordnung gemäß einemdritten Ausführungsbeispielder Erfindung, 8th a sensor arrangement according to a third embodiment of the invention,
[0050] 9 eineSensor-Anordnung gemäß einemvierten Ausführungsbeispielder Erfindung, 9 a sensor arrangement according to a fourth embodiment of the invention,
[0051] 10 eineSensor-Anordnung gemäß einemfünftenAusführungsbeispielder Erfindung. 10 a sensor arrangement according to a fifth embodiment of the invention.
[0052] Gleicheoder ähnlicheKomponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffernversehen.Sameor similarComponents in different figures are given the same reference numeralsMistake.
[0053] DieDarstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.TheRepresentations in the figures are schematic and not to scale.
[0054] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 2A, 2B eineGrundidee der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnungbeschrieben.In the following, reference is made to 2A . 2 B a basic idea of the circuit arrangement according to the invention described.
[0055] In 2A istdas Prinzip des Auslesens von Sensor-Elementen einer Sensor-Anordnunggemäß dem Standder Technik schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine Spaltenleitung 104 miteiner Mehrzahl von Sensor-Elementen 102 und einem ausgewähltem Sensor-Element 102a.Ferner sind Zeilenleitungen 103 gezeigt. Das ausgewählte Sensor-Element 102a istin einem Kreuzungsbereich einer ausgewählten Zeilenleitung 103 undder ausgewähltenSpaltenleitung 104 angeordnet, wobei ein Sensorsignal desausgewähltenSensor-Elements 102a an den Spaltendecoder 106 bereitgestelltwird. wird das Sensor-Element 102a ausgewählt, so mussvor dem eigentlichen Ausleseprozess, d.h. der Signalübertragungan Spaltendecoder 106, das ausgewählte Sensor-Element 102a Einschwingvorgänge absolvieren,bis es in einen fürdas Auslesen ausreichend stabilen Zustand gebracht ist. Deshalbist die Pixel-Frequencygering und das Auslesen langsam.In 2A the principle of reading out sensor elements of a sensor arrangement according to the prior art is shown schematically. Shown is a column line 104 with a plurality of sensor elements 102 and a selected sensor element 102 , Further, row wirings 103 shown. The selected sensor element 102 is in a crossing area of a selected row line 103 and the selected column line 104 arranged, wherein a sensor signal of the selected sensor element 102 to the column decoder 106 provided. becomes the sensor element 102 selected, so must before the actual readout process, ie the signal transmission to column decoder 106 , the selected sensor element 102 Complete transient events until it has reached a sufficiently stable state for readout. Therefore, the pixel frequency is low and reading is slow.
[0056] In 2B istdie erfindungsgemäße Realisierungschematisch dargestellt. Es sind eine Mehrzahl von Sensor-Elementen 200 gezeigt,wobei jedes Sensor-Element 200 mit einer zugehörigen Zeilenleitung 201 und einerzugehörigenSpaltenleitung 202 gekoppelt ist. Erfindungsgemäß wird nunnicht, wie in 2A, eine einzige Zeilenleitungausgewählt,sondern zwei Zeilenleitungen 201 (auch Ansteuerleitungengenannt) einer ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 203. Ferner wird im Unterschiedzu 2A gemäß 2B nichteine einzige Spaltenleitung 202 ausgewählt, sondern zwei einer ausgewählten Signalleitungsgruppe 204 zugeordnete Spaltenleitungen 202 (auchSignalleitungen genannt).In 2 B the implementation according to the invention is shown schematically. There are a plurality of sensor elements 200 shown, each sensor element 200 with an associated row line 201 and an associated column line 202 is coupled. According to the invention will not now, as in 2A , a single row line selected, but two row lines 201 (also called control lines) of a selected Ansteuerleitungsgruppe 203 , Furthermore, unlike 2A according to 2 B not a single column line 202 but two of a selected signal line group 204 associated column lines 202 (also called signal lines).
[0057] EinausgewähltesSensor-Element 200a steht zum baldigen Auslesen an. Dieseszum baldigen Auslesen anstehende ausgewählte Sensor-Element 200a gehört sowohlzu der ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 203 als auch zu der ausgewählten Signalleitungsgruppe 204.Ein Schalter-Element 207 eines Predecoders 205 istderart geschaltet, dass das zum baldigen Auslesen ausgewählte Sensor-Element 200a miteiner Puffereinheit 206 gekoppelt ist. Somit hat in demin 2B gezeigten Betriebszustand das ausgewählte Sensor-Feld 200a bereitsmit Einschwingvorgängenbegonnen, bevor der eigentliche Ausleseprozess stattfindet. Wirddie ausgewählte Ansteuerleitungsgruppe 203 unddie ausgewählteSignalleitungsgruppe 204 derart justiert und die in 2B nichtgezeigte Peripherie-Elektronik derart geschaltet, dass nunmehr dasausgewählte undeingeschwungene Sensor-Element 200a sein Sensorsignal zumAuslesen an die Peripherie-Elektronik freigebensoll, so ist fürdieses tatsächlicheAuslesen eine gegenüber 2A umdie Einschwingzeit verkürzte Auslesezeiterreicht. Somit ist es gemäß 2B ermöglicht,aufgrund der erhöhtenPixel-Frequency die Sensor-Elemente 200 beschleunigtauszulesen.A selected sensor element 200a is ready for reading soon. This selected sensor element for reading out soon 200a belongs to both the selected control line group 203 as well as the selected signal line group 204 , A switch element 207 a predecoder 205 is switched such that the selected for immediate reading sensor element 200a with a buffer unit 206 is coupled. Thus, in the in 2 B shown operating state, the selected sensor field 200a already started with transient processes before the actual readout process takes place. Will be the selected control line group 203 and the selected signal line group 204 adjusted in such a way and in 2 B Not shown peripheral electronics switched so that now the selected and settled sensor element 200a its sensor signal to read to read out to the peripheral electronics, so is for this actual reading one opposite 2A readout time shortened by the settling time. Thus it is according to 2 B allows, due to the increased pixel frequency, the sensor elements 200 accelerated read out.
[0058] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 3A eineSensor-Anordnung 300 gemäß einemersten Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben, wobei die Sensor-Anordnung 300 in 3A ineinem ersten Betriebszustand gezeigt ist.In the following, reference is made to 3A a sensor arrangement 300 according to a first embodiment of the invention, wherein the sensor arrangement 300 in 3A is shown in a first operating state.
