View NOIL1SM0300A_8327850.PDF datasheet online --- IC-ON-LINE

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s e m i c o n d u c t o r c o m p o n e n t s i n d u s t r i e s , l l c , 2 0 1 3 f e b r u a r y , 2 0 1 3 ? r e v . 1 0 1 p u b l i c a t i o n o r d e r n u m b e r : n o i l 1 s m 0 3 0 0 a / d n o i l 1 s m 0 3 0 0 a l u p a 3 0 0 c m o s i m a g e s e n s o r f e a t u r e s ? 6 4 0 ( h ) x 4 8 0 ( v ) a c t i v e p i x e l s ( v g a r e s o l u t i o n ) ? 9 . 9 m x 9 . 9 m s q u a r e p i x e l s ( b a s e d o n t h e h i g h - f i l l f a c t o r a c t i v e p i x e l s e n s o r t e c h n o l o g y o f f i l l f a c t o r y ( u s p a t e n t n o . 6 , 2 2 5 , 6 7 0 a n d o t h e r s ) ) . ? o p t i c a l f o r m a t : 1 / 2 o p t i c a l i n c h ? p i x e l r a t e o f 8 0 m h z ? f r a m e r a t e : 2 5 0 f p s a t f u l l r e s o l u t i o n ? o n - c h i p 1 0 b i t a d c s ? g l o b a l s h u t t e r ? s u b s a m p l i n g ( y d i r e c t i o n ) ? s e r i a l p h e r i p h e r a l i n t e r f a c e ( s p i ) ? p r o g r a m m a b l e r e a d o u t d i r e c t i o n ( x a n d y ) ? r a n d o m p r o g r a m m a b l e w i n d o w i n g ? p o w e r d i s s i p a t i o n : 1 9 0 m w ? 4 8 - p i n l c c p a c k a g e ? t h e s e d e v i c e s a r e p b ? f r e e a n d a r e r o h s c o m p l i a n t a p p l i c a t i o n s ? m a c h i n e v i s i o n ? m o t i o n t r a c k i n g o v e r v i e w t h i s d o c u m e n t d e s c r i b e s t h e i n t e r f a c i n g a n d d r i v i n g o f t h e l u p a 3 0 0 i m a g e s e n s o r . t h e p i x e l s i z e a n d r e s o l u t i o n r e s u l t i n a 6 . 3 m m x 4 . 7 m m o p t i c a l a c t i v e a r e a ( 1 / 2 i n c h ) . t h i s v g a - r e s o l u t i o n c m o s a c t i v e p i x e l s e n s o r f e a t u r e s g l o b a l s h u t t e r a n d a m a x i m a l f r a m e r a t e o f 2 5 0 f p s i n f u l l r e s o l u t i o n , w h e r e i n t e g r a t i o n d u r i n g r e a d o u t i s p o s s i b l e . t h e r e a d o u t s p e e d c a n b e b o o s t e d b y m e a n s o f s u b s a m p l i n g a n d w i n d o w e d r e g i o n o f i n t e r e s t ( r o i ) r e a d o u t . h i g h d y n a m i c r a n g e s c e n e s c a n b e c a p t u r e d u s i n g t h e d o u b l e a n d m u l t i p l e s l o p e f u n c t i o n a l i t y . u s e r p r o g r a m m a b l e r o w a n d c o l u m n s t a r t / s t o p p o s i t i o n s a l l o w w i n d o w i n g . s u b s a m p l i n g r e d u c e s r e s o l u t i o n w h i l e m a i n t a i n i n g t h e c o n s t a n t f i e l d o f v i e w a n d a n i n c r e a s e d f r a m e r a t e . t h e p r o g r a m m a b l e g a i n a n d o f f s e t a m p l i f i e r m a p s t h e s i g n a l s w i n g t o t h e a d c i n p u t r a n g e . a 1 0 - b i t a d c c o n v e r t s t h e a n a l o g d a t a t o a 1 0 - b i t d i g i t a l w o r d s t r e a m . t h e s e n s o r u s e s a 3 - w i r e s e r i a l - p a r a l l e l ( s p i ) i n t e r f a c e . i t o p e r a t e s w i t h a 3 . 3 v a n d 2 . 5 v p o w e r s u p p l y a n d r e q u i r e s o n l y o n e m a s t e r c l o c k f o r o p e r a t i o n u p t o 8 0 m h z p i x e l r a t e . i t i s h o u s e d i n a n 4 8 - p i n c e r a m i c l c c p a c k a g e . t h e s e n s o r i s a v a i l a b l e i n a m o n o c h r o m e v e r s i o n o r b a y e r ( r g b ) p a t t e r n e d c o l o r f i l t e r a r r a y . t h i s d a t a s h e e t a l l o w s t h e u s e r t o d e v e l o p a c a m e r a - s y s t e m b a s e d o n t h e d e s c r i b e d t i m i n g a n d i n t e r f a c i n g . o r d e r i n g i n f o r m a t i o n m a r k e t i n g p a r t n u m b e r d e s c r i p t i o n p a c k a g e n o i l 1 s m 0 3 0 0 a - q d c m o n o w i t h g l a s s 4 8 p i n l c c n o i l 1 s e 0 3 0 0 a - q d c c o l o r m i c r o l e n s w i t h g l a s s n o i l 1 s m 0 3 0 0 a - w w c m o n o w a f e r s a l e s w a f e r s a l e s n o t e : f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e o r d e r i n g c o d e i n f o r m a t i o n o n p a g e 2 7 . h t t p : / / o n s e m i . c o m f i g u r e 1 . l u p a 3 0 0 p a c k a g e p h o t o
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 c o n t e n t s f e a t u r e s 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a p p l i c a t i o n s 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o v e r v i e w 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o r d e r i n g i n f o r m a t i o n 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c o n t e n t s 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s p e c i f i c a t i o n s 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s p e c t r a l r e s p o n s e c u r v e 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p h o t o ? v o l t a i c r e s p o n s e c u r v e 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . s e n s o r a r c h i t e c t u r e 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p i x e l a r c h i t e c t u r e 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . f r a m e r a t e a n d w i n d o w i n g 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a n a l o g t o d i g i t a l c o n v e r t e r 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p r o g r a m m a b l e g a i n a m p l i f i e r s 7 . . . . . . . . . . . . . . . . o p e r a t i o n a n d s i g n a l i n g 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g l o b a l s h u t t e r 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t ( n d r ) 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . s e q u e n c e r 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d a t a i n t e r f a c e ( s p i ) 1 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . t i m i n g a n d r e a d o u t o f t h e i m a g e s e n s o r 1 7 . . . . . . . . . r e a d o u t t i m i n g 2 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s t a r t u p t i m i n g 2 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s e q u e n c e r r e s e t t i m i n g 2 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p i n l i s t 2 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p a c k a g e d r a w i n g 2 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m e c h a n i c a l p a c k a g e s p e c i f i c a t i o n 2 6 . . . . . . . . . . . . . . g l a s s l i d 2 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h a n d l i n g p r e c a u t i o n s 2 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l i m i t e d w a r r a n t y 2 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . r e t u r n m a t e r i a l a u t h o r i z a t i o n ( r m a ) 2 7 . . . . . . . . . . . a c c e p t a n c e c r i t e r i a s p e c i f i c a t i o n 2 7 . . . . . . . . . . . . . . . o r d e r i n g c o d e i n f o r m a t i o n 2 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a c r o n y m s 2 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g l o s s a r y 2 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a p p e n d i x a : f r e q u e n t l y a s k e d q u e s t i o n s 3 0 . . . . . . . .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 3 s p e c i f i c a t i o n s g e n e r a l s p e c i f i c a t i o n s p a r a m e t e r s p e c i f i c a t i o n s p i x e l a r c h i t e c t u r e 6 t r a n s i s t o r p i x e l p i x e l s i z e 9 . 9 m x 9 . 9 m r e s o l u t i o n 6 4 0 ( h ) x 4 8 0 ( v ) s u b s a m p l i n g s u b s a m p l i n g i s p o s s i b l e ( o n l y i n t h e y - d i r e c t i o n ) s u b - s a m p l i n g p a t t e r n : y 0 y 0 y 0 y 0 w i n d o w i n g ( r o i ) r a n d o m l y p r o g r a m m a b l e r o i r e a d o u t . i m p l e m e n t e d a s s c a n n i n g o f l i n e s / c o l u m n s f r o m a n u p l o a d e d p o s i t i o n r e a d o u t d i r e c t i o n r e a d o u t d i r e c t i o n c a n b e r e v e r s e d i n x a n d y p r o g r a m m a b l e g a i n r a n g e x 1 t o x 1 6 , i n 1 6 s t e p s u s i n g 4 - b i t s p r o g r a m m i n g p r o g r a m m a b l e o f f s e t 2 5 6 s t e p s ( 8 b i t ) d i g i t a l o u t p u t o n ? c h i p 1 0 ? b i t a d c s a t 8 0 m s a m p l e s / s p o w e r d i s s i p a t i o n 1 6 0 m w n o t i n c l u d i n g o u t p u t l o a d 1 9 0 m w w i t h o u t p u t l o a d o f 1 5 p f p a c k a g e t y p e 4 8 p i n l c c m a s s 1 g e l e c t r o ? o p t i c a l s p e c i f i c a t i o n s p a r a m e t e r t y p i c a l s p e c i f i c a t i o n s o p t i c a l f o r m a t ? o p t i c a l i n c h s h u t t e r t y p e p i p e l i n e d g l o b a l s h u t t e r f r a m e r a t e 2 5 0 f p s f p n 2 . 5 % r m s p - p ( m i n : 1 0 % , m a x : 3 . 1 % ) p r n u 2 . 5 % r m s , m a x : 3 . 1 % c o n v e r s i o n g a i n 3 4 u v / e - a t o u t p u t s a t u r a t i o n c h a r g e 3 5 . 0 0 0 e - s e n s i t i v i t y 3 2 0 0 v . m 2 / w . s 1 7 v / l u x . s ( 1 8 0 l u x = 1 w / m 2 ) p e a k q e * f f 4 5 % d a r k c u r r e n t ( a t 2 1 c ) 3 0 0 m v / s n o i s e e l e c t r o n s 3 2 e - s / n r a t i o 4 3 d b p a r a s i t i c s e n s i t i v i t y 1 / 5 0 0 0 d y n a m i c r a n g e 6 1 d b e x t e n d e d d y n a m i c r a n g e m u l t i p l e s l o p e ( u p t o 9 0 d b o p t i c a l d y - n a m i c r a n g e ) m t f 6 0 % t a b l e 1 . r e c o m m e n d e d o p e r a t i n g r a t i n g s ( n o t e s 1 a n d 2 ) s y m b o l p a r a m e t e r m i n m a x u n i t s t j o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e r a n g e ? 4 0 7 0 c t a b l e 2 . a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s ( n o t e s 2 , 3 a n d 4 ) s y m b o l p a r a m e t e r m i n m a x u n i t s v d d [ 5 ] d c s u p p l y v o l t a g e ? 0 . 5 4 . 3 v t s s t o r a g e t e m p e r a t u r e ? 3 0 + 8 5 c % r h h u m i d i t y ( r e l a t i v e ) ? 8 5 % a t 8 5 c e s d [ 3 ] & l u [ 4 ] e s d & l a t c h ? u p ( n o t e s 3 a n d 4 ) m a 1 . o p e r a t i n g r a t i n g s a r e c o n d i t i o n s i n w h i c h o p e r a t i o n o f t h e d e v i c e i s i n t e n d e d t o b e f u n c t i o n a l . a l l p a r a m e t e r s a r e c h a r a c t e r i z e d f o r d c c o n d i t i o n s a f t e r t h e r m a l e q u i l i b r i u m i s e s t a b l i s h e d . u n u s e d i n p u t s m u s t a l w a y s b e t i e d t o a n a p p r o p r i a t e l o g i c l e v e l , f o r e x a m p l e , v d d o r g n d . 