[0059] DieSensor-Anordnung 300 ist in einem Silizium-Substrat 301 monolithischintegriert. Die Sensor-Anordnung 300 weist eine Mehrzahlvon auf dem Silizium-Substrat 301 angeordneten Sensor-Elementen 302 auf.Ferner sind eine Mehrzahl von Ansteuerleitungsgruppen vorgesehen,wobei jede Ansteuerleitungsgruppe mindestens zwei von einer Mehrzahlvon Ansteuerleitungen 303 (gemäß 3A Zeilenleitungen)aufweist, von denen jede mit vier der Sensor-Elemente 302 gekoppeltist. Ferner sind eine Mehrzahl von Signalleitungsgruppen bereitgestellt,wobei jede Signalleitungsgruppe zwei Signalleitungen 305 (gemäß 3A Spaltenleitungen)aufweist, von denen jede mit zwei der Sensor-Elemente 302 gekoppeltist. Fürjede Signalleitungsgruppe ist eine zugeordnete Puffereinheit 307 vorgesehen.Ferner ist eine mit den Ansteuerleitungsgruppen gekoppelte Ansteuereinheit 308 gezeigt,die derart eingerichtet ist, dass mittels eines Ansteuersignalsan den Ansteuerleitungen 303 einer auszuwählendenAnsteuerleitungsgruppe 304 die mit den Ansteuerleitungen 303 derausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 304 gekoppelten Sensor-Elemente 302 mitden zugehörigenSignalleitungen 305 gekoppelt werden (wie in den vergrößerten Darstellungenvon 1A gezeigt). Darüber hinaus enthält die Sensor-Anordnung 300 einemit den Signalleitungen 305 gekoppelte Signaleinheit 309.Die Signaleinheit 309 ist derart eingerichtet, dass siejeweils genau eine der Signalleitungsgruppen 306 auswählt derart,dass von denjenigen Sensor-Elementen 302, die sowohl derausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 304 als auch der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppe 306 angehören, jeweilsgenau ein ausleseausgewähltesSensor-Element 302b zum Signaltransfer zwischen diesemausleseausgewähltenSensor-Element 302b undder Signaleinheit 309 ausgewählt wird. Ferner ist die Signaleinheit 309 derarteingerichtet, dass sie von denjenigen Sensor-Elementen 302,die sowohl der ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 304 als auch einer nicht ausgewählten Signalleitungsgruppeangehören,jeweils genau ein einschwingausgewähltes Sensor-Element 302a mitder zugehörigenPuffereinheit 307 koppelt, womit ein Einschwingen dieseseinschwingausgewähltenSensor-Elements 302a ermöglicht ist.The sensor arrangement 300 is in a silicon substrate 301 integrated monolithically. The sensor arrangement 300 has a plurality of on the silicon substrate 301 arranged sensor elements 302 on. Furthermore, a plurality of drive line groups are provided, wherein each drive line group at least two of a plurality of drive lines 303 (according to 3A Row lines), each of which with four of the sensor elements 302 is coupled. Further, a plurality of signal line groups are provided, each signal line group having two signal lines 305 (according to 3A Column lines), each of which is connected to two of the sensor elements 302 is coupled. For each signal line group is an associated buffer unit 307 intended. Furthermore, a drive unit coupled to the drive line groups is provided 308 shown, which is arranged such that by means of a drive signal to the Ansteuerleitungen 303 a control line group to be selected 304 the with the control lines 303 the selected control group 304 coupled sensor elements 302 with the associated signal lines 305 be coupled (as in the enlarged representations of 1A shown). In addition, the sensor assembly contains 300 one with the signal lines 305 coupled signal unit 309 , The signal unit 309 is arranged so that they each exactly one of the signal line groups 306 selects such that of those sensor elements 302 belonging to both the selected control group 304 as well as the selected control line group 306 each, exactly one read-out selected sensor element 302b for signal transfer between this readout selected sensor element 302b and the signal unit 309 is selected. Furthermore, the signal unit 309 set up so that they are from those sensor elements 302 belonging to both the selected control group 304 as well as a non-selected signal line group, in each case exactly one transiently selected sensor element 302a with the associated buffer unit 307 coupled, bringing a settling of this transient selected sensor element 302a is possible.
[0060] Mittelseines Adress-Generators 314 werden der Signaleinheit 309 undder Ansteuereinheit 308 Ansteuersignale zum Adressierender Sensor-Elemente 302 bereitgestellt.By means of an address generator 314 become the signal unit 309 and the drive unit 308 Control signals for addressing the sensor elements 302 provided.
[0061] DieSignaleinheit 309 ist gebildet aus einem Predecoder 310 mitersten Schalter-Elementen 311, den Puffereinheiten 307 undden Signaldecoder 312. Dem Signaldecoder 312 nachgeschaltetist eine Peripherie-Elektronik 313, die zum Nachverstärken einesaus einem ausleseausgewähltenSensor-Element 302b ausgelesenenSensorsignals eingerichtet ist.The signal unit 309 is formed from a Predecoder 310 with first switch elements 311 , the buffer units 307 and the signal decoder 312 , The signal decoder 312 Downstream is a peripheral electronics 313 for amplifying a selected from a read sensor element 302b read sensor signal is set up.
[0062] ImWeiteren wird die Funktionalitätder Sensor-Anordnung 300 näher beschrieben. Die Sensor-Anordnung 300 istein 4×4Sensor-Array, wobei in 3A ein erster Betriebszustandder Sensor-Anordnung 300 gezeigt ist. Die von der Ansteuereinheit 308,die auch als Zeilendecoder bezeichnet werden kann, angesprochenenZeilenleitungen 303 sind jene, die der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppe 304 zugeordnetsind. Das aktuell ausgelesene Sensor-Element wird als das ausleseausgewählte Sensor-Element 302b bezeichnet.In dem in 3A gezeigten Betriebszustandwerden die Sensor-Elemente 302 der gemäß 3A oberenausgewähltenZeilenleitung 303 der Reihe nach ausgelesen. Nach dem Endejedes Auslesevorgangs, der den Beginn des Auslesevorgangs des Sensorsignalsdes nachfolgenden Sensor-Elements entspricht, werden die entsprechendenSchalter-Elemente 311 des Predecoders 310 umgeschaltet.Als Ergebnis davon wird ein Sensor-Element der gemäß 3A unterenausgewähltenAnsteuerleitung 303 an den zugehörigen Puffer 307 geschaltetund kann mit dem Einschwingen beginnen. Gemäß 3A sinddiejenigen Sensor-Elemente, die bereits mit dem Einschwingen begonnenhaben und in demnächstanstehenden Auslesezyklen zum Auslesen anstehen, als einschwingausgewählte Sensor-Elemente 302a bezeichnet.Die Ziffern in den einschwingausgewählten Sensor-Elementen 302a in 3A symbolisierendie Zeit in Einheiten der inversen Pixel-Frequenz, die das jeweiligeeinschwingausgewählteSensor-Element 302a bereits eingeschwungen ist. Das anden Datenpfad 311-307-315-313 angeschlossene ausleseausgewählte Sensor-Element 302b hathierbei die größte Zeitperiodezum Einschwingen zur Verfügunggehabt (vier Zeiteinheiten). Das nächste zum Auslesen anstehendeSensor-Element hat entsprechend die zweitgrößte Zeitperiode beim Einschwingenverbracht, nämlich dreiZeiteinheiten. Das zuletzt auszulesende einschwingausgewählte Sensor-Element 302a istzu diesem Zeitpunkt fürdie Dauer einer inversen Pixel-Frequenz eingeschwungen. Sind alleSensor-Elemente der oberen ausgewählten Ansteuerleitung 303 ausgelesen,werden als nächstesdie Sensor-Elemente der gemäß 3A unterenausgewähltenAnsteuerleitung 303 der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppe 304 ausgelesen.Außerdemwird die bisher obere ausgewählteAnsteuerleitung 303 deselektiert und dafür eine zusätzlicheneue Ansteuerleitung 304 mittels der Ansteuereinheit 308 angesprochen.In the following, the functionality of the sensor arrangement 300 described in more detail. The sensor arrangement 300 is a 4 × 4 sensor array, with in 3A a first operating state of the sensor arrangement 300 is shown. The from the control unit 308 , which may also be referred to as a row decoder, addressed row wirings 303 are those of the selected control group 304 assigned. The currently read sensor element is referred to as the readout selected sensor element 302b designated. In the in 3A shown operating state are the sensor elements 302 according to 3A top selected row line 303 read out in order. After the end of each read operation, which corresponds to the beginning of the read operation of the sensor signal of the subsequent sensor element, the corresponding switch elements 311 of the Predecoder 310 switched. As a result, a sensor element according to 3A lower selected control line 303 to the associated buffer 307 switched and can start with the settling. According to 3A For example, those sensor elements that have already started to settle and are about to be read in the next read-out cycles are tuned-in sensor elements 302a designated. The digits in the transient selected sensor elements 302a in 3A symbolize the time in units of the inverse pixel frequency that the respective transient selected sensor element 302a has already settled. The read-selected sensor element connected to data path 311-307-315-313 302b has had the largest time period to settle (four time units). The next sensor element to be read out has correspondingly spent the second largest time period during settling, namely three time units. The last selected transient selected sensor element 302a is steady at this time for the duration of an inverse pixel frequency. Are all sensor elements of the upper selected control line 303 read out next, the sensor elements according to 3A lower selected control line 303 the selected control group 304 read. In addition, the previously selected upper control line 303 deselected and for an additional new control line 304 by means of the drive unit 308 addressed.
[0063] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 3B einzweiter Betriebszustand der in 3A gezeigten Sensor-Anordnung 300 beschrieben.In the following, reference is made to 3B a second operating state of in 3A shown sensor arrangement 300 described.
[0064] Indem zweiten Betriebszustand gemäß 3B sindweiterhin die gleichen Ansteuerleitungen 303 und somitdie gleiche Ansteuerleitungsgruppe 304 ausgewählt wiegemäß 3A.Allerdings ist nunmehr das Paar von Signalleitungen 305,das der nunmehr ausgewähltenSignalleitungsgruppe 306 zugeordnet ist, gemäß 3B umeine Spalte nach rechts verschoben. Gemäß dem Betriebszustand von 3B wirdnunmehr das Sensorsignal des nunmehr ausleseausgewählten Sensor-Elements 302b ausgelesen,das gemäß dem Betriebszustandvon 3A das einschwingausgewählte Sensor-Element 302a war,das zum Betriebszustand von 3A bereitsfür dreiZeiteinheiten eingeschwungen war. Ferner ist nun dasjenige Sensor-Elementder Sensor-Elemente 302, das gemäß 3A inderselben Ansteuerleitung wie das in 3A mitder Zeiteinheit "1" gekennzeichneteeinschwingausgewählteSensor-Element 302a um eine Position nach rechts versetztbefindlich ist, nunmehr ebenfalls zum Einschwingen ausgewählt.In the second operating state according to 3B are still the same control lines 303 and thus the same control line group 304 selected as per 3A , However, now is the pair of signal lines 305 , the now selected signal line group 306 is assigned according to 3B shifted one column to the right. According to the operating condition of 3B now becomes the sensor signal of the now read-selected sensor element 302b read out according to the operating state of 3A the transient selected sensor element 302a that was to the operating condition of 3A had already settled for three time units. Furthermore, now that sensor element of the sensor elements 302 , according to 3A in the same control line as the one in 3A with the time unit "1" characterized singled-selected sensor element 302a is offset by one position to the right, now also selected to settle.
[0065] Anschaulichwerden, wie beim Übergangin 3A nach 3B gezeigt,die einschwingausgewähltenbeziehungsweise ausleseausgewähltenSensor-Elemente 302a, 302b sukzessive von linksnach rechts verschoben. Nachdem ein solcher Verschiebezyklus abgelaufenist, wird ein neues Paar von Ansteuerleitungen 303 zumBilden der ausgewähltenAnsteuerleitungsgruppe 304 ausgewählt.Be clear, as in the transition in 3A to 3B shown the transient selected or selected sensor elements 302a . 302b successively moved from left to right. After such a shift cycle has expired, a new pair of drive line becomes gene 303 for forming the selected drive line group 304 selected.
[0066] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 4 eine Detailansichteiner schaltungstechnischen Ausgestaltung der Signaleinheit 309 beschrieben.In the following, reference is made to 4 a detailed view of a circuit design of the signal unit 309 described.
[0067] Für jede Gruppevon zwei Signalleitungen 305 ist in der Signaleinheit 309 einFunktionsblock 400 vorgesehen. Die Funktionsblöcke 400 sindjeweils im Wesentlichen baugleich, so dass nur für das gemäß 4 linkePaar von Signalleitungen 305 der detaillierte Aufbau desFunktionsblocks 400 beschrieben wird.For each group of two signal lines 305 is in the signal unit 309 a functional block 400 intended. The functional blocks 400 are each essentially identical, so that only for the according 4 left pair of signal lines 305 the detailed structure of the function block 400 is described.
[0068] Dasdem Funktionsblock 400 zugeordnete Paar von Signalleitungen 305 istaus einer ersten Signalleitung 401a und einer zweiten Signalleitung 401b gebildet.Die erste Signalleitung 401a ist mit einem ersten Source-/Drain-Bereicheines ersten Schalt-Transistors 402 gekoppelt. Der zweiteSource-/Drain-Bereich des ersten Schalt-Transistors 402 istmit einem ersten Source-/Drain-Bereich eines zweiten Schalt-Transistors 403 gekoppelt,dessen zweiter Source-/Drain-Anschlussmit der zweiten Signalleitung 401b gekoppelt ist. Der zweiteSource-/Drain-Bereich des ersten Schalt-Transistors 402 und der ersteSource-/Drain-Bereich des zweiten Schalt-Transistors 403 sindmit einem Eingang des den Signalleitungen 401a, 401b zugeordnetenPuffers 307 gekoppelt. Der Ausgang des Puffers 307 istmit einem ersten Source-/Drain-Bereich eines dritten Schalt-Transistors 404 gekoppelt.Der zweite Source-/Drain-Bereich des dritten Schalt-Transistors 404 istmit der Peripherie-Elektronik 313 gekoppelt, die in 4 nurschematisch angedeutet ist.That the function block 400 associated pair of signal lines 305 is from a first signal line 401 and a second signal line 401b educated. The first signal line 401 is connected to a first source / drain region of a first switching transistor 402 coupled. The second source / drain region of the first switching transistor 402 is connected to a first source / drain region of a second switching transistor 403 coupled, the second source / drain terminal to the second signal line 401b is coupled. The second source / drain region of the first switching transistor 402 and the first source / drain region of the second switching transistor 403 are with an input of the signal lines 401 . 401b associated buffer 307 coupled. The output of the buffer 307 is connected to a first source / drain region of a third switching transistor 404 coupled. The second source / drain region of the third switching transistor 404 is with the peripheral electronics 313 coupled in 4 only schematically indicated.
[0069] Für alle Funktionsblöcke 400gemeinsam ist eine Pointer-Schaltung 405 vorgesehen,welcher an einem Eingang 406 ein Taktsignal CLK bereitgestelltist. Ein Ausgang 407 der Pointer-Schaltung 405 istmit dem Gate-Bereich des dritten Schalt-Transistors 404 undmit einem ersten Eingang eines Flip-Flops 408 gekoppelt. Einerster Ausgang des Flip-Flops 408 ist mit dem Gate-Anschlussdes ersten Schalt-Transistors 402 gekoppelt. Ferner istein zweiter Ausgang des Flip-Flops 408 mit dem Gate-Anschlussdes zweiten Schalt-Transistors 403, mit einem zweiten Eingangdes Flip-Flops 408 und mit einem ersten Source-/Drain-Anschlusseines vierten Schalt-Transistors 409 gekoppelt.Der zweite Source-/Drain-Anschluss des vierten Schalt-Transistors 409 istauf das elektrische Massepotential 410 gebracht. Der Gate-Anschlussdes vierten Schalt-Transistors 409 ist mit einem SignalINIT steuerbar.Common to all functional blocks 400 is a pointer circuit 405 provided, which at an entrance 406 a clock signal CLK is provided. An exit 407 the pointer circuit 405 is connected to the gate region of the third switching transistor 404 and with a first input of a flip-flop 408 coupled. A first output of the flip-flop 408 is connected to the gate terminal of the first switching transistor 402 coupled. Further, a second output of the flip-flop 408 to the gate terminal of the second switching transistor 403 , with a second input of the flip-flop 408 and a first source / drain terminal of a fourth switching transistor 409 coupled. The second source / drain terminal of the fourth switching transistor 409 is at the electrical ground potential 410 brought. The gate terminal of the fourth switching transistor 409 is controllable with a signal INIT.