2 . s t r e s s e s a b o v e t h e s e r a t i n g s m a y c a u s e p e r m a n e n t d a m a g e . e x p o s u r e t o a b s o l u t e m a x i m u m c o n d i t i o n s f o r e x t e n d e d p e r i o d s m a y d e g r a d e d e v i c e r e l i a b i l i t y . t h e s e a r e s t r e s s r a t i n g s o n l y , a n d f u n c t i o n a l o p e r a t i o n o f t h e d e v i c e a t t h e s e o r a n y o t h e r c o n d i t i o n s b e y o n d t h o s e s p e c i f i e d i s n o t i m p l i e d . 3 . t h i s d e v i c e d o e s n o t c o n t a i n c i r c u i t r y t o p r o t e c t t h e i n p u t s a g a i n s t d a m a g e c a u s e d b y h i g h s t a t i c v o l t a g e s o r e l e c t r i c f i e l d s . o n s e m i c o n d u c t o r r e c o m m e n d s t h a t c u s t o m e r s b e c o m e f a m i l i a r w i t h , a n d f o l l o w t h e p r o c e d u r e s i n j e d e c s t a n d a r d j e s d 6 2 5 ? a . r e f e r t o a p p l i c a t i o n n o t e a n 5 2 5 6 1 . 4 . t h e l u p a 3 0 0 d o e s n o t h a v e l a t c h u p p r o t e c t i o n . 5 . v d d = v d d d = v d d a ( v d d d i s s u p p l y t o d i g i t a l c i r c u i t , v d d a t o a n a l o g c i r c u i t ) .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 4 s p e c t r a l r e s p o n s e c u r v e f i g u r e 2 . s p e c t r a l r e s p o n s e o f l u p a 3 0 0 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 4 0 0 w a v e l e n g t h ( n m ) r e s p o n s e ( a / w ) 0 . 1 6 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 p h o t o ? v o l t a i c r e s p o n s e c u r v e f i g u r e 3 . p h o t o ? v o l t a i c r e s p o n s e l u p a 3 0 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 . 0 0 e + 0 0 e l e c t r o n s o u t p u t v o l t a g e ( a n a l o g ) 1 . 0 0 e + 0 4 2 . 0 0 e + 0 4 3 . 0 0 e + 0 4 4 . 0 0 e + 0 4 5 . 0 0 e + 0 4 6 . 0 0 e + 0 4 7 . 0 0 e + 0 4
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 5 s e n s o r a r c h i t e c t u r e t h e f l o o r p l a n o f t h e a r c h i t e c t u r e i s s h o w n i n f i g u r e 4 . t h e i m a g e c o r e c o n s i s t s o f a p i x e l a r r a y , a n x - a n d y - a d d r e s s i n g r e g i s t e r , p i x e l a r r a y d r i v e r s , a n d c o l u m n a m p l i f i e r s . t h e i m a g e s e n s o r o f 6 4 0 x 4 8 0 p i x e l s i s r e a d o u t i n p r o g r e s s i v e s c a n . t h e a r c h i t e c t u r e a l l o w s p r o g r a m m a b l e a d d r e s s i n g i n t h e x - d i r e c t i o n i n s t e p s o f 8 p i x e l s a n d i n t h e y - d i r e c t i o n i n s t e p s o f 1 p i x e l . t h e s t a r t i n g p o i n t o f t h e a d d r e s s i s u p l o a d a b l e b y m e a n s o f t h e s e r i a l p a r a l l e l i n t e r f a c e ( s p i ) . t h e p g a s a m p l i f y t h e s i g n a l f r o m t h e c o l u m n a n d a d d a n o f f s e t s o t h e s i g n a l f i t s i n t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c . t h e f o u r a d c s t h e n c o n v e r t t h e s i g n a l t o t h e d i g i t a l d o m a i n . p i x e l s a r e s e l e c t e d i n a 4 * 1 k e r n e l . e v e r y a d c s a m p l e s t h e s i g n a l f r o m o n e o f t h e 4 s e l e c t e d p i x e l s . s a m p l i n g f r e q u e n c y i s 2 0 m h z . t h e d i g i t a l o u t p u t s o f t h e f o u r a d c s a r e m u l t i p l e x e d t o o n e o u t p u t b u s o p e r a t i n g a t 8 0 m h z . f i g u r e 4 . f l o o r p l a n o f t h e s e n s o r p i x e l a r c h i t e c t u r e t h e l u p a 3 0 0 i s d e s i g n e d o n t h e 6 t p i x e l a r c h i t e c t u r e . c o l o r f i l t e r t h e l u p a 3 0 0 c a n a l s o b e p r o c e s s e d w i t h a b a y e r r g b c o l o r p a t t e r n . p i x e l ( 0 , 0 ) h a s a r e d f i l t e r . f i g u r e 5 . c o l o r f i l t e r a r r a n g e m e n t o n t h e p i x e l s
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 6 f r a m e r a t e a n d w i n d o w i n g f r a m e r a t e t h e f r a m e r a t e d e p e n d s o n t h e i n p u t c l o c k , t h e f r a m e o v e r h e a d t i m e ( f o t ) a n d t h e r o w o v e r h e a d t i m e ( r o t ) . t h e f r a m e p e r i o d i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s f r a m e p e r i o d = f o t + n r . l i n e s * ( r o t + n r . p i x e l s * c l o c k p e r i o d ) e x a m p l e : r e a d o u t o f t h e f u l l r e s o l u t i o n a t n o m i n a l s p e e d ( 8 0 m h z p i x e l r a t e = 1 2 . 5 n s , g r a n < 1 : 0 > = 1 0 ) : f r a m e p e r i o d = 7 . 8 s + ( 4 8 0 * ( 4 0 0 n s + 1 2 . 5 n s * 6 4 0 ) = 4 . 0 3 9 m s = > 2 4 7 . 6 f p s . i n c a s e t h e s e n s o r o p e r a t e s i n s u b s a m p l i n g , t h e r o t i s e n l a r g e d w i t h 8 c l o c k p e r i o d s . t a b l e 3 . f r a m e r a t e p a r a m e t e r s p a r a m e t e r c o m m e n t c l a r i f i c a t i o n f o t f r a m e o v e r h e a d t i m e 1 2 0 0 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 1 1 6 2 4 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 1 0 3 3 6 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 0 1 1 9 2 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 0 0 r o t r o w o v e r h e a d t i m e 4 8 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 1 1 3 2 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 1 0 2 4 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 0 1 2 0 c l o c k p e r i o d s f o r g r a n < 1 : 0 > = 0 0 n r . l i n e s n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t e a c h f r a m e n r . p i x e l s n u m b e r o f p i x e l s r e a d o u t e a c h l i n e c l o c k p e r i o d 1 / 8 0 m h z = 1 2 . 5 n s w i n d o w i n g w i n d o w i n g i s a c h i e v e d b y t h e s p i i n t e r f a c e . t h e s t a r t i n g p o i n t o f t h e x - a n d y - a d d r e s s i s u p l o a d a b l e , a s w e l l a s t h e w i n d o w s i z e . t h e m i n i m u m s t e p s i z e i n t h e x - d i r e c t i o n i s 8 p i x e l s ( o n l y m u l t i p l e s o f 8 c a n b e c h o s e n a s s t a r t / s t o p a d d r e s s e s ) . t h e m i n i m u m s t e p s i z e i n t h e y - d i r e c t i o n i s 1 l i n e ( e v e r y l i n e c a n b e a d d r e s s e d ) i n n o r m a l m o d e a n d 2 l i n e s i n s u b s a m p l i n g m o d e . t h e w i n d o w s i z e i n t h e x - d i r e c t i o n i s u p l o a d a b l e i n r e g i s t e r n b _ o f _ p i x . t h e w i n d o w s i z e i n t h e y - d i r e c t i o n i s d e t e r m i n e d b y t h e r e g i s t e r f t _ t i m e r t a b l e 4 . f r a m e r a t e p a r a m e t e r s p a r a m e t e r f r a m e r a t e ( f p s ) f r a m e r e a d o u t ( u s ) c o m m e n t 6 4 0 x 4 8 0 2 4 7 . 5 4 0 3 8 6 4 0 x 2 4 0 4 8 8 . 3 2 0 4 8 s u b s a m p l i n g 2 5 6 x 2 5 6 1 0 7 6 9 2 9 w i n d o w i n g a n a l o g t o d i g i t a l c o n v e r t e r t h e s e n s o r h a s f o u r 1 0 - b i t p i p e l i n e d a d c o n b o a r d . t h e a d c s a r e n o m i n a l l y o p e r a t i n g a t 2 0 m s a m p l e s / s . t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c i s b e t w e e n 0 . 7 5 a n d 1 . 7 5 v . t h e a n a l o g i n p u t s i g n a l i s s a m p l e d a t 2 . 1 n s d e l a y f r o m t h e r i s i n g e d g e o f t h e a d c c l o c k . t h e d i g i t a l o u t p u t d a t a a p p e a r s a t t h e o u t p u t a t 5 . 5 c y c l e s l a t e r . t h i s i s a t t h e 6 t h f a l l i n g e d g e s u c c e e d i n g t h e s a m p l e m o m e n t . t h e d a t a i s d e l a y e d b y 3 . 7 n s w i t h r e s p e c t t o t h i s f a l l i n g e d g e . t h i s i s i l l u s t r a t e d i n f i g u r e 6 . t a b l e 5 . a d c p a r a m e t e r s p a r a m e t e r s p e c i f i c a t i o n d a t a r a t e 2 0 m s a m p l e s / s i n p u t r a n g e 0 . 7 5 v ? 1 . 7 5 v q u a n t i z a t i o n 1 0 b i t d n l t y p . < 0 . 3 l s b i n l t y p . < 0 . 7 l s b
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 7 f i g u r e 6 . a d c t i m i n g c l k _ a d c d u m m y 5 0 n s 3 . 7 n s 5 . 5 c l o c k c y c l e s a d c _ i n d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 1 d 2 d 3 d 4 a d c _ o u t < 9 : 0 > p r o g r a m m a b l e g a i n a m p l i f i e r s t h e p r o g r a m m a b l e g a i n a m p l i f i e r s h a v e t w o f u n c t i o n s : ? a d d i n g a n o f f s e t t o t h e s i g n a l t o f i t i t i n t o t h e r a n g e o f t h e a d c . t h i s i s c o n t r o l l e d b y t h e v b l a c k a n d v o f f s e t s p i s e t t i n g s . ? a m p l i f y i n g t h e s i g n a l a f t e r t h e o f f s e t i s a d d e d . o f f s e t r e g u l a t i o n t h e p u r p o s e o f o f f s e t r e g u l a t i o n i s t o b r i n g t h e s i g n a l i n t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c . a f t e r t h e c o l u m n a m p l i f i e r s , t h e s i g n a l f r o m t h e p i x e l s h a s a r a n g e f r o m 0 . 1 v ( b r i g h t ) t o 1 . 3 v ( b l a c k ) . t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c i s f r o m 0 . 7 5 v t o 1 . 7 5 v . t h e a m o u n t o f o f f s e t a d d e d i s c o n t r o l l e d b y t w o s p i s e t t i n g s : v b l a c k < 7 : 0 > a n d v o f f s e t < 7 : 0 > . t h e f o r m u l a t o a d d o f f s e t i s : v o u t p u t = v s i g n a l + ( v o f f s e t - v b l a c k ) n o t e t h a t t h e f p n ( f i x e d p a t t e r n n o i s e ) o f t h e s e n s o r c a u s e s a s p r e a d o f a b o u t 1 0 0 m v o n t h e d a r k l e v e l . t o a l l o w f p n c o r r e c t i o n d u r i n g p o s t p r o c e s s i n g o f t h e i m a g e , t h i s s p r e a d o n t h e d a r k l e v e l n e e d s t o b e c o v e r e d b y t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c . t h i s i s w h y t h e d e f a u l t s e t t i n g s o f t h e s p i a r e p r o g r a m m e d t o a d d a n o f f s e t o f 2 0 0 m v . t h i s w a y t h e d a r k l e v e l g o e s f r o m 1 . 