[0070] ImWeiteren wird die Funktionalitätder schaltungstechnischen Realisierung der Signaleinheit 309 aus 4 beschrieben.Furthermore, the functionality of the circuit implementation of the signal unit 309 out 4 described.
[0071] 4 zeigtein Beispiel fürdie Realisierung des Predecoders 310 und des Signaldecoders 312 der Sensor-Anordnung 300,Das Taktsignal CLK steuert die Pointer-Schaltung 405 an,so dass sukzessive alle Spaltenadressen (beziehungsweise Adressender Signalleitungen 305) angesprochen werden. Bei jedem Wechseleiner Spalte 305 wird die fallende Flanke der die Schalt- Transistoren (imBeispiel Aktiv-High) ansteuernden Pointer-Schaltung-Ausgangssignale in dem Toggle-Flip-Flop 408 imPredecoder 310 detektiert und zum Schalten der Sub-Spalten 305 verwendet.Die beiden Zuständedes Toggle-Flip-Flops 408 entsprechen der Auswahl einerSub-Spalte (Sub-Signalleitung), die mit einer Zeile beziehungsweiseAnsteuerleitung gerader oder ungerader Adresse verschaltet ist.Mit Hilfe des Steuersignals INIT lassen sich alle Toggle-Flip-Flops 408 allerFunktionsblöcke 400 ineinen definierten Anfangszustand versetzen, so dass die Sensoradressierung eindeutigist. 4 shows an example of the realization of the Predecoder 310 and the signal decoder 312 the sensor arrangement 300 The clock signal CLK controls the pointer circuit 405 so that successively all column addresses (or addresses of the signal lines 305 ) be addressed. Every time you change a column 305 becomes the falling edge of the switching transistors (in the example active high) driving pointer circuit output signals in the toggle flip-flop 408 in the Predecoder 310 detected and for switching the sub-columns 305 used. The two states of the toggle flip-flop 408 correspond to the selection of a sub-column (sub-signal line), which is connected to a line or drive line even or odd address. With the help of the control signal INIT all toggle-flip-flops can be used 408 of all functional blocks 400 in a defined initial state, so that the sensor addressing is unique.
[0072] Indem erläutertenBeispiel befinden sich die Puffereinheiten 307 zwischenPredecoder 310 und Signaldecoder 312. Dementsprechendist es möglich,den limitierenden Einfluss, den die Einschwingzeit der Sensor-Elemente 302 aufdie Pixel-Frequenzhat, zu reduzieren.In the illustrated example, the buffer units are located 307 between Predecoder 310 and signal decoder 312 , Accordingly, it is possible the limiting influence that the settling time of the sensor elements 302 on the pixel frequency has to reduce.
[0073] Häufig sindauch Einschwingzeiten in den peripheren Schaltungen 313 imnachgeschalteten Datenpfad maßgeblich.Um die Pixel-Frequenz zusätzlichzu erhöhen,ist es prinzipiell möglich,Funktionalitätendieser peripheren Schaltungen 313 zumindest teilweise (zumBeispiel die Signalverstärkungs-Komponenten) in eineEbene zwischen Predecoder 310 und Signaldecoder 312 zuverschieben. Eine solche Realisierung erfolgt unter Abwägung zwischender Erhöhungder Auslesegeschwindigkeit und dem erforderlichen Flächenaufwand.Settling times in the peripheral circuits are also frequent 313 in the downstream data path. In order to increase the pixel frequency in addition, it is possible in principle, functionalities of these peripheral circuits 313 at least partially (for example, the signal enhancement components) into a plane between predecoder 310 and signal decoder 312 to move. Such a realization takes place in consideration of the increase in the readout speed and the required area expenditure.
[0074] ImWeiteren wird basierend auf der schematischen Darstellung von 5, 6 nochmalsder Vorteil der erfindungsgemäßen Architekturhinsichtlich skalierter Arrays erläutert.In the following, based on the schematic representation of 5 . 6 again explains the advantage of the inventive architecture in terms of scaled arrays.
[0075] In 5 istschematisch das Prinzip dargestellt, mit dem die Pixel-Frequencymittels des erfindungsgemäß dem eigentlichen Ausleseneines Sensor-Elements vorgelagerten Einschwingens, das heißt mittelseffektiven Eliminierens der Einschwingzeit t_o,vergrößert werdenkann.In 5 is schematically illustrated the principle with which the pixel frequency by means of the invention according to the actual readout of a sensor element upstream transient, that is, by means of ef effectively eliminating the settling time t _o , can be increased.
[0076] In 5 schematischdargestellt ist die erreichbare Auslesezeit bei einer herkömmlichenRealisierung 500 einer Sensor-Anordnung, verglichen mitder erfindungsgemäßen Realisierung 501.Bei der herkömmlichenRealisierung ist die Auslesezeit t_Pixel zumAuslesen eines Pixels das Reziproke der Pixel-Frequenz f_Pixel und setzt sich zusammen aus der Einschwingzeitund der tatsächlichenAuslesezeit.In 5 shown schematically is the achievable readout time in a conventional implementation 500 a sensor arrangement, compared with the realization of the invention 501 , In the conventional implementation, the readout time t _pixels for reading a pixel is the reciprocal of the pixel frequency f _pixels and is composed of the settling time and the actual readout time.
[0077] Dagegenist erfindungsgemäß die zumAuslesen eines Pixels erforderliche Zeit t_{Pixel_new} gegenüber t_Pixel Um die Einschwingzeit t₀ verkürzt, dieein mit einem Auslesepfad gekoppeltes Sensor-Element zum Erreichen einesGleichgewichtszustands benötigt.Solche Einschwingvorgängewerden erfindungsgemäß dem eigentlichenAuslesen eines Sensor-Feldes vorgelagert.In contrast, _according to the invention, the time t _{Pixel_new} required for reading out a pixel is _shorter than the _{tying pixel} time t ₀ , which a sensor element coupled to a read _path requires to reach a state of equilibrium. Such transient processes according to the invention precede the actual readout of a sensor field.
[0078] Gemäß 5 giltfolgender Zusammenhang:
[0079] Diemaximal möglicheZeit t₀, welche mittels des erfindungsgemäßen Schemasbeim Auslesen eines Pixels eingespart werden kann, hängt vonder Anzahl der Spalten #_c in der Sensor-Anordnungab: t₀ =(#_C-1)t_{Pixel_new} (2) The maximum possible time t ₀ , which can be saved by the inventive scheme when reading a pixel, depends on the number of columns # _c in the sensor array: t ₀ = (# _C -1) t _{Pixel_new} (2)
[0080] AusGleichungen (1), (2) ergibt sich für die Pixel-Frequenz f_{Pixel_new} des erfindungsgemäßen Schemas fPixel_new =#_C f_Pixel (3) From equations (1), (2) results for the pixel frequency f _{Pixel_new of} the scheme _{according to} the invention fPixel_new = # _C f _pixel (3)
[0081] Mitder Nomenklatur gemäß 5, 6 ergebensich die Frame-Frequency fürdas herkömmliche Schema 500,f_Frame, und für das erfindungsgemäße Schema 501,f_{Frame_new}, für eine Schaltkreis-Anordnungeiner bestimmten Geometrie sowie einer skalierten Version dieserSchaltkreis-Anordnung zu:
[0082] Hierbeiist N die Anzahl der Positionen einer Sensor-Anordnung, #_R istdie Anzahl der Zeilen. Ferner ist s#_c dieAnzahl der Spalten einer skalierten Sensor-Anordnung bei einem Skalierungsfaktors, s#_R ist die Anzahl der Zeilen der skaliertenSensor-Anordnung. Ferner ist N*=Ns² dieAnzahl von Positionen in der skalierten Sensor-Anordnung, f*_Pixel ist die Pixel-Frequency in einer herkömmlichenskalierten Sensor-Anordnung,f*_Frame ist die Frame-Frequency in einerherkömmlichenskalierten Sensor-Anordnung, f*_{Pixel_new} istdie Pixel-Frequency in einer erfindungsgemäßen skalierten Sensor-Anordnung, f*_{Frame_new} ist die Frame-Frequency in einererfindungsgemäßen skaliertenSensor-Anordnung Here, N is the number of positions of a sensor array, # _R is the number of lines. Further, s # _{c is} the number of columns of a scaled sensor array at a scale factor s, s # _R is the number of rows of the scaled sensor array. Further, N * = Ns ^{2 is} the number of positions in the scaled sensor array, f * _pixel is the pixel frequency in a conventional scaled sensor array, f * _frame is the frame frequency in a conventional scaled sensor array, f * _{Pixel_new} is the pixel frequency in a scaled sensor arrangement _{according to the} invention, f * _{frame_new} is the frame frequency in a scaled sensor arrangement _{according to} the invention
[0083] InTab.1 sind die berechneten Werte für das herkömmliche Schema 500 undfür daserfindungsgemäße Schema 501 zusammengefasst.Es ist aus Tab.1 entnehmbar, dass unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schemasein Absenken der Array-Auslesegeschwindigkeit bei Skalierung derAnzahl der Spalten und Zahlen mit jeweils einem Faktor s mit Hilfeder Spaltenzahl #_c kompensiert werden kann.In Table 1 are the calculated values for the conventional scheme 500 and for the scheme of the invention 501 summarized. It can be seen from Table 1 that, using the scheme according to the invention, a lowering of the array read-out speed can be compensated for when the number of columns and numbers is scaled by a factor s with the aid of the column number # _c .
[0084] Zusammenfassendist aus 5 das Prinzip der Erhöhung derPixe1-Frequency mittels Versteckens der Einschwingzeit t₀ auf einen vorgelagerten Einschwing-Abschnitterkennbar. Aus 6 sind Kenngrößen derPixel-Frequency und der Frame-Frequency für die herkömmliche und die erfindungsgemäße Sensorarray-Architektur mit NPositionen bei #_C Spalten- beziehungsweiseSignalleitungen und #_R Zeilen- beziehungsweiseAnsteuerleitungen gezeigt, sowie für ein skaliertes Array mits#_C Spalten- beziehungsweise Signalleitungenund s#_R Zeilenbeziehungsweise Ansteuerleitungen.Die Parameter, die sich auf das skalierte Array beziehen, sind miteinem hochgestellten "*" gekennzeichnet.Das Array ist in 6 mit Bezugszeichen 600 gekennzeichnet,das skalierte Array mit Bezugszeichen 601.In summary, out 5 the principle of increasing the Pixe1 frequency by hiding the settling time t ₀ to an upstream settling section recognizable. Out 6 pixel-frequency and frame-frequency characteristics are shown for the conventional and sensor array architecture according to the invention with N positions on # _C column and signal lines and # _R line lines, as well as on a scaled array with s # _C columns. or signal lines and s # _R line or drive lines. The parameters related to the scaled array are marked with an asterisk "*". The array is in 6 with reference number 600 marked, the scaled array with reference numerals 601 ,
[0085] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 7 eine Biosensor-Anordnung 700 gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben. Die Biosensor-Anordnung 700 istin 7 schematisch dargestellt ist.In the following, reference is made to 7 a biosensor arrangement 700 described according to a second embodiment of the invention. The biosensor arrangement 700 is in 7 is shown schematically.
[0086] DerNachweis bestimmter DNA-Sequenzen mit der Biosensar-Anordnung 700 beruhtauf der Detektion von elektrochemisch generierten zeitlich verändertenelektrischen Strömenan den einzelnen Sensor-Positionen. Die notwendige Auslesegeschwindigkeitist somit von den Zeitkonstanten der elektrochemischen Reaktionenbeziehungsweise den damit korrelierten physikalischen Vorgängen (zumBeispiel Diffusion) bestimmt. Solche Zeitkonstanten von größenordnungsmäßig 500mssind im Vergleich zu den in der Elektronik üblichen reziproken Frequenzengroß.Ferner ist jedoch zu berücksichtigen,dass die Stromsignale in einem Dynamikbereich von etwa 1pA bis 100nAliegen.The detection of certain DNA sequences with the Biosensar arrangement 700 is based on the detection of electrochemically generated time-varying electrical currents at the individual sensor positions. The necessary readout speed is thus determined by the time constants of the electrochemical reactions or the correlated physical processes (for example diffusion). Such time constants of the order of magnitude of 500 ms are large compared to the usual reciprocal frequencies in electronics. Furthermore, however, it should be noted that the current signals are in a dynamic range of about 1pA to 100nA.
[0087] Einwichtiger Mechanismus, der die Geschwindigkeit in elektronischenSchaltungen bestimmt, besteht darin, dass ein Treiberstrom I eineKapazitätC (zum Beispiel die Gate-Kapazität einesMOS-Transistors) um einen bestimmten Spannungshub ΔU umladenmuss. Solche Umladevorgängefinden zum Beispiel während derEinschwingphasen von Schaltungen statt. Die hierfür erforderlicheZeit Δtergibt sich zu Δt=ΔU·C/I. Betrachtetman beispielsweise den unteren Bereich möglicher Sensorströme, ergibtsich mit I=1pA, ΔU=1V, C=1pFbereits eine Zeit von Δt=1000ms.Der im Beispiel verwendete Wert für die Kapazität ist eherklein gewählt,wenn man an damit verknüpfteerzielbare statistische Genauigkeiten von Schaltungskomponentenim Unterschwellstrombereich denkt.Oneimportant mechanism of speed in electronicCircuits determined, is that a drive current I acapacityC (for example, the gate capacity of aMOS transistor) by a certain voltage swing .DELTA.U reloadgot to. Such transshipment operationsfor example, during theTransient phases of circuits take place. The required for thisTime Δtis given by Δt = ΔU · C / I. consideredFor example, the lower range of possible sensor currents resultswith I = 1pA, ΔU = 1V, C = 1pFalready a time of Δt = 1000ms.The value used in the example for the capacity is ratherchosen small,when linked to itachievable statistical accuracies of circuit componentsthink in the sublimation area.
[0088] DieseAbschätzungenzeigen, dass das DNA-Sensor-Array trotz der auf den ersten Blickscheinbar geringen Anforderungen hinsichtlich der Auslesegeschwindigkeitein geeignetes System ist, die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung zuimplementieren.Theseestimatesshow that the DNA sensor array despite the at first glanceseemingly low requirements with regard to the readout speeda suitable system is to the circuit arrangement according to the inventionto implement.
[0089] Beider Biosensor-Anordnung 100 ist ein Sensorfeld-Bereich 701 bereitgestellt,in dem Biosensor-Elemente 702 matrixförmig angeordnet sind. Von diesenBiosensor-Elementen 702 ist in 7 zum Zweckeder Vereinfachung nur ein einziges dargestellt. Bei einem Sensorereignisan dem Biosensor-Element 702 tritt ein Sensorstrom I_Sensor auf, der typischerweise in der Größenordnungzwischen 1pA und 100nA ist. Dieser wird unter Verwendung eines Sensorfeld-Verstärker-Elements 703 verstärkt. Beientsprechenden Schalterstellungen eines Zeilenauswahl-Schalters 704 undeines Spaltenauswahl-Schalters 705 kann das SensorsignalI_Sensor in die Peripherie-Elektronik 313 eingekoppeltwerden.In the biosensor arrangement 100 is a sensor field area 701 provided in the biosensor elements 702 are arranged in a matrix. From these biosensor elements 702 is in 7 only one is shown for the purpose of simplification. In a sensor event on the biosensor element 702 If a _sensor current I _sensor occurs, which is typically in the order of between 1pA and 100nA. This is done using a sensor array amplifier element 703 strengthened. With corresponding switch positions of a row select switch 704 and a column select switch 705 can the sensor signal I _sensor in the peripheral electronics 313 be coupled.