3 v t o 1 . 5 v a n d i s t h e f p n i n f o r m a t i o n s t i l l c o n v e r t e d b y t h e a d c . t o m a t c h t h e a d c r a n g e , i t i s r e c o m m e n d e d t o p r o g r a m a n o f f s e t o f 3 4 0 m v . t o p r o g r a m t h i s o f f s e t , t h e v o f f s e t a n d v b l a c k r e g i s t e r s c a n b e u s e d . f i g u r e 7 i l l u s t r a t e s t h e o p e r a t i o n o f t h e o f f s e t r e g u l a t i o n w i t h a n e x a m p l e . t h e b l u e h i s t o g r a m i s t h e h i s t o g r a m o f t h e i m a g e t a k e n a f t e r t h e c o l u m n a m p l i f i e r s . c o n s i d e r a s a n e x a m p l e t h a t t h e d e v i c e h a s a b l a c k l e v e l o f 1 . 4 5 v a n d a s w i n g o f 1 0 0 m v . w i t h t h i s s w i n g , i t f i t s i n t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c , b u t a l a r g e p a r t o f t h e r a n g e o f t h e a d c i s n o t u s e d i n t h i s c a s e . f o r t h i s r e a s o n a n o f f s e t i s a d d e d f i r s t , t o a l i g n t h e b l a c k l e v e l w i t h t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c . i n t h e f i r s t s t e p , a n o f f s e t o f 2 0 0 m v i s a d d e d w i t h t h e d e f a u l t s e t t i n g s o f v b l a c k a n d v o f f s e t . t h i s r e s u l t s i n t h e r e d h i s t o g r a m w i t h a a v e r a g e b l a c k l e v e l o f 1 . 6 5 v . t h i s m e a n s t h a t t h e s p r e a d o n t h e b l a c k l e v e l f a l l s c o m p l e t e l y i n s i d e t h e r a n g e o f t h e a d c . i n a s e c o n d s t e p , t h e s i g n a l i s a m p l i f i e d t o u s e t h e f u l l r a n g e o f t h e a d c . f i g u r e 7 . o f f s e t r e g u l a t i o n n u m b e r o f p i x e l s v o l t s 1 . 4 5 v 1 . 6 5 v v a d c _ h i g h 1 . 7 5 v
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 8 p r o g r a m m a b l e g a i n t h e a m p l i f i c a t i o n i n s i d e t h e p g a i s c o n t r o l l e d b y t h r e e s p i s e t t i n g s : t h e p g a g a i n s e l e c t i o n : 1 6 g a i n s t e p s a r e s e l e c t a b l e b y m e a n s o f t h e g a i n _ p g a < 3 : 0 > r e g i s t e r . s e l e c t i o n w o r d 0 0 0 0 c o r r e s p o n d s w i t h g a i n 1 . 3 2 a n d s e l e c t i o n w o r d 1 1 1 1 c o r r e s p o n d s w i t h g a i n 1 5 . 5 . t a b l e 6 g i v e s t h e 1 6 g a i n s e t t i n g s . t h e u n i t y g a i n s e l e c t i o n o f t h e p g a i s d o n e b y t h e u n i t y _ p g a s e t t i n g . i f t h i s b i t i s h i g h , t h e g a i n _ p g a s e t t i n g s a r e i g n o r e d . t h e s e l _ u n i s e t t i n g i s u s e d t o h a v e m o r e g a i n s t e p s . i f t h i s b i t i s l o w , t h e s i g n a l i s d i v i d e d b y t w o b e f o r e e n t e r i n g t h e p g a . g a i n _ p g a a n d u n i t y _ p g a s e t t i n g s a r e a p p l i e d a f t e r w a r d s . i f t h e s e l _ u n i b i t i s h i g h , t h e r e i s a u n i t y f e e d t h r o u g h t o t h e p g a . t h i s a l l o w s h a v i n g a t o t a l g a i n r a n g e o f 0 . 5 t o 1 6 i n 3 2 s t e p s . t h e a m p l i f i c a t i o n i n t h e p g a i s d o n e a r o u n d a p i v o t i n g p o i n t , s e t b y v c a l a s i l l u s t r a t e d i n f i g u r e 8 . t h e v c a l < 7 : 0 > s e t t i n g i s u s e d t o a p p l y t h e v c a l v o l t a g e t h r o u g h a n o n c h i p d a c f i g u r e 8 . e f f e c t o n h i s t o g r a m o f p g a ( g a i n = 4 ) ( v c a l i s t h e g r e e n l i n e ) n u m b e r o f p i x e l s v o l t s v c a l f i g u r e 9 c o n t i n u e s o n t h e e x a m p l e i n t h e s e c t i o n , o f f s e t r e g u l a t i o n . t h e b l u e h i s t o g r a m i s t h e h i s t o g r a m o f t h e i m a g e a f t e r t h e c o l u m n a m p l i f i e r s . w i t h o f f s e t r e g u l a t i o n a n o f f s e t o f 2 0 0 m v i s a d d e d t o b r i n g t h e s i g n a l i n r a n g e o f t h e a d c . t h e b l a c k l e v e l o f 1 . 4 5 v i s s h i f t e d t o 1 . 6 5 v . t h e r e d a n d b l u e h i s t o g r a m s h a v e a s w i n g o f 1 0 0 m v . t h i s m e a n s t h e i n p u t r a n g e o f t h e a d c i s n o t c o m p l e t e l y u s e d . b y a m p l i f y i n g t h e s i g n a l w i t h a f a c t o r 1 0 b y t h e p g a , t h e f u l l r a n g e o f t h e a d c c a n b e u s e d . i n t h i s e x a m p l e , v c a l i s s e t a t 1 . 7 5 v ( t h e m a x i m u m i n p u t r a n g e o f t h e a d c ) t o m a k e s u r e t h e s p r e a d o n t h e b l a c k l e v e l i s s t i l l i n s i d e t h e r a n g e o f t h e a d c a f t e r a m p l i f i c a t i o n . t h e r e s u l t a f t e r a m p l i f i c a t i o n i s t h e p u r p l e h i s t o g r a m . t a b l e 6 . g a i n s e t t i n g s g a i n _ p g a < 3 . 0 > g a i n 0 0 0 0 1 . 3 2 0 0 0 1 1 . 5 6 0 0 1 0 1 . 8 5 0 0 1 1 2 . 1 8 0 1 0 0 2 . 5 8 0 1 0 1 3 . 0 5 0 1 1 0 3 . 5 9 0 1 1 1 4 . 2 2 1 0 0 0 4 . 9 1 0 0 1 5 . 8 4 1 0 1 0 6 . 8 4 1 0 1 1 8 . 0 2 1 1 0 0 9 . 3 8 1 1 0 1 1 1 . 2 1 1 1 0 1 3 . 1 2 1 1 1 1 1 5 . 3 8 f i g u r e 9 . e x a m p l e o f p g a o p e r a t i o n n u m b e r o f p i x e l s v o l t s 1 . 4 5 v 1 . 6 5 v v c a l 1 . 7 5 v 0 . 7 5 v
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 9 o p e r a t i o n a n d s i g n a l i n g p o w e r s u p p l i e s e v e r y m o d u l e o n c h i p s u c h a s c o l u m n a m p l i f i e r s , o u t p u t s t a g e s , d i g i t a l m o d u l e s , a n d d r i v e r s h a s i t s o w n p o w e r s u p p l y a n d g r o u n d . o f f c h i p t h e g r o u n d s c a n b e c o m b i n e d , b u t n o t a l l p o w e r s u p p l i e s m a y b e c o m b i n e d . t h i s r e s u l t s i n s e v e r a l d i f f e r e n t p o w e r s u p p l i e s , b u t t h i s i s r e q u i r e d t o r e d u c e e l e c t r i c a l c r o s s - t a l k a n d t o i m p r o v e s h i e l d i n g , d y n a m i c r a n g e , a n d o u t p u t s w i n g . o n c h i p , t h e g r o u n d l i n e s o f e v e r y m o d u l e a r e k e p t s e p a r a t e t o i m p r o v e s h i e l d i n g a n d e l e c t r i c a l c r o s s - t a l k b e t w e e n t h e m . a n o v e r v i e w o f t h e s u p p l i e s i s g i v e n i n t a b l e 7 a n d t a b l e 8 . t a b l e 8 s u m m a r i z e s t h e s u p p l i e s r e a l t e d t o t h e p i x e l a r r a y s i g n a l s , w h e r e t a b l e 7 s u m m a r i z e s t h e s u p p l i e s r e l a t e d w i t h a l l o t h e r m o d u l e s . t a b l e 7 . f r a m e r a t e p a r a m e t e r s n a m e d c c u r r e n t p e a k c u r r e n t t y p m a x d e s c r i p t i o n v d d a 1 5 . 7 m a 5 0 m a 2 . 5 v 5 % p o w e r s u p p l y a n a l o g r e a d o u t m o d u l e v d d d 6 . 7 m a 5 0 m a 2 . 5 v 2 . 5 v p o w e r s u p p l y d i g i t a l m o d u l e s v a d c 3 2 . 7 m a 1 0 0 m a 2 . 5 v 5 % p o w e r s u p p l y o f a d c c i r c u i t r y v d d o 3 . 5 m a 1 0 0 m a 2 . 5 v 5 % p o w e r s u p p l y o u t p u t d r i v e r s t a b l e 8 . o v e r v i e w o f t h e p o w e r s u p p l i e s r e l a t e d t o p i x e l s i g n a l s n a m e d c c u r r e n t p e a k c u r r e n t m i n t y p m a x d e s c r i p t i o n v p i x 3 m a 1 0 0 m a 2 . 5 v p o w e r s u p p l y p i x e l a r r a y v r e s 1 a 1 0 m a 3 . 0 v 3 . 3 v 3 . 5 v p o w e r s u p p l y r e s e t d r i v e r s v r e s _ d s 1 a 1 0 m a 2 . 8 v p o w e r s u p p l y r e s e t d u a l s l o p e d r i v e r s v r e s _ t s 1 a 1 0 m a 2 . 0 v p o w e r s u p p l y r e s e t t r i p l e s l o p e d r i v e r s v m e m _ h 1 a 1 a 3 . 0 v 3 . 3 v 3 . 5 v p o w e r s u p p l y f o r m e m o r y e l e m e n t i n p i x e l g n d d r i v e r s 0 v g r o u n d o f t h e p i x e l a r r a y d r i v e r s t h e m a x i m u m c u r r e n t s m e n t i o n e d i n t a b l e 7 a n d t a b l e 8 a r e p e a k c u r r e n t s . a l l p o w e r s u p p l i e s s h o u l d b e a b l e t o d e l i v e r t h e s e c u r r e n t s e x c e p t f o r v m e m _ l , w h i c h m u s t b e a b l e t o s i n k t h i s c u r r e n t . n o t e t h a t n o p o w e r s u p p l y f i l t e r i n g o n c h i p i s i m p l e m e n t e d a n d t h a t n o i s e o n t h e s e p o w e r s u p p l i e s c a n c o n t r i b u t e i m m e d i a t e l y t o t h e n o i s e o n t h e s i g n a l . t h e v o l t a g e s u p p l i e s v p i x , v d d a a n d v a d c a r e e s p e c i a l l y i m p o r t a n t t o b e n o i s e f r e e .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 0 b i a s i n g t a b l e 9 s u m m a r i z e s t h e b i a s i n g s i g n a l s r e q u i r e d t o d r i v e t h i s i m a g e s e n s o r . f o r o p t i m i z a t i o n r e a s o n s o f t h e b i a s i n g o f t h e c o l u m n a m p l i f i e r s w i t h r e s p e c t t o p o w e r d i s s i p a t i o n , s e v e r a l b i a s i n g r e s i s t o r s a r e r e q u i r e d . t h i s o p t i m i z a t i o n r e s u l t s i n a n i n c r e a s e o f s i g n a l s w i n g a n d d y n a m i c r a n g e . t a b l e 9 . o v e r v i e w o f b i a s s i g n a l s s i g n a l [ 1 ] c o m m e n t r e l a t e d m o d u l e d c ? l e v e l a d c _ b i a s c o n n e c t w i t h 1 0 k t o v a d c a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n t o g n d a d c a d c 6 9 3 m v p r e c h a r g e _ b i a s c o n n e c t w i t h 6 8 k t o v p i x a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d d r i v e r s p i x e l a r r a y p r e c h a r g e 5 6 7 m v b i a s _ p g a b i a s i n g o f a m p l i f i e r s t a g e . c o n n e c t w i t h 1 1 0 k t o v d d a a n d d e - c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a p g a 6 5 0 m v b i a s _ f a s t b i a s i n g o f c o l u m n s . c o n n e c t w i t h 4 2 k t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a c o l u m n a m p l i f i e r s 7 5 0 m v b i a s _ s l o w b i a s i n g o f c o l u m n s . c o n n e c t w i t h 1 . 