[0090] DiePeripherie-Elektronik 313 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 7 weistein erstes Peripherie-Verstärker-Element 706 miteinem Eingang und zwei Ausgängenauf. An dem Eingang kann das Sensorsignal I_Sensor desBiosensor-Elements 702 bereitgestellt werden. Ein ersterAusgang des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 istmit einem Eingang eines zweiten Peripherie-Verstärker-Elements 707 gekoppelt.Ein zweiter Ausgang des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 istmit einem ersten Eingang eines Komparators 712 gekoppelt,dessen zweiter Eingang mit einer Referenzstromquelle 711 zumBereitstellen eines Referenzstroms I_Ref gekoppeltist. Der Ausgang des Komparators 712 ist mit einem Eingangeines Latch 713 gekoppelt, welcher Latch 713 miteinem Steuersignal Comp Valid gesteuert wird. Das Ausgangssignaldes Latch 713 steuert das zweite Peripherie-Verstärker-Element 707 undist an einem ersten Eingang eines Transfer-Glieds 709 bereitgestellt.Ein Ausgang des zweiten Peripherie-Verstärker-Element 707 istmit einem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 708 gekoppelt,dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des Transfer-Gliedes 709 gekoppeltist. Das Transfer-Glied 709 wird mit einem SteuersignalData Valid gesteuert. Ein Ausgang des Transfer-Glieds 709 ist mit einem Eingangeines Ausgabe-Registers 710 gekoppelt.The peripheral electronics 313 according to the embodiment of 7 has a first periphe rie amplifier element 706 with one input and two outputs on. At the input, the sensor signal I _{sensor of} the biosensor element 702 to be provided. A first output of the first peripheral amplifier element 706 is connected to an input of a second peripheral amplifier element 707 coupled. A second output of the first peripheral amplifier element 706 is with a first input of a comparator 712 coupled, the second input to a reference current source 711 for providing a reference current I _{Ref is} coupled. The output of the comparator 712 is with an input of a latch 713 coupled, which latch 713 controlled by a control signal Comp Valid. The output of the latch 713 controls the second peripheral amplifier element 707 and is at a first input of a transfer member 709 provided. An output of the second peripheral amplifier element 707 is with an input of an analog-to-digital converter 708 coupled, whose output to a second input of the transfer member 709 is coupled. The transfer member 709 is controlled by a control signal Data Valid. An output of the transfer member 709 is with an input of an output register 710 coupled.
[0091] 7 zeigteinen Datenpfad zum Auslesen des elektronischen DNA-Sensor-Arrays 700 inschematischer Weise. Separat dargestellt sind als Blöcke derSensorfeld-Bereich 701 und die Peripherie-Schaltung 313.Im Sensorfeld-Bereich 701 ist exemplarisch das Biosensor-Element 702 dargestellt,das überdie Zeilen- und Spaltenauswahl-Schalter 704, 705 mitder peripheren Schaltung 313 koppelbar ist. Das primäre SensorsignalI_Sensor wir schon im Biosensor-Element 702 miteiner ersten VerstärkungA₀ unter Verwendung des Sensorfeld-Verstärker-Elements 703 vorverarbeitet.In dem peripheren Schaltungsblock 313 wird das Signal dann miteiner VerstärkungA1 unter Verwendung des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 nachverstärkt und kopiert.Da es nicht in jedem Fall vorteilhaft ist beziehungsweise schwierigsein kann, einen Analog-Digital-Wandler 708 für den gleichenDynamikbereich auszulegen wie von dem primären Sensorsignal I_Sensor vorgegeben,ist im Beispiel aus 7 eine Bereichsanpassung vorgesehen.So lassen sich die fünfDekaden des primärenSensorsignals (1pA bis 100nA) auf einen entsprechend geringen Dynamikbereicham Eingang des Analog-Digital-Wandlers 708 abbilden.Dazu wird eine Kopie des Sensor-Signals nach der Verstärkung A1einer Komparatorschaltung 712 (oder mehrerer Komparatorschaltungen)zugeführtund dort mit einem Referenzstrom I_Ref verglichen.Als Ergebnis dieser Operation werden Bereichsauswahlbits erhalten,die einer konfigurierbaren Nachverstärkung A2 unterzogen werden,realisiert mittels des zweiten Peripherie-Verstärker-Elements 707.Das Ergebnis der A/D-Wandlung unter Verwendung des Analog-Digital-Wandlers 708 wirdgemeinsam mit den Bereichsauswahlbits in ein Ausgangs-Register 710 geschriebenund kann dort ausgelesen werden. Um notwendige Einschwingzeiteneinzuhalten, werden die digitalen Daten mit Hilfe der Steuersignale Comp_Valid,Data_Valid gelatcht. 7 shows a data path for reading the electronic DNA sensor array 700 in a schematic way. Separately represented as blocks of the sensor field area 701 and the peripheral circuit 313 , In the sensor field area 701 is exemplary the biosensor element 702 shown using the row and column selectors 704 . 705 with the peripheral circuit 313 can be coupled. The primary sensor signal I _sensor already in the biosensor element 702 with a first gain A ₀ using the sensor array amplifier element 703 preprocessed. In the peripheral circuit block 313 the signal is then amplified A1 using the first peripheral amplifier element 706 reinforced and copied. Since it is not always advantageous or can be difficult, an analog-to-digital converter 708 for the same dynamic range as specified by the primary sensor signal I _sensor , is in the example 7 an area adaptation provided. Thus, the five decades of the primary sensor signal (1pA to 100nA) can be set to a correspondingly low dynamic range at the input of the analog-to-digital converter 708 depict. For this purpose, a copy of the sensor signal after the gain A1 of a comparator circuit 712 (or more comparator circuits) supplied and compared there with a reference current I _Ref . As a result of this operation, range selection bits are obtained which are subjected to a configurable post-amplification A2 realized by means of the second peripheral amplifier element 707 , The result of A / D conversion using the analog-to-digital converter 708 becomes an output register together with the area selection bits 710 written and can be read there. To comply with the necessary settling times, the digital data are latched with the aid of the control signals Comp_Valid, Data_Valid.
[0092] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 8 eine Sensor-Anordnung 800 gemäß einemdritten Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben, bei der die Peripherie-Schaltung 313 ähnlich wiein der in 7 gezeigten Weise realisiertist.In the following, reference is made to 8th a sensor arrangement 800 according to a third embodiment of the invention described in which the peripheral circuit 313 similar to the one in 7 shown manner is realized.
[0093] Gemäß 7 isteine Spaltenleitung 305 eines ausleseausgewählten Sensor-Elements 302b miteinem Eingang des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 gekoppelt,welcher die Funktionalitätder in 3A gezeigten Puffereinheit 307 übernimmt.Das erste Peripherie-Verstärker-Element 706 weistzwei Ausgängeauf. Ein erster Ausgang des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 istmit einem Eingang des zweiten Peripherie-Verstärker-Elements 707 gekoppelt,dessen Ausgang mit einem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 708 gekoppeltist. Ein Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 708 istmit einem Eingang eines Ausgabeblocks 802 gekoppelt. Fernerist ein zweiter Ausgang des ersten Peripherie-Verstärker-Elements 706 miteinem ersten Eingang des Komparators 712 gekoppelt, dessenzweiter Eingang mit der Referenzstromquelle I_Ref(1-n) 711 gekoppelt ist.Der Ausgang des Komparators 712 ist mit einem Steuereingang(zum Bereitstellen eines Steuersignals) des zweiten Peripherie-Verstärker-Elements 707 gekoppeltund ist mit dem Ausgabeblock 802 gekoppelt.According to 7 is a column line 305 a readout selected sensor element 302b with an input of the first peripheral amplifier element 706 coupled, which the functionality of in 3A shown buffer unit 307 takes over. The first peripheral amplifier element 706 has two outputs. A first output of the first peripheral amplifier element 706 is connected to an input of the second peripheral amplifier element 707 whose output is connected to an input of the analog-to-digital converter 708 is coupled. An output of the analog-to-digital converter 708 is with an input of an output block 802 coupled. Further, a second output of the first peripheral amplifier element 706 with a first input of the comparator 712 whose second input is connected to the reference _current source I _Ref (1-n). 711 is coupled. The output of the comparator 712 is connected to a control input (for providing a control signal) of the second peripheral amplifier element 707 coupled and is connected to the output block 802 coupled.