5 m t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a c o l u m n a m p l i f i e r s 4 5 0 m v b i a s _ c o l b i a s i n g o f i m a g e r c o r e . c o n n e c t w i t h 5 0 0 k t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a c o l u m n a m p l i f i e r s 5 0 8 m v 1 . e a c h b i a s i n g s i g n a l d e t e r m i n e s t h e o p e r a t i o n o f a c o r r e s p o n d i n g m o d u l e i n t h e s e n s e t h a t i t c o n t r o l s s p e e d a n d d i s s i p a t i o n . d i g i t a l s i g n a l s d e p e n d i n g o n t h e o p e r a t i o n m o d e ( m a s t e r o r s l a v e ) , t h e p i x e l a r r a y o f t h e i m a g e s e n s o r r e q u i r e s d i f f e r e n t d i g i t a l c o n t r o l s i g n a l s . t h e f u n c t i o n o f e a c h o f t h e s i g n a l s i s s h o w n i n t a b l e 1 0 . t a b l e 1 0 . o v e r v i e w o f b i a s s i g n a l s s i g n a l i / o c o m m e n t s l i n e _ v a l i d d i g i t a l o u t p u t i n d i c a t e s w h e n v a l i d d a t a i s a t t h e o u t p u t s . a c t i v e h i g h f r a m e _ v a l i d d i g i t a l o u t p u t i n d i c a t e s w h e n a v a l i d f r a m e i s r e a d o u t . a c t i v e h i g h i n t _ t i m e _ 3 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e t r i p l e s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l t h e t r i p l e s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . a c t i v e h i g h i n t _ t i m e _ 2 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e d u a l s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l t h e d u a l s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . a c t i v e h i g h i n t _ t i m e _ 1 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e i n t e g r a t i o n t i m e . i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l i n t e g r a t i o n t i m e . a c t i v e h i g h r e s e t _ n d i g i t a l i n p u t s e q u e n c e r r e s e t . a c t i v e l o w c l k d i g i t a l i n p u t r e a d o u t c l o c k ( 8 0 m h z ) , s i n e o r s q u a r e c l o c k s p i _ e n a b l e d i g i t a l i n p u t e n a b l e o f t h e s p i s p i _ c l k d i g i t a l i n p u t c l o c k o f t h e s p i . ( m a x . 2 0 m h z ) s p i _ d a t a d i g i t a l i / o d a t a l i n e o f t h e s p i . b i d i r e c t i o n a l p i n
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 1 g l o b a l s h u t t e r i n a g l o b a l s h u t t e r l i g h t i n t e g r a t i o n t a k e s p l a c e o n a l l p i x e l s i n p a r a l l e l , a l t h o u g h s u b s e q u e n t r e a d o u t i s s e q u e n t i a l . f i g u r e 1 0 s h o w s t h e i n t e g r a t i o n a n d r e a d o u t s e q u e n c e f o r t h e s y n c h r o n o u s s h u t t e r . a l l p i x e l s a r e l i g h t s e n s i t i v e a t t h e s a m e p e r i o d o f t i m e . t h e w h o l e p i x e l c o r e i s r e s e t s i m u l t a n e o u s l y a n d a f t e r t h e i n t e g r a t i o n t i m e a l l p i x e l v a l u e s a r e s a m p l e d t o g e t h e r o n t h e s t o r a g e n o d e i n s i d e e a c h p i x e l . t h e p i x e l c o r e i s r e a d o u t l i n e b y l i n e a f t e r i n t e g r a t i o n . n o t e t h a t t h e i n t e g r a t i o n a n d r e a d o u t c y c l e c a n o c c u r i n p a r a l l e l o r i n s e q u e n t i a l m o d e . f i g u r e 1 0 . s y n c h r o n o u s s h u t t e r o p e r a t i o n t i m e a x i s l i n e n u m b e r i n t e g r a t i o n t i m e b u r s t r e a d o u t t i m e c o m m o n r e s e t c o m m o n s a m p l e & h o l d f l a s h c o u l d o c c u r h e r e n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t ( n d r ) f i g u r e 1 1 . p r i n c i p l e o f n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t [ 1 ] t i m e t h e s e n s o r c a n a l s o b e r e a d o u t i n a n o n d e s t r u c t i v e w a y . a f t e r a p i x e l i s i n i t i a l l y r e s e t , i t c a n b e r e a d m u l t i p l e t i m e s , w i t h o u t r e s e t t i n g . t h e i n i t i a l r e s e t l e v e l a n d a l l i n t e r m e d i a t e s i g n a l s c a n b e r e c o r d e d . h i g h l i g h t l e v e l s s a t u r a t e t h e p i x e l s q u i c k l y , b u t a u s e f u l s i g n a l i s o b t a i n e d f r o m t h e e a r l y s a m p l e s . f o r l o w l i g h t l e v e l s , o n e h a s t o u s e t h e l a t e r o r l a t e s t s a m p l e s . e s s e n t i a l l y a n a c t i v e p i x e l a r r a y i s r e a d m u l t i p l e t i m e s , a n d r e s e t o n l y o n c e . t h e e x t e r n a l s y s t e m i n t e l l i g e n c e t a k e s c a r e o f t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e d a t a . t a b l e 1 1 s u m m a r i z e s t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t . n o t e 1 : t h i s m o d e c a n b e a c t i v a t e d b y s e t t i n g t h e n d r s p i r e g i s t e r . t h e n d r s p i r e g i s t e r m u s t o n l y b e c h a n g e d d u r i n g f o t . t h e n d r b i t s h o u l d b e s e t h i g h d u r i n g t h e f i r s t f r a m e o v e r h e a d t i m e a f t e r t h e p i x e l a r r a y i s r e s e t ; t h e n d r b i t m u s t b e s e t l o w d u r i n g t h e l a s t f r a m e o v e r h e a d t i m e b e f o r e t h e p i x e l a r r a y i s b e i n g r e s e t .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 2 t a b l e 1 1 . a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t a d v a n t a g e s d i s a d v a n t a g e s l o w n o i s e b e c a u s e i t i s a t r u e c d s . s y s t e m m e m o r y r e q u i r e d t o r e c o r d t h e r e s e t l e v e l a n d t h e i n t e r m e - d i a t e s a m p l e s . h i g h s e n s i t i v i t y b e c a u s e t h e c o n v e r s i o n c a p a c i t a n c e i s k e p t r a t h e r l o w . r e q u i r e s m u l t i p l e s r e a d i n g s o f e a c h p i x e l , t h u s h i g h e r d a t a t h r o u g h p u t . h i g h d y n a m i c r a n g e b e c a u s e t h e r e s u l t s i n c l u d e s s i g n a l f o r s h o r t a n d l o n g i n t e g r a t i o n s t i m e s . r e q u i r e s s y s t e m l e v e l d i g i t a l c a l c u l a t i o n s . s e q u e n c e r t h e s e q u e n c e r g e n e r a t e s t h e c o m p l e t e i n t e r n a l t i m i n g o f t h e p i x e l a r r a y a n d t h e r e a d o u t . t h e t i m i n g c a n b e c o n t r o l l e d b y t h e u s e r t h r o u g h t h e s p i r e g i s t e r s e t t i n g s . t h e s e q u e n c e r o p e r a t e s o n t h e s a m e c l o c k a s t h e a d c s . t h i s i s a d i v i s i o n b y 4 o f t h e i n p u t c l o c k . t a b l e 1 2 s h o w s a l i s t o f t h e i n t e r n a l r e g i s t e r s w i t h a s h o r t d e s c r i p t i o n . i n t h e n e x t s e c t i o n , t h e r e g i s t e r s a r e e x p l a i n e d i n m o r e d e t a i l . t a b l e 1 2 . i n t e r n a l r e g i s t e r s a d d r e s s b i t s n a m e d e s c r i p t i o n 0 ( 0 0 0 0 ) 1 0 : 0 s e q u e n c e r d e f a u l t < 1 0 : 0 > : 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 m a s t e r m o d e 1 : m a s t e r m o d e ; 0 : s l a v e m o d e 1 s s 1 : s s i n y ; 0 : n o s u b s a m p l i n g 2 g r a n c l o c k g r a n u l a r i t y 1 e n a b l e _ a n a l o g _ o u t 1 : e n a b l e d ; 0 : d i s a b l e d 1 c a l i b _ l i n e 1 : l i n e c a l i b r a t i o n ; 0 f r a m e c a l i b r a t i o n 1 r e s 2 _ e n 1 : e n a b l e d s ; 0 : d i s a b l e d s 1 r e s 3 _ e n 1 : e n a b l e t s ; 0 : d i s a b l e t s 1 r e v e r s e _ x 1 : r e a d o u t i n r e v e r s e x d i r e c t i o n 0 : r e a d o u t i n n o r m a l x d i r e c t i o n 1 r e v e r s e _ y 1 : r e a d o u t i n r e v e r s e y d i r e c t i o n 0 : r e a d o u t i n n o r m a l y d i r e c t i o n 1 n d r 1 : e n a b l e n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t 0 : d i s a b l e n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t 1 ( 0 0 0 1 ) 7 : 0 s t a r t _ x s t a r t p o i n t e r x r e a d o u t d e f a u l t < 7 : 0 > : 0 0 0 0 0 0 0 0 2 ( 0 0 1 0 ) 8 : 0 s t a r t _ y s t a r t p o i n t e r y r e a d o u t d e f a u l t < 8 : 0 > : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 ( 0 0 1 1 ) 7 : 0 n b _ p i x n u m b e r o f k e r n e l s t o r e a d o u t ( 4 p i x e l k e r n e l ) d e f a u l t < 7 : 0 > : 1 0 1 0 0 0 0 0 4 ( 0 1 0 0 ) 1 1 : 0 r e s 1 _ l e n g t h l e n g t h o f r e s e t p u l s e ( i n n u m b e r o f l i n e s ) d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 5 ( 0 1 0 1 ) 1 1 : 0 r e s 2 _ t i m e r p o s i t i o n o f r e s e t d s p u l s e i n n u m b e r o f l i n e s d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 ( 0 1 1 0 ) 1 1 : 0 r e s 3 _ t i m e r p o s i t i o n o f r e s e t t s p u l s e i n n u m b e r o f l i n e s d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 ( 0 1 1 1 ) 1 1 : 0 f t _ t i m e r p o s i t i o n o f f r a m e t r a n s f e r i n n u m b e r o f l i n e s d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 8 ( 1 0 0 0 ) 7 : 0 v c a l d a c i n p u t f o r v c a l d e f a u l t < 7 : 0 > : 0 1 0 0 1 0 1 0