[0094] 8 zeigteine Implementierung entsprechend der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Architektur,wobei die NachverstärkerstufeA1 706 in einer Ebene zwischen dem Predecoder 310 unddem Signaldecoder 803 angeordnet ist. 8th shows an implementation according to the circuit architecture according to the invention, wherein the post-amplifier stage A1 706 in a plane between the Predecoder 310 and the signal decoder 803 is arranged.
[0095] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 9 eine Biosensor-Anordnung 900 gemäß einemvierten Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben.In the following, reference is made to 9 a biosensor arrangement 900 described according to a fourth embodiment of the invention.
[0096] Diein 9 gezeigte Biosensor-Anordnung 900 unterscheidetsich von der in 8 gezeigten Biosensor-Anordnung 800 dadurch,dass die Peripherie-Elektronik 901 in 9 verglichenmit 8 modifiziert vorgesehen ist. In 9 sindReferenzstromquellen 711 und Komparatoren 712 indie Ebene zwischen Signaldecoder 803 und Predecoder 310 verschoben.Mittels Verschiebens von Funktionalitäten in die Ebene zwischen Komponenten 310 und 803 wirddie Auslesegeschwindigkeit zusätzlicherhöht,indem solche Komponenten in die versteckten Einschwingvorgänge miteinbezogenwerden.In the 9 shown biosensor arrangement 900 is different from the one in 8th shown biosensor arrangement 800 in that the peripheral electronics 901 in 9 compared to 8th is provided modified. In 9 are reference current sources 711 and comparators 712 into the plane between signal decoder 803 and Predecoder 310 postponed. By moving functionalities into the plane between components 310 and 803 In addition, the read-out speed is increased by including such components in the hidden transients.
[0097] ImWeiteren wird bezugnehmend auf 10 eineBiosensor-Anordnung 1000 gemäß einemfünften Ausführungsbeispielder Erfindung beschrieben.In the following, reference is made to 10 a biosensor arrangement 1000 described according to a fifth embodiment of the invention.
[0098] Diein 10 gezeigte Biosensor-Anordnung 1000 unterscheidetsich von der in 9 gezeigten Biosensor-Anordnung 900 dadurch,dass zusätzlichzu den bereits in 9 in die Ebene zwischen Komponenten 310 und 803 verschobenenKomponenten der Peripherie-Elektronik 1001 in 10 zusätzlich auchnoch die zweiten Peripherie-Verstärker-Elemente 707 zwischenKomponenten 310 und 803 geschaltet sind. Dadurchist die Auslesegeschwindigkeit weiter vergrößert.In the 10 shown biosensor arrangement 1000 is different from the one in 9 shown biosensor arrangement 900 in that, in addition to those already in 9 in the plane between components 310 and 803 shifted components of the peripheral electronics 1001 in 10 In addition, also the second peripheral amplifier elements 707 between components 310 and 803 are switched. As a result, the read speed is further increased.
[0099] Esist anzumerken, dass ähnlicheiner in 9 und 10 gezeigtenWeise auch andere Komponenten der Peripherie-Elektronik in die Ebene zwischen Signaldecoder 803 undPredecoder 311 verschoben werden können.It should be noted that similar to one in 9 and 10 shown way, other components of the peripheral electronics in the plane between signal decoder 803 and Predecoder 311 can be moved.
[0100] Indiesem Dokument ist folgende Veröffentlichungzitiert: [1] Thewes, R et al. "Sensor arrays for fully electronic DNAdetection on CMOS",in Proc. ISSCC 2002, p.350 This document cites the following publication: [1] Thewes, R et al. "Sensor arrays for fully electronic DNA detection on CMOS", in Proc. ISSCC 2002, p.350

100100 Sensor-AnordnungSensor arrangement 101101 Substratsubstratum 102102 Sensor-ElementSensor element 102a102 ausgewähltes Sensor-Elementselected sensor element 103103 Zeilenleitungenrow lines 104104 Spaltenleitungencolumn lines 105105 Zeilendecoderrow decoder 106106 Spaltendecodercolumn decoder 107107 Peripherie-ElektronikPeripheral electronics 108108 Adress-GeneratorAddress generator 109109 Sensor-FeldSensor field 110110 Schalter-ElementSwitch Element 111111 Auswahl-SchalterSelect switch 150150 Sensor-AnordnungSensor arrangement 151151 ersterVerstärkerfirstamplifier 152152 ReferenzstromquelleReference current source 153153 Komparatorcomparator 154154 zweiterVerstärkersecondamplifier 155155 Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter 156156 Ausgabe-EinheitOutput unit 200200 Sensor-ElementSensor element 200a200a ausgewähltes Sensor-Elementselected sensor element 201201 Zeilenleitungenrow lines 202202 Spaltenleitungencolumn lines 203203 ausgewählte Ansteuerleitungsgruppeselected control line group 204204 ausgewählte Signalleitungsgruppeselected signal line group 205205 Predecoderpre-decoders 206206 Puffereinheitbuffer unit 207207 Schalter-ElementSwitch Element 300300 Sensor-AnordnungSensor arrangement 301301 Silizium-SubstratSilicon substrate 302302 Sensor-ElementeSensor elements 302a302a einschwingausgewähltes Sensor-Elementtransiently selected sensor element 302302 ausleseausgewähltes Sensor-Elementselected sensor element selected 303303 Ansteuerleitungendrive lines 304304 ausgewählte Ansteuerleitungsgruppeselected control line group 305305 Signalleitungensignal lines 306306 ausgewählte Signalleitungsgruppeselected signal line group 307307 Puffereinheitbuffer unit 308308 Ansteuereinheitcontrol unit 309309 Signaleinheitsignal unit 310310 Predecoderpre-decoders 311311 ersteSchalter-ElementefirstSwitch elements 312312 Signaldecodersignal decoder 313313 Peripherie-ElektronikPeripheral electronics 314314 Adress-GeneratorAddress generator 315315 zweitesSchalter-ElementsecondSwitch Element 400400 Funktionsblockfunction block 401a401 ersteSignalleitungfirstsignal line 401b401b zweiteSignalleitungsecondsignal line 402402 ersterSchalt-TransistorfirstSwitching transistor 403403 zweiterSchalt-TransistorsecondSwitching transistor 404404 dritterSchalt-TransistorthirdSwitching transistor 405405 Pointer-SchaltungPointer circuit 406406 Eingangentrance 407407 Ausgangoutput 408408 Flip-FlopFlip-flop 409409 vierterSchalt-TransistorfourthSwitching transistor 410410 Massepotentialground potential 500500 herkömmlicheRealisierungconventionalrealization 501501 erfindungsgemäße Realisierungrealization according to the invention 600600 Arrayarray 601601 skaliertesArrayscaledarray 700700 Biosensor-AnordnungBiosensor arrangement 701701 Sensorfeld-BereichSensor pad area 702702 Biosensor-ElementBiosensor element 703703 Sensorfeld-Verstärker-ElementSensor array amplifier element 704704 Zeilenauswahl-SchalterRow selection switch 705705 Spaltenauswahl-SchalterColumn select switch 706706 erstesPeripherie-Verstärker-ElementfirstPeripheral amplifier element 707707 zweitesPeripherie-Verstärker-ElementsecondPeripheral amplifier element 708708 Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter 709709 Transfer-GliedTransfer gate 710710 Ausgabe-RegisterOutput register 711711 ReferenzstromquelleReference current source 712712 Komparatorcomparator 713713 Latchlatch 800800 Biosensor-AnordnungBiosensor arrangement 801801 Peripherie-ElektronikPeripheral electronics 802802 Ausgabeblockoutput block 803803 Signaldecodersignal decoder 900900 Biosensor-AnordnungBiosensor arrangement 901901 Peripherie-ElektronikPeripheral electronics 10001000 Biosensor-AnordnungBiosensor arrangement 10011001 Peripherie-ElektronikPeripheral electronics

权利要求:
Claims (11)
[1]