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 3 t a b l e 1 2 . i n t e r n a l r e g i s t e r s a d d r e s s d e s c r i p t i o n n a m e b i t s 9 ( 1 0 0 1 ) 7 : 0 v b l a c k d a c i n p u t f o r v b l a c k d e f a u l t < 7 : 0 > : 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 ( 1 0 1 0 ) 7 : 0 v o f f s e t d a c i n p u t f o r v o f f s e t d e f a u l t < 7 : 0 > : 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 ( 1 0 1 1 ) 1 1 : 0 a n a _ i n _ a d c a c t i v a t e a n a l o g a d c i n p u t d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 4 s e l _ t e s t _ p a t h s e l e c t i o n o f a n a l o g t e s t p a t h 4 s e l _ p a t h s e l e c t i o n o f n o r m a l a n a l o g p a t h 4 b y p a s s _ m u x b y p a s s o f d i g i t a l 4 t o 1 m u x 1 2 ( 1 1 0 0 ) 1 1 : 0 p g a _ s e t t i n g p g a s e t t i n g s d e f a u l t < 1 1 : 0 > : 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 4 g a i n _ p g a g a i n s e t t i n g s p g a 1 u n i t y _ p g a p g a u n i t y a m p l i f i c a t i o n 1 s e l _ u n i p r e a m p l i f i c a t i o n o f 0 . 5 ( 0 : e n a b l e d ) 1 e n a b l e _ a n a l o g _ i n a c t i v a t e a n a l o g i n p u t 4 e n a b l e _ a d c p u t s e p a r a t e a d c s i n s t a n d b y 1 s e l _ c a l i b _ f a s t s e l e c t f a s t c a l i b r a t i o n o f p g a 1 3 ( 1 1 0 1 ) 1 1 : 0 c a l i b _ a d c < 1 1 : 0 > c a l i b r a t i o n w o r d o f t h e a d c s d e f a u l t : c a l i b _ a d c < 1 1 : 0 > : 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 c a l i b _ a d c < 2 3 : 1 2 > : 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 c a l i b _ a d c < 3 2 : 2 4 > : 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 4 ( 1 1 1 0 ) 1 1 : 0 c a l i b _ a d c < 2 3 : 1 2 > 1 5 ( 1 1 1 1 ) 8 : 0 c a l i b _ a d c < 3 2 : 2 4 > d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e i n t e r n a l r e g i s t e r s t h e r e g i s t e r s s h o u l d o n l y b e c h a n g e d d u r i n g f o t ( w h e n f r a m e v a l i d i s l o w ) . t h e s e r e g i s t e r s s h o u l d o n l y b e c h a n g e d d u r i n g r e s e t _ n i s l o w : ? m a s t e r m o d e r e g i s t e r ? g r a n u l a r i t y r e g i s t e r s e q u e n c e r r e g i s t e r < 1 0 : 0 > t h e s e q u e n c e r r e g i s t e r i s a n 1 1 b i t w i d e r e g i s t e r t h a t c o n t r o l s a l l o f t h e s e q u e n c e r s e t t i n g s . i t c o n t a i n s s e v e r a l ? s u b - r e g i s t e r s ? . m a s t e r m o d e ( 1 b i t ) t h i s b i t c o n t r o l s t h e s e l e c t i o n o f m a s t e r m o d e / s l a v e m o d e . t h e s e q u e n c e r c a n o p e r a t e i n t w o m o d e s : m a s t e r m o d e a n d s l a v e m o d e . i n m a s t e r m o d e a l l t h e i n t e r n a l t i m i n g i s c o n t r o l l e d b y t h e s e q u e n c e r , b a s e d o n t h e s p i s e t t i n g s . i n s l a v e m o d e t h e i n t e g r a t i o n t i m i n g i s d i r e c t l y c o n t r o l l e d o v e r t h r e e p i n s , t h e r e a d o u t t i m i n g i s s t i l l c o n t r o l l e d b y t h e s e q u e n c e r . 1 : m a s t e r m o d e ( d e f a u l t ) 0 : s l a v e m o d e s u b s a m p l i n g ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s / d i s a b l e s t h e s u b s a m p l i n g m o d e . s u b s a m p l i n g i s o n l y p o s s i b l e i n y d i r e c t i o n a n d f o l l o w s t h i s p a t t e r n : ? r e a d o n e , s k i p o n e : y 0 y 0 y 0 y 0 ? b y d e f a u l t , t h e s u b s a m p l i n g m o d e i s d i s a b l e d . c l o c k g r a n u l a r i t y ( 2 b i t s ) t h e s y s t e m c l o c k ( 8 0 m h z ) i s d i v i d e d s e v e r a l t i m e s o n c h i p . t h e c l o c k , t h a t d r i v e s t h e ? s n a p s h o t ? o r s y n c h r o n o u s s h u t t e r s e q u e n c e r , c a n b e p r o g r a m m e d u s i n g t h e g r a n u l a r i t y r e g i s t e r . t h e v a l u e o f t h i s r e g i s t e r d e p e n d s o n t h e s p e e d o f y o u r s y s t e m c l o c k . 1 1 : > 8 0 m h z 1 0 : 4 0 - 8 0 m h z ( d e f a u l t ) 0 1 : 2 0 - 4 0 m h z 0 0 : < 2 0 m h z e n a b l e a n a l o g o u t ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s / d i s a b l e s t h e a n a l o g o u t p u t a m p l i f i e r . 1 : e n a b l e d 0 : d i s a b l e d ( d e f a u l t ) c a l i b _ l i n e ( 1 b i t ) t h i s b i t s e t s t h e c a l i b r a t i o n m e t h o d o f t h e p g a . d i f f e r e n t c a l i b r a t i o n m o d e s c a n b e s e t , a t t h e b e g i n n i n g o f t h e f r a m e a n d f o r e v e r y s u b s e q u e n t l i n e t h a t i s r e a d . 1 : c a l i b r a t i o n i s d o n e e v e r y l i n e ( d e f a u l t ) 0 : c a l i b r a t i o n i s d o n e e v e r y f r a m e ( l e s s r o w f i x e d p a t t e r n n o i s e )
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 4 r e s 2 _ e n a b l e ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s / d i s a b l e s t h e d u a l s l o p e m o d e o f t h e d e v i c e . 1 : d u a l s l o p e i s e n a b l e d ( c o n f i g u r e d a c c o r d i n g t o t h e r e s 2 _ t i m e r r e g i s t e r ) 0 : d u a l s l o p e i s d i s a b l e d ( r e s 2 _ t i m e r r e g i s t e r i s i g n o r e d ) - d e f a u l t r e s 3 _ e n a b l e ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s / d i s a b l e s t h e t r i p l e s l o p e m o d e o f t h e d e v i c e . 1 : t r i p l e s l o p e i s e n a b l e d ( c o n f i g u r e d a c c o r d i n g t o t h e r e s 3 _ t i m e r r e g i s t e r ) 0 : t r i p l e s l o p e i s d i s a b l e d ( r e s 3 _ t i m e r r e g i s t e r i s i g n o r e d ) - d e f a u l t r e v e r s e _ x ( 1 b i t ) t h e r e a d o u t d i r e c t i o n i n x c a n b e r e v e r s e d b y s e t t i n g t h i s b i t t h r o u g h t h e s p i . 1 : r e a d d i r e c t i o n i s r e v e r s e d ( f r o m r i g h t t o l e f t ) 0 : n o r m a l r e a d d i r e c t i o n ( f r o m l e f t t o r i g h t ) - d e f a u l t r e v e r s e _ y ( 1 b i t ) t h e r e a d o u t d i r e c t i o n i n y c a n b e r e v e r s e d b y s e t t i n g t h i s b i t t h r o u g h t h e s p i . 1 : r e a d d i r e c t i o n i s r e v e r s e d ( f r o m b o t t o m t o t o p ) 0 : n o r m a l r e a d d i r e c t i o n ( f r o m t o p t o b o t t o m ) - d e f a u l t n d r ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s t h e n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t m o d e i f d e s i r e d . 1 : n d r e n a b l e s 0 : n d r d i s a b l e s ( d e f a u l t ) s t a r t _ x r e g i s t e r < 7 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e s t a r t p o s i t i o n o f t h e r e a d o u t i n x d i r e c t i o n . i n t h i s d i r e c t i o n , t h e r e a r e 8 0 ( f r o m 0 t o 7 9 ) p o s s i b l e s t a r t p o s i t i o n s ( 8 p i x e l s a r e a d d r e s s e d a t t h e s a m e t i m e i n o n e c l o c k c y c l e ) . r e m e m b e r t h a t i f y o u p u t s t a r t _ x t o 0 , p i x e l 0 i s b e i n g r e a d o u t . e x a m p l e : i f y o u s e t 2 3 i n t h e s t a r t _ x r e g i s t e r r e a d o u t o n l y s t a r t s f r o m p i x e l 1 8 4 ( 8 x 2 3 ) . s t a r t _ y r e g i s t e r < 8 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e s t a r t p o s i t i o n o f t h e r e a d o u t i n y d i r e c t i o n . i n t h i s d i r e c t i o n , t h e r e a r e 4 8 0 ( f r o m 0 t o 4 7 9 ) p o s s i b l e s t a r t p o s i t i o n s . t h i s m e a n s t h a t t h e s t a r t p o s i t i o n i n y d i r e c t i o n c a n b e s e t o n a l i n e b y l i n e b a s i s . n b _ p i x < 7 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e n u m b e r o f p i x e l s t o r e a d o u t . t h e n u m b e r o f p i x e l s t o b e r e a d o u t i s e x p r e s s e d a s a n u m b e r o f k e r n e l s i n t h i s r e g i s t e r ( 4 p i x e l s p e r k e r n e l ) . t h i s m e a n s t h a t t h e r e a r e 1 6 0 p o s s i b l e v a l u e s f o r t h e r e g i s t e r ( f r o m 1 t o 1 6 0 ) . e x a m p l e : i f y o u s e t 3 7 i n t h e n b _ p i x r e g i s t e r , 1 4 8 ( 3 7 x 4 ) p i x e l s a r e r e a d o u t . r e s 1 _ l e n g t h < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e l e n g t h o f t h e r e s e t p u l s e ( h o w l o n g i t r e m a i n s h i g h ) . t h i s l e n g t h i s e x p r e s s e d a s a n u m b e r o f l i n e s ( r e s 1 _ l e n g t h - 1 ) . t h e m i n i m u m a n d d e f a u l t v a l u e o f t h i s r e g i s t e r i s 2 . t h e a c t u a l t i m e t h e r e s e t i s h i g h i s c a l c u l a t e d w i t h t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : r e s e t h i g h = ( r e s 1 _ l e n g t h - 1 ) * ( r o t + n r . p i x e l s * c l o c k p e r i o d ) r e s 2 _ t i m e r < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r d e f i n e s t h e p o s i t i o n o f t h e a d d i t i o n a l r e s e t p u l s e t o e n a b l e t h e d u a l s l o p e c a p a b i l i t y . t h i s i s a l s o d e f i n e d a s a n u m b e r o f l i n e s - 1 . t h e a c t u a l t i m e o n w h i c h t h e a d d i t i o n a l r e s e t i s g i v e n i s c a l c u l a t e d w i t h t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : d s h i g h = ( r e s 2 _ t i m e r - 1 ) * ( r o t + n r . p i x e l s * c l o c k p e r i o d ) r e s 3 _ t i m e r < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r d e f i n e s t h e p o s i t i o n o f t h e a d d i t i o n a l r e s e t p u l s e t o e n a b l e t h e t r i p l e s l o p e c a p a b i l i t y . t h i s i s a l s o d e f i n e d a s a n u m b e r o f l i n e s - 1 . t h e a c t u a l t i m e o n w h i c h t h e a d d i t i o n a l r e s e t i s g i v e n i s c a l c u l a t e d w i t h t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : t s h i g h = ( r e s 3 _ t i m e r - 1 ) * ( r o t + n r . p i x e l s * c l o c k p e r i o d ) f t _ t i m e r < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e p o s i t i o n o f t h e f r a m e t r a n s f e r t o t h e s t o r a g e n o d e i n t h e p i x e l . t h i s m e a n s t h a t i t a l s o d e f i n e s t h e e n d o f t h e i n t e g r a t i o n t i m e . i t i s a l s o e x p r e s s e d a s a t h e n u m b e r o f l i n e s - 1 . t h e a c t u a l t i m e o n w h i c h t h e f r a m e t r a n s f e r t a k e s p l a c e i s c a l c u l a t e d w i t h t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : f t t i m e = ( f t _ t i m e r - 1 ) * ( r o t + n r . p i x e l s * c l o c k p e r i o d ) v c a l < 7 : 0 > t h i s r e g i s t e r i s t h e i n p u t f o r t h e o n - c h i p d a c w h i c h g e n e r a t e s t h e v c a l s u p p l y u s e d b y t h e p g a . w h e n t h e r e g i s t e r i s ? 0 0 0 0 0 0 0 0 ? i t s e t s a v c a l o f 2 . 5 v . w h e n t h e r e g i s t e r i s 1 1 1 1 1 1 1 1 t h e n i t s e t s a v c a l o f 0 v . t h i s m e a n s t h a t t h e m i n i m u m s t e p y o u c a n t a k e w i t h t h e v c a l r e g i s t e r i s 9 . 8 m v / b i t ( 2 . 5 v / 2 5 6 b i t s ) . v b l a c k < 7 : 0 > t h i s r e g i s t e r i s t h e i n p u t f o r t h e o n - c h i p d a c w h i c h g e n e r a t e s t h e v b l a c k s u p p l y u s e d b y t h e p g a . w h e n t h e r e g i s t e r i s ? 0 0 0 0 0 0 0 0 ? i t s e t s a v b l a c k o f 2 . 5 v . w h e n t h e r e g i s t e r i s 1 1 1 1 1 1 1 1 t h e n i t s e t s a v b l a c k o f 0 v . t h i s m e a n s t h a t t h e m i n i m u m s t e p y o u c a n t a k e w i t h t h e v b l a c k r e g i s t e r i s 9 . 8 m v / b i t ( 2 . 5 v / 2 5 6 b i t s ) .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 5 v o f f s e t < 7 : 0 > t h i s r e g i s t e r i s t h e i n p u t f o r t h e o n - c h i p d a c , w h i c h g e n e r a t e s t h e v o f f s e t s u p p l y u s e d b y t h e p g a . w h e n t h e r e g i s t e r i s ? 0 0 0 0 0 0 0 0 ? i t s e t s a v o f f s e t o f 2 . 5 v . w h e n t h e r e g i s t e r i s 1 1 1 1 1 1 1 1 t h e n i t s e t s a v o f f s e t o f 0 v . t h i s m e a n s t h a t t h e m i n i m u m s t e p y o u c a n t a k e w i t h t h e v o f f s e t r e g i s t e r i s 9 . 8 m v / b i t ( 2 . 5 v / 2 5 6 b i t s ) . a n a _ i n _ a d c < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r s e t s t h e d i f f e r e n t p a t h s t h a t c a n b e u s e d a s t h e a d c i n p u t ( m a i n l y f o r t e s t i n g a n d d e b u g g i n g ) . t h e r e g i s t e r c o n s i s t s o f s e v e r a l ? s u b - r e g i s t e r s ? . s e l _ t e s t _ p a t h ( 4 b i t s ) t h e s e b i t s s e l e c t t h e a n a l o g t e s t p a t h o f t h e a d c . 0 0 0 0 : n o a n a l o g t e s t p a t h s e l e c t e d ( d e f a u l t ) 0 0 0 1 : p a t h o f p i x e l 1 s e l e c t e d 0 0 1 0 : p a t h o f p i x e l 2 s e l e c t e d s e l _ p a t h ( 4 b i t s ) t h e s e b i t s s e l e c t t h e a n a l o g p a t h t o t h e a d c . 1 1 1 1 : a l l p a t h s s e l e c t e d ( n o r m a l o p e r a t i o n ) - d e f a u l t 0 0 0 0 : n o p a t h s s e l e c t e d ( e n a b l e s a d c t o b e t e s t e d t h r o u g h t e s t p a t h s ) 0 0 0 1 : p a t h o f p i x e l 1 s e l e c t e d 0 0 1 0 : p a t h o f p i x e l 2 s e l e c t e d b y p a s s _ m u x ( 4 b i t s ) t h e s e b i t s e n a b l e t h e p o s s i b i l i t y t o b y p a s s t h e d i g i t a l 4 t o 1 m u l t i p l e x e r . 0 0 0 0 : n o b y p a s s ( d e f a u l t ) p g a _ s e t t i n g < 1 1 : 0 > t h i s r e g i s t e r d e f i n e s a l l p a r a m e t e r s t o s e t t h e p g a . t h e r e g i s t e r c o n s i s t s o f d i f f e r e n t ? s u b - r e g i s t e r s ? g a i n _ p g a ( 4 b i t s ) t h e s e b i t s s e t t h e g a i n o f t h e p g a . t h e f o l l o w i n g t a b l e 1 3 g i v e s a n o v e r v i e w o f t h e d i f f e r e n t g a i n s e t t i n g s . t a b l e 1 3 . g a i n _ p g a < 3 . 0 > g a i n 0 0 0 0 1 . 3 2 0 0 0 1 1 . 5 6 0 0 1 0 1 . 8 5 0 0 1 1 2 . 1 8 0 1 0 0 2 . 5 8 0 1 0 1 3 . 0 5 0 1 1 0 3 . 5 9 0 1 1 1 4 . 2 2 1 0 0 0 4 . 9 1 0 0 1 5 . 8 4 1 0 1 0 6 . 8 4 1 0 1 1 8 . 0 2 1 1 0 0 9 . 3 8 1 1 0 1 1 1 . 2 1 1 1 0 1 3 . 1 2 1 1 1 1 1 5 . 3 8 u n i t y _ p g a ( 1 b i t ) t h i s b i t s e t s t h e p g a i n u n i t y a m p l i f i c a t i o n . 0 : n o u n i t y a m p l i f i c a t i o n , g a i n s e t t i n g s a p p l y 1 : u n i t y g a i n a m p l i f i c a t i o n , g a i n s e t t i n g a r e i g n o r e d ( d e f a u l t ) s e l _ u n i ( 1 b i t ) t h i s b i t s e l e c t s w h e t h e r o r n o t t h e s i g n a l g e t s a 0 . 5 a m p l i f i c a t i o n b e f o r e t h e p g a . 0 : a m p l i f i c a t i o n o f 0 . 5 b e f o r e p g a 1 : u n i t y f e e d t h r o u g h ( d e f a u l t ) e n a b l e _ a n a l o g _ i n ( 1 b i t ) t h i s b i t e n a b l e s / d i s a b l e s a n a n a l o g i n p u t t o t h e p g a . 0 : a n a l o g i n p u t d i s a b l e d ( d e f a u l t ) 1 : a n a l o g i n p u t e n a b l e d e n a b l e _ a d c ( 4 b i t s ) t h e s e b i t s c a n s e p a r a t e l y e n a b l e / d i s a b l e t h e d i f f e r e n t a d c s . 0 0 0 0 : n o a d c s e n a b l e d 1 1 1 1 : a l l a d c s e n a b l e d ( d e f a u l t ) 0 0 0 1 : a d c 1 e n a b l e d 0 0 1 0 : a d c 2 e n a b l e d s e l _ c a l i b _ f a s t ( 1 b i t ) s e l e c t s t h e f a s t / s l o w c a l i b r a t i o n o f t h e a d c 0 : s l o w c a l i b r a t i o n 1 : f a s t c a l i b r a t i o n
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 6 2 a d c c a l i b r a t i o n w o r d < 3 2 : 0 > t h e c a l i b r a t i o n w o r d f o r t h e a d c s i s d i s t r i b u t e d o v e r t h r e e r e g i s t e r s ( 1 3 , 1 4 a n d 1 5 ) . t h e s e r e g i s t e r s a l l h a v e t h e i r d e f a u l t v a l u e a n d c h a n g i n g t h i s v a l u e i s n o t r e c o m m e n d e d . t h e d e f a u l t r e g i s t e r v a l u e s a r e : c a l i b _ a d c < 1 1 : 0 > : 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 c a l i b _ a d c < 2 3 : 1 2 > : 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 c a l i b _ a d c < 3 2 : 2 4 > : 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 d a t a i n t e r f a c e ( s p i ) t h e s e r i a l - 3 - w i r e i n t e r f a c e ( o r s e r i a l - t o - p a r a l l e l i n t e r f a c e ) u s e s a s e r i a l i n p u t t o s h i f t t h e d a t a i n t h e r e g i s t e r b u f f e r . w h e n t h e c o m p l e t e d a t a w o r d i s s h i f t e d i n t o t h e r e g i s t e r b u f f e r t h e d a t a w o r d i s l o a d e d i n t o t h e i n t e r n a l r e g i s t e r w h e r e i t i s d e c o d e d . f i g u r e 1 2 . s p i s c h e m a t i c t h e t i m i n g o f t h e s p i r e g i s t e r i s e x p l a i n e d i n t h e t i m i n g d i a g r a m b e l o w f i g u r e 1 3 . t i m i n g o f t h e s p i s p i _ c l k 2 0 m h z s p i _ i n b < 1 5 > b < 1 4 > b < 1 3 > b < 1 2 > b < 1 1 > b < 1 0 > b < 9 > b < 8 > b < 7 > b < 6 > b < 5 > b < 4 > b < 3 > b < 2 > b < 1 > b < 0 > d u m m y b < 1 5 > b < 1 4 > b < 1 3 > m s b - - - - - - - - - - - - - - - - a d d r e s s b i t s - - - - - - - - - - - - - l s b m s b - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d a t a b i t s - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - l s b p i _ e n a b l e u p l o a d s p i _ i n ( 1 5 : 1 2 ) : a d d r e s s b i t s s p i _ i n ( 1 1 : 0 ) : d a t a b i t s w h e n s p i _ e n a b l e i s a s s e r t e d t h e p a r a l l e l d a t a i s l o a d e d i n t o t h e i n t e r n a l r e g i s t e r s o f t h e l u p a 3 0 0 . t h e f r e q u e n c y o f s p i _ c l k i s 2 0 m h z o r l o w e r . t h e s p i b i t s h a v e a d e f a u l t v a l u e t h a t a l l o w s t h e s e n s o r t o b e r e a d o u t a t f u l l r e s o l u t i o n w i t h o u t u p l o a d i n g t h e s p i b i t s .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 7 t i m i n g a n d r e a d o u t o f t h e i m a g e s e n s o r t h e t i m i n g o f t h e s e n s o r c o n s i s t s o f t w o p a r t s . t h e f i r s t p a r t i s r e l a t e d w i t h t h e i n t e g r a t i o n t i m e a n d t h e c o n t r o l o f t h e p i x e l . t h e s e c o n d p a r t i s r e l a t e d t o t h e r e a d o u t o f t h e i m a g e s e n s o r . i n t e g r a t i o n a n d r e a d o u t c a n b e i n p a r a l l e l . i n t h i s c a s e , t h e i n t e g r a t i o n t i m e o f f r a m e i i s o n g o i n g d u r i n g r e a d o u t o f f r a m e i - 1 . f i g u r e 1 4 s h o w s t h i s p a r a l l e l t i m i n g s t r u c t u r e . t h e r e a d o u t o f e v e r y f r a m e s t a r t s w i t h a f r a m e o v e r h e a d t i m e ( f o t ) d u r i n g w h i c h t h e a n a l o g v a l u e o n t h e p i x e l d i o d e i s t r a n s f e r r e d t o t h e p i x e l m e m o r y e l e m e n t . a f t e r t h i s f o t , t h e s e n s o r i s r e a d o u t l i n e p e r l i n e . t h e r e a d o u t o f e v e r y l i n e s t a r t s w i t h a r o w o v e r h e a d t i m e ( r o t ) d u r i n g w h i c h t h e p i x e l v a l u e i s p u t o n t h e c o l u m n l i n e s . t h e n t h e p i x e l s a r e s e l e c t e d i n g r o u p s o f 4 . s o i n t o t a l 1 6 0 k e r n e l s o f 4 p i x e l s a r e r e a d o u t . t h e i n t e r n a l t i m i n g i s g e n e r a t e d b y t h e s e q u e n c e r . t h e s e q u e n c e r c a n o p e r a t e i n 2 m o d e s : m a s t e r m o d e a n d s l a v e m o d e . i n m a s t e r m o d e a l l t h e i n t e r n a l t i m i n g i s c o n t r o l l e d b y t h e s e q u e n c e r , b a s e d o n t h e s p i s e t t i n g s . i n s l a v e m o d e t h e i n t e g r a t i o n t i m i n g i s d i r e c t l y c o n t r o l l e d o v e r t h r e e p i n s , t h e r e a d o u t t i m i n g i s s t i l l c o n t r o l l e d b y t h e s e q u e n c e r . t h e s e l e c t i o n b e t w e e n m a s t e r a n d s l a v e m o d e i s d o n e b y t h e m a s t e r m o d e r e g i s t e r o f t h e s p i . t h e s e q u e n c e r i s c l o c k e d o n t h e c o r e c l o c k ; t h i s i s t h e s a m e c l o c k a s t h e a d c s . t h e c o r e c l o c k i s t h e i n p u t c l o c k d i v i d e d b y 4 . f i g u r e 1 4 . g l o b a l r e a d o u t t i m i n g r e a d o u t l i n e s i n t e g r a t i o n f r a m e i + 1 i n t e g r a t i o n f r a m e i + 2 r e a d o u t f r a m e i r e a d o u t f r a m e i + 1 f o t l 1 l 2 l 4 8 0 . . . r o t k 1 k 2 k 1 6 0 . . . r e a d o u t p i x e l s i n t e g r a t i o n t i m i n g i n m a s t e r m o d e i n m a s t e r m o d e t h e i n t e g r a t i o n t i m e , t h e d u a l s l o p e ( d s ) i n t e g r a t i o n t i m e , a n d t r i p l e s l o p e ( t s ) i n t e g r a t i o n t i m e a r e s e t b y t h e s p i s e t t i n g s . f i g u r e 1 5 s h o w s t h e i n t e g r a t i o n t i m i n g a n d t h e r e l a t i o n s h i p w i t h t h e s p i r e g i s t e r s . t h e t i m i n g c o n c e r n i n g i n t e g r a t i o n i s e x p r e s s e d i n n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t . t h e t i m i n g i s c o n t r o l l e d b y f o u r s p i r e g i s t e r s w h i c h n e e d t o b e u p l o a d e d w i t h t h e d e s i r e d n u m b e r o f l i n e s . t h i s n u m b e r i s t h e n c o m p a r e d w i t h t h e l i n e c o u n t e r t h a t k e e p s t r a c k o f t h e n u m b e r o f l i n e s t h a t i s r e a d o u t . r e s 1 _ l e n g t h < 1 1 : 0 > : t h e n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t ( m i n u s 1 ) a f t e r w h i c h t h e p i x e l r e s e t d r o p s a n d t h e i n t e g r a t i o n s t a r t s . r e s 2 _ t i m e r < 1 1 : 0 > : t h e n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t ( m i n u s 1 ) a f t e r w h i c h t h e d u a l s l o p e r e s e t p u l s e i s g i v e n . t h e l e n g t h o f t h e p u l s e i s g i v e n b y t h e f o r m u l a : 4 * ( 1 2 * ( g r a n < 1 : 0 > + 1 ) + 1 ) ( i n c l o c k c y c l e s ) . r e s 3 _ t i m e r < 1 1 : 0 > : t h e n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t ( m i n u s 1 ) a f t e r w h i c h t h e t r i p l e s l o p e r e s e t p u l s e i s g i v e n . t h e l e n g t h o f t h e p u l s e i s g i v e n b y t h e f o r m u l a : 4 * ( 1 2 * ( g r a n < 1 : 0 > + 1 ) + 1 ) ( i n c l o c k c y c l e s ) . f t _ t i m e r < 1 1 : 0 > : t h e n u m b e r o f l i n e s r e a d o u t ( m i n u s 1 ) a f t e r w h i c h t h e f r a m e t r a n s f e r ( f t ) a n d t h e f o t s t a r t s . t h e l e n g t h o f t h e p u l s e i s g i v e n b y t h e f o r m u l a : 4 * ( 1 2 * ( g r a n < 1 : 0 > + 1 ) + 1 ) ( i n c l o c k c y c l e s ) .