Schaltkreis-Anordnung • mit einem Substrat; • mit einerMehrzahl von auf dem Substrat angeordneten Funktionseinheiten; • mit einerMehrzahl von Ansteuerleitungsgruppen, wobei jede Ansteuerleitungsgruppemindestens zwei Ansteuerleitungen aufweist, von denen jede mit mindestenszwei der Funktionseinheiten koppelbar ist; • mit einer Mehrzahl von Signalleitungsgruppen,wobei jede Signalleitungsgruppe mindestens zwei Signalleitungenaufweist, von denen jede mit mindestens zwei der Funktionseinheitenkoppelbar ist; • miteiner Puffereinheit fürjede Signalleitungsgruppe; • miteiner mit den Ansteuerleitungsgruppen gekoppelten Ansteuereinheit,die derart eingerichtet ist, dass mittels Anlegens eines Ansteuersignalsan die Ansteuerleitungen einer auszuwählenden Ansteuerleitungsgruppe diemit den Ansteuerleitungen der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppegekoppelten Funktionseinheiten mit den zugehörigen Signalleitungen gekoppeltwerden; • miteiner mit den Signalleitungen gekoppelten Signaleinheit, die derarteingerichtet ist, dass sie – jeweils genau eine der Signalleitungsgruppenauswähltderart, dass von denjenigen Funktionseinheiten, die sowohl der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppeals auch der ausgewähltenSignalleitungsgruppe angehören,jeweils genau eine Funktionseinheit zum Signaltransfer zwischendieser Funktionseinheit und der Signaleinheit ausgewählt wird; – von denjenigenFunktionseinheiten, die sowohl der ausgewählten Ansteuerleitungsgruppeals auch einer nicht ausgewähltenSignalleitungsgruppe angehören,jeweils genau eine Funktionseinheit mit der zugehörigen Puffereinheitkoppelt, womit ein Einschwingen dieser Funktionseinheit ermöglicht ist.Circuit arrangement • with a substrate; • with a plurality of functional units arranged on the substrate; • with a plurality of Ansteuerleitungsgruppen, each Ansteuerleitungsgruppe having at least two drive lines, each of which is coupled to at least two of the functional units; • having a plurality of signal line groups, each signal line group having at least two signal lines, each of which is connectable to at least two of the functional units; • with a buffer unit for each signal line group; With a drive unit coupled to the drive control unit, which is set up in such a way that by applying a drive signal to the drive lines of a drive line group to be selected the function units coupled to the drive lines of the selected drive line group be coupled to the associated signal lines; • with a signal unit coupled to the signal lines and arranged to select exactly one of the signal line groups such that of those functional units belonging to both the selected drive line group and the selected signal line group, exactly one functional unit for signal transfer between them Function unit and the signal unit is selected; - Of those functional units that belong to both the selected Ansteuerleitungsgruppe and a non-selected signal line group, respectively exactly one functional unit coupled to the associated buffer unit, whereby a settling of this functional unit is possible.
[2]
Schaltkreis-Anordnung nach Anspruch 1, bei der jedeAnsteuerleitungsgruppe genau zwei Ansteuerleitungen aufweist.A circuit arrangement according to claim 1, wherein eachControl line group has exactly two control lines.
[3]
Schaltkreis-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, beider jede Signalleitungsgruppe genau zwei Signalleitungen aufweist.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, ateach signal line group has exactly two signal lines.
[4]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis3, die als monolithisch integrierte Schaltkreis-Anordnung eingerichtetist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to3, set up as a monolithic integrated circuit arrangementis.
[5]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4, bei der die Funktionseinheiten Sensor-Felder sind und derarteingerichtet sind, dass mittels des Signaltransfers zwischen derjeweils ausgewähltenFunktionseinheit und der Signaleinheit ein Sensorsignal der alsSensor-Feld ausgestalteten ausgewählten Funktionseinheit auslesbarist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to4, in which the functional units are sensor fields and soare set up that by means of the signal transfer between theeach selectedFunction unit and the signal unit, a sensor signal thanSensor field configured selected functional unit readableis.
[6]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis5, eingerichtet als Biosensor-Anordnung.Circuit arrangement according to one of claims 1 to5, set up as a biosensor arrangement.
[7]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis6, bei der die Funktionseinheiten Speicherzellen sind und derarteingerichtet sind, dass mittels des Signaltransfers zwischen derjeweils ausgewähltenFunktionseinheit und der Signaleinheit ein Informationssignal derals Speicherzelle ausgestalteten ausgewählten Funktionseinheit auslesbarist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to6, in which the functional units are memory cells and so onare set up that by means of the signal transfer between theeach selectedFunction unit and the signal unit, an information signal of theselected as a memory cell selected functional unit readableis.
[8]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4, bei der die Funktionseinheiten Wiedergabefelder sind und derarteingerichtet sind, dass mittels des Signaltransfers zwischen derjeweils ausgewählten Funktionseinheitund der Signaleinheit ein wiederzugebendes Signal der als Wiedergabefeldausgestalteten ausgewähltenFunktionseinheit bereitstellbar ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to4, in which the functional units are playback fields and so onare set up that by means of the signal transfer between theeach selected functional unitand the signal unit to be reproduced signal as the playback fieldselectedFunction unit is available.
[9]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4 oder 8, eingerichtet als Anzeige-Anordnung.Circuit arrangement according to one of claims 1 to4 or 8, arranged as a display arrangement.
[10]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis9, mit einer Verstärkereinheit,die zum Verstärkeneines von der ausgewähltenFunktionseinheit der Signaleinheit bereitgestellten Signals.Circuit arrangement according to one of claims 1 to9, with an amplifier unit,the one to reinforceone of the selectedFunction unit of the signal unit provided signal.
[11]
Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis10, mit einem Weiterverarbeitungs-Teilschaltkreis zum Verarbeiteneines zu transferierenden Signals, welcher zumindest teilweise ineiner jeweiligen Puffereinheit einer jeweiligen Signalleitungsgruppeenthalten ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to10, with a post-processing subcircuit for processinga signal to be transferred, which at least partially ina respective buffer unit of a respective signal line groupis included.

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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WO2005111978A1|2005-11-24|

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US20080151088A1|2008-06-26|

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DE102004023855B4|2006-11-30|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2005-12-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2007-01-11| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SIEMENS AG, 80333 MÜNCHEN, DE |

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2007-05-24| 8364| No opposition during term of opposition|

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2010-03-25| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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DE200410023855|DE102004023855B4|2004-05-13|2004-05-13|Circuit arrangement|DE200410023855| DE102004023855B4|2004-05-13|2004-05-13|Circuit arrangement|

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PCT/DE2005/000876| WO2005111978A1|2004-05-13|2005-05-12|Schaltkreis-anordnung|

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US11/596,005| US20080151088A1|2004-05-13|2005-05-12|Switching Circuit Arrangement|