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 8 f i g u r e 1 5 . i n t e g r a t i o n t i m i n g i n m a s t e r m o d e r e s e t _ n r e s e t p i x e l 1 r e s 1 _ l e n g t h r e s 2 _ t i m e r r e s 3 _ t i m e r f t _ t i m e r 1 f o t r e s 1 _ l e n g t h p i x e l s a m p l e # l i n e s r e a d o u t t h e l i n e c o u n t e r s t a r t s w i t h t h e v a l u e 1 i m m e d i a t e l y a f t e r t h e r i s i n g e d g e o f r e s e t _ n a n d a f t e r t h e e n d o f t h e f o t . t h i s m e a n s t h a t t h e f o u r i n t e g r a t i o n t i m i n g r e g i s t e r s m u s t b e u p l o a d e d w i t h t h e d e s i r e d n u m b e r o f l i n e s p l u s o n e . i n s u b s a m p l i n g m o d e , t h e l i n e c o u n t e r i n c r e a s e s w i t h s t e p s o f t w o . i n t h i s m o d e , t h e c o u n t e r s t a r t s w i t h t h e v a l u e ? 2 ? i m m e d i a t e l y w i t h t h e r i s i n g e d g e o f r e s e t _ n . t h i s m e a n s t h a t f o r c o r r e c t o p e r a t i o n , t h e f o u r i n t e g r a t i o n t i m i n g r e g i s t e r s c a n o n l y b e u p l o a d e d w i t h a n e v e n n u m b e r o f l i n e s i f s u b s a m p l i n g i s e n a b l e d . t h e l e n g t h o f t h e i n t e g r a t i o n t i m e , t h e d s i n t e g r a t i o n t i m e a n d t h e t s i n t e g r a t i o n t i m e a r e i n d i c a t e d b y 3 o u t p u t p i n s : i n t _ t i m e _ 1 , i n t _ t i m e _ 2 a n d i n t _ t i m e _ 3 . t h e s e o u t p u t s a r e h i g h d u r i n g t h e a c t u a l i n t e g r a t i o n t i m e . t h i s i s f r o m t h e f a l l i n g e d g e o f t h e c o r r e s p o n d i n g r e s e t p u l s e t o t h e f a l l i n g e d g e o f t h e i n t e r n a l p i x e l s a m p l e . f i g u r e 1 6 i l l u s t r a t e s t h i s . t h e i n t e r n a l p i x e l s a m p l e r i s e s a t t h e m o m e n t d e f i n e d b y f t _ t i m e r ( s e e f i g u r e 1 5 ) a n d t h e l e n g t h o f t h e p u l s e i s 4 * ( 1 2 * ( g r a n < 1 : 0 > + 1 ) + 2 ) . f i g u r e 1 6 . i n t _ t i m e t i m i n g r e s e t _ n r e s e t r e s e t d s r e s e t t s i n t _ t i m e 1 i n t _ t i m e 2 i n t _ t i m e 3 ( i n t e r n a l ) t o t a l i n t e g r a t i o n t i m e d s i n t e g r a t i o n t i m e t s i n t e g r a t i o n t i m e f r a m e t r a n s f e r
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 1 9 r e a d o u t t i m e s m a l l e r t h a n o r e q u a l t o i n t e g r a t i o n t i m e i n t h i s s i t u a t i o n t h e r e s _ l e n g t h r e g i s t e r c a n b e u p l o a d e d w i t h t h e s m a l l e s t p o s s i b l e v a l u e , t h i s i s t h e v a l u e ? 2 ? . t h e f r a m e r a t e i s d e t e r m i n e d b y t h e i n t e g r a t i o n t i m e . t h e r e a d o u t t i m e i s e q u a l t o t h e i n t e g r a t i o n t i m e , t h e f t _ t i m e r r e g i s t e r i s u p l o a d e d w i t h a v a l u e e q u a l t o t h e w i n d o w s i z e t o r e a d o u t p l u s o n e . i n c a s e t h e r e a d o u t t i m e i s s m a l l e r t h a n t h e i n t e g r a t i o n t i m e t h e f t _ t i m e r r e g i s t e r i s u p l o a d e d w i t h a v a l u e b i g g e r t h a n t h e w i n d o w s i z e . f i g u r e 1 7 s h o w s t h i s p r i n c i p l e . w h i l e t h e s e n s o r i s b e i n g r e a d o u t t h e f r a m e _ v a l i d s i g n a l g o e s h i g h t o i n d i c a t e t h e t i m e n e e d e d t o r e a d o u t t h e s e n s o r . w h e n w i n d o w i n g i n y d i r e c t i o n i s d e s i r e d i n t h i s m o d e ( l o n g e r i n t e g r a t i o n t i m e t h a n r e a d o u t t i m e ) t h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s s h o u l d b e s e t : t h e i n t e g r a t i o n t i m e i s s e t b y t h e f t _ t i m e r r e g i s t e r . t h e a c t u a l w i n d o w i n g i n y i s a c h i e v e d w h e n t h e s u r r o u n d i n g s y s t e m d i s c a r d s t h e l i n e s w h i c h a r e n o t d e s i r e d f o r t h e s e l e c t e d w i n d o w . f i g u r e 1 7 . r e a d o u t t i m e s m a l l e r t h a n i n t e g r a t i o n t i m e f r a m e _ v a l i d t o t a l i n t e g r a t i o n t i m e f t _ t i m e r f o t f o t r e a d o u t p i x e l r e s e t r e a d o u t t i m e l a r g e r t h a n i n t e g r a t i o n t i m e i n c a s e t h e r e a d o u t t i m e i s l a r g e r t h a n t h e n i n t e g r a t i o n t i m e , t h e r e s _ l e n g t h r e g i s t e r n e e d s t o b e u p l o a d e d w i t h a v a l u e l a r g e r t h a n t w o t o c o m p e n s a t e f o r t h e l a r g e r r e a d o u t t i m e . t h e f t _ t i m e r r e g i s t e r m u s t b e s e t t o t h e d e s i r e d w i n d o w s i z e ( i n y ) . o n l y t h e r e s _ l e n g t h r e g i s t e r n e e d s t o b e c h a n g e d d u r i n g o p e r a t i o n . f i g u r e 1 8 s h o w s t h i s e x a m p l e . f i g u r e 1 8 . r e a d o u t t i m e l a r g e r t h a n i n t e g r a t i o n t i m e f r a m e _ v a l i d i n t e g r a t i o n t i m e f t _ t i m e r f o t f o t r e a d o u t p i x e l r e s e t i n t e g r a t i o n t i m i n g i n s l a v e m o d e i n s l a v e m o d e , t h e r e g i s t e r s r e s _ l e n g t h , d s _ t i m e r , t s _ t i m e r , a n d f t _ t i m e r a r e i g n o r e d . t h e i n t e g r a t i o n t i m i n g i s n o w c o n t r o l l e d b y t h e p i n s i n t _ t i m e _ 1 , i n t _ t i m e _ 2 a n d i n t _ t i m e _ 3 , w h i c h a r e n o w a c t i v e l o w i n p u t p i n s . t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e i n p u t p i n s a n d t h e i n t e g r a t i o n t i m i n g i s i l l u s t r a t e d i n f i g u r e 1 9 . t h e p i x e l i s r e s e t a s s o o n a s i n _ t i m e _ 1 i s l o w ( a c t i v e ) a n d i n t _ t i m e _ 2 a n d i n t _ t i m e _ 3 a r e h i g h . t h e i n t e g r a t i o n s t a r t s w h e n i n t _ t i m e _ 1 b e c o m e s h i g h a g a i n a n d d u r i n g t h i s i n t e g r a t i o n a d d i t i o n a l ( l o w e r ) r e s e t c a n b e g i v e n b y a c t i v a t i n g i n t _ t i m e _ 2 a n d i n t _ t i m e _ 3 s e p a r a t e l y . a t t h e e n d o f t h e d e s i r e d i n t e g r a t i o n t i m e t h e f r a m e t r a n s f e r s t a r t s b y m a k i n g a l l 3 i n t _ t i m e p i n s a c t i v e l o w s i m u l t a n e o u s l y . t h e r e i s a l w a y s a s m a l l d e l a y b e t w e e n t h e a p p l i e d e x t e r n a l s i g n a l s a n d t h e a c t u a l i n t e r n a l l y g e n e r a t e d p u l s e s . t h e s e d e l a y s a r e a l s o s h o w n i n f i g u r e 1 9 . i n c a s e n o n d e s t r u c t i v e r e a d o u t i s u s e d , t h e p u l s e s o n t h e i n p u t p i n s s t i l l n e e d t o b e g i v e n . b y s e t t i n g t h e n d r b i t t o ? 1 ? t h e i n t e r n a l p i x e l r e s e t p u l s e s a r e s u p p r e s s e d b u t t h e e x t e r n a l p u l s e s a r e s t i l l n e e d e d t o h a v e t h e c o r r e c t t i m i n g o f t h e f r a m e t r a n s f e r .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 0 f i g u r e 1 9 . i n t e g r a t i o n t i m i n g i n s l a v e m o d e i n t _ t i m e _ 1 i n t _ t i m e _ 2 d s r e s e t ( i n t e r n a l ) t s r e s e t ( i n t e r n a l ) p i x e l s a m p l e ( i n t e r n a l ) t o t a l i n t e g r a t i o n t i m e d s i n t e g r a t i o n t i m e t s i n t e g r a t i o n t i m e s p i r e s e t _ n i n t _ t i m e _ 3 f o t f o t s i m u l t a n i o u s m i n 1 2 c l k p e r i o d s m i n 1 2 c l k p e r i o d s r e s e t ( i n t e r n a l ) r e a d o u t t i m i n g t h e s e n s o r i s r e a d o u t r o w b y r o w . t h e l i n e _ v a l i d s i g n a l s h o w s w h e n v a l i d d a t a o f a r o w i s a t t h e o u t p u t s . f r a m e _ v a l i d s h o w s w h i c h l i n e _ v a l i d s a r e v a l i d . l i n e _ v a l i d s w h e n f r a m e _ v a l i d i s l o w , m u s t b e d i s c a r d e d . f i g u r e 2 0 a n d f i g u r e 2 1 i l l u s t r a t e t h i s . n o t e : t h e f r a m e _ v a l i d s i g n a l a u t o m a t i c a l l y g o e s l o w a f t e r 4 8 0 l i n e _ v a l i d p u l s e s i n m a s t e r m o d e . f i g u r e 2 0 . l i n e _ v a l i d t i m i n g 1 2 . 5 n s v a l i d v a l i d v a l i d v a l i d v a l i d v a l i d c l k i n v a l i d d a t a < 9 : 0 > l i n e _ v a l i d i n v a l i d i n v a l i d f i g u r e 2 1 . f r a m e _ v a l i d t i m i n g f r a m e _ v a l i d l i n e _ v a l i d
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 1 t h e d a t a a t t h e o u t p u t o f t h e s e n s o r i s c l o c k e d o n t h e r i s i n g e d g e o f c l k . t h e r e i s a d e l a y o f 3 . 2 n s b e t w e e n t h e r i s i n g e d g e o f c l k a n d a c h a n g e i n d a t a < 9 : 0 > . a f t e r t h i s d e l a y d a t a < 9 : 0 > n e e d s 6 n s t o b e c o m e s t a b l e w i t h i n 1 0 % o f v d d d . t h i s m e a n s t h a t d a t a < 9 : 0 > i s s t a b l e f o r a t i m e e q u a l t o t h e c l o c k p e r i o d m i n u s 6 n s . f i g u r e 2 2 i l l u s t r a t e s t h i s . n o t e : i n s l a v e m o d e , l i n e v a l i d s t h a t o c c u r b e y o n d t h e d e s i r e d i m a g e w i n d o w s h o u l d b e d i s c a r d e d b y t h e u s e r ? s i m a g e d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m f i g u r e 2 2 . d a t a < 9 . 0 > v a l i d t i m i n g d a t a < 9 : 0 > i n v a l i d c l k v a l i d i n v a l i d i n v a l i d v a l i d l i n e _ v a l i d 4 n s 3 . 2 + 6 n s c l k p e r i o d - 6 n s 3 . 2 n s 6 n s r e a d o u t t i m i n g i n s l a v e m o d e t h e s t a r t p o i n t e r o f t h e w i n d o w t o r e a d o u t i s d e t e r m i n e d b y t h e s t a r t _ x a n d s t a r t _ y r e g i s t e r s ( a s b y r e a d o u t i n m a s t e r m o d e ) . t h e s i z e o f t h e w i n d o w i n x - d i r e c t i o n i s a l s o d e t e r m i n e d b y t h e n b _ o f _ p i x r e g i s t e r . t h e l e n g t h o f t h e w i n d o w i n y - d i r e c t i o n i s d e t e r m i n e d b y t h e e x t e r n a l l y a p p l i e d i n t e g r a t i o n t i m i n g . t h e s e n s o r d o e s n o t k n o w t h e d e s i r e d y - s i z e t o r e a d o u t . i t t h e r e f o r e r e a d s o u t a l l l i n e s s t a r t i n g f r o m s t a r t _ y . t h e r e a d o u t o f l i n e s c o n t i n u e s u n t i l t h e u s e r d e c i d e s t o s t a r t t h e f o t . e v e n w h e n t h e l i n e p o i n t e r w a n t s t o a d d r e s s n o n e x i s t i n g r o w s ( r o w 4 8 1 a n d h i g h e r ) , t h e s e q u e n c e r c o n t i n u e s t o r u n i n n o r m a l r e a d o u t m o d e . t h i s m e a n s t h a t f r a m e _ v a l i d r e m a i n s h i g h a n d l i n e _ v a l i d i s t o g g l e d a s i f n o r m a l l i n e s a r e r e a d o u t . t h e c o n t r o l l e r s h o u l d t a k e c a r e o f t h i s a n d i g n o r e t h e l i n e _ v a l i d s t h a t c o r r e s p o n d w i t h n o n e x i s t i n g l i n e s a n d l i n e _ v a l i d s t h a t c o r r e s p o n d w i t h l i n e s t h a t a r e n o t i n s i d e t h e d e s i r e d r e a d o u t w i n d o w . t h e l e n g t h o f t h e f o t a n d r o t i s s t i l l c o n t r o l l e d b y t h e g r a n r e g i s t e r a s d e s c r i b e d i n t h i s d a t a s h e e t . r e a d o u t t i m e l o n g e r t h a n i n t e g r a t i o n t i m e t h e s e n s o r s h o u l d b e t i m e d a c c o r d i n g t o t h e f o r m u l a s a n d d i a g r a m h e r e : 1 . i n t _ t i m e _ 1 s h o u l d b e b r o u g h t h i g h a t t i m e ( r e a d _ t - i n t _ t ) a n d p r e f e r a b l y i m m e d i a t e l y a f t e r t h e f a l l i n g e d g e o f l i n e _ v a l i d . 2 . a t t i m e r e a d _ t a l l i n t _ t i m e _ x s h o u l d s i m u l t a n e o u s g o l o w t o s t a r t t h e f o t . t h i s i s i m m e d i a t e l y a f t e r t h e f a l l i n g e d g e o f t h e l a s t l i n e _ v a l i d o f t h e d e s i r e d r e a d o u t w i n d o w . f o t r e a d o u t f o t i n t _ t i m e 1 r e s e t i n t e g r a t i o n r e a d o u t t i m e s h o r t e r t h a n i n t e g r a t i o n t i m e t h e s e n s o r s h o u l d b e t i m e d a c c o r d i n g t o t h e f o r m u l a s a n d d i a g r a m h e r e : 1 . i n t _ t i m e _ 1 s h o u l d b e b r o u g h t h i g h a f t e r a m i n i m u m 2 s r e s e t t i m e a n d p r e f e r a b l y i m m e d i a t e l y a f t e r t h e f a l l i n g e d g e o f t h e f i r s t l i n e _ v a l i d . 2 . a t t i m e r e a d _ t a f t e r t h e l a s t v a l i d l i n e _ v a l i d o f t h e d e s i r e d w i n d o w s i z e , a l l o t h e r l i n e _ v a l i d s s h o u l d b e i g n o r e d . 3 . a f t e r t h e d e s i r e d i n t e g r a t i o n l e n g t h a l l i n t _ t i m e _ x s h o u l d s i m u l t a n e o u s g o l o w t o s t a r t t h e f o t . f o t r e a d o u t f o t i n t _ t i m e 1 r e s e t i n t e g r a t i o n d u m m y l i n e _ v a l i d s
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 2 s t a r t u p t i m i n g o n s t a r t u p , v d d d s h o u l d r i s e t o g e t h e r w i t h o r b e f o r e t h e o t h e r s u p p l i e s . t h e r i s e o f v d d d s h o u l d b e l i m i t e d t o 1 v / 1 0 0 s t o a v o i d a c t i v a t i o n o f t h e o n c h i p e s d p r o t e c t i o n c i r c u i t r y . d u r i n g t h e r i s e o f v d d d a n o n c h i p p o r _ n s i g n a l i s g e n e r a t e d t h a t r e s e t s t h e s p i r e g i s t e r s t o i t s d e f a u l t s e t t i n g . a f t e r v d d d i s s t a b l e t h e s p i s e t t i n g s c a n b e u p l o a d e d t o c o n f i g u r e t h e s e n s o r f o r f u t u r e r e a d o u t a n d l i g h t i n t e g r a t i o n . w h e n p o w e r i n g o n t h e v d d d s u p p l y , t h e r e s e t _ n p i n s h o u l d b e k e p t l o w t o r e s e t t h e o n c h i p s e q u e n c e r a n d a d d r e s s i n g l o g i c . t h e r e s e t _ n p i n m u s t r e m a i n l o w u n t i l a l l i n i t i a l s p i s e t t i n g s a r e u p l o a d e d . r e s e t _ n p i n m u s t r e m a i n l o w f o r a t l e a s t 5 0 0 n s a f t e r a l l s u p p l i e s a r e s t a b l e . t h e r i s i n g e d g e o f r e s e t _ n s t a r t s t h e o n c h i p c l o c k d i v i s i o n . t h e s e c o n d r i s i n g e d g e o f c l k a f t e r t h e r i s i n g e d g e o f r e s e t _ n , t r i g g e r s t h e r i s i n g e d g e o f t h e c o r e c l o c k . s o m e s p i s e t t i n g s c a n b e u p l o a d e d a f t e r t h e c o r e c l o c k h a s s t a r t e d . f i g u r e 2 3 . s t a r t u p t i m i n g p o w e r o n v d d d s t a b l e s p i u p l o a d m i n 5 0 0 n s s p i u p l o a d i f r e q u i r e d i n v a l i d i n v a l i d s p i u p l o a d v d d d p o w e r s u p p l y c o r e c l o c k ( i n t e r n a l ) s y s t e m c l o c k ( e x t e r n a l ) r e s e t _ n p o r _ n ( i n t e r n a l ) s e q u e n c e r r e s e t t i m i n g b y b r i n g i n g r e s e t _ n l o w f o r a t l e a s t 5 0 n s , t h e o n c h i p s e q u e n c e r i s r e s e t t o i t s i n i t i a l s t a t e . t h e i n t e r n a l c l o c k d i v i s i o n i s r e s t a r t e d . t h e s e c o n d r i s i n g e d g e o f c l k a f t e r t h e r i s i n g e d g e o f r e s e t _ n t h e i n t e r n a l c l o c k i s r e s t a r t e d . t h e s p i s e t t i n g s a r e n o t a f f e c t e d b y r e s e t _ n . i f n e e d e d t h e s p i s e t t i n g s c a n b e c h a n g e d d u r i n g a l o w l e v e l o f r e s e t _ n . f i g u r e 2 4 . s e q u e n c e r r e s e t t i m i n g s y s t e m ( i n t e r n a l ) n o r m a l o p e r a t i o n n o r m a l o p e r a t i o n i n v a l i d m i n 5 0 n s c l o c k ( e x t e r n a l ) r e s e t _ n c o r e c l o c k ( i n t e r n a l ) s y n c _ y ( i n t e r n a l ) c l o c k _ y
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 3 p i n l i s t t a b l e 1 4 . p i n l i s t p i n n o . n a m e t y p e d e s c r i p t i o n 1 g n d a d c g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f t h e a d c s 2 d a t a < 5 > o u t p u t d a t a b i t < 5 > 3 d a t a < 6 > o u t p u t d a t a b i t < 6 > 4 d a t a < 7 > o u t p u t d a t a b i t < 7 > 5 d a t a < 8 > o u t p u t d a t a b i t < 8 > 6 d a t a < 9 > o u t p u t d a t a b i t < 9 > ( m s b ) 7 g n d d g r o u n d d i g i t a l g r o u n d s u p p l y 8 v d d d s u p p l y d i g i t a l p o w e r s u p p l y ( 2 . 5 v ) 9 g n d a d c g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f t h e a d c s 1 0 v a d c s u p p l y p o w e r s u p p l y o f t h e a d c s ( 2 . 5 v ) 1 1 g n d a g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f a n a l o g r e a d o u t c i r c u i t r y 1 2 v d d a s u p p l y p o w e r s u p p l y o f a n a l o g r e a d o u t c i r c u i t r y ( 2 . 5 v ) 1 3 a d c _ b i a s b i a s i n g b i a s i n g o f a d c s . c o n n e c t w i t h 1 0 k t o v a d c a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n t o g n d _ a d c 1 4 b i a s 4 b i a s i n g b i a s i n g o f a m p l i f i e r s t a g e . c o n n e c t w i t h 1 1 0 k t o v d d a a n d d e - c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a 1 5 b i a s 3 b i a s i n g b i a s i n g o f c o l u m n s . c o n n e c t w i t h 4 2 k t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a 1 6 b i a s 2 b i a s i n g b i a s i n g o f c o l u m n s . c o n n e c t w i t h 1 . 5 m t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a . 1 7 b i a s 1 b i a s i n g b i a s i n g o f i m a g e r c o r e . c o n n e c t w i t h 5 0 0 k t o v d d a a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d a 1 8 v p i x s u p p l y p o w e r s u p p l y o f p i x e l a r r a y ( 2 . 5 v ) 1 9 s p i _ e n a b l e d i g i t a l i n p u t e n a b l e o f t h e s p i 2 0 s p i _ c l k d i g i t a l i n p u t c l o c k o f t h e s p i . ( m a x . 2 0 m h z ) 2 1 s p i _ d a t a d i g i t a l i / o d a t a l i n e o f t h e s p i . b i d i r e c t i o n a l p i n 2 2 v m e m _ h s u p p l y s u p p l y o f v m e m _ h i g h o f p i x e l a r r a y ( 3 . 3 v ) 2 3 g n d _ d r i v e r s g r o u n d g r o u n d o f p i x e l a r r a y d r i v e r s 2 4 v r e s e t _ 1 s u p p l y r e s e t s u p p l y v o l t a g e ( t y p i c a l 3 . 3 v ) 2 5 v r e s e t _ 2 s u p p l y d u a l s l o p e r e s e t s u p p l y v o l t a g e . c o n n e c t t o o t h e r s u p p l y o r g r o u n d w h e n d u a l s l o p e r e s e t i s n o t u s e d 2 6 v r e s e t _ 3 s u p p l y t r i p l e s l o p e r e s e t s u p p l y v o l t a g e . c o n n e c t t o o t h e r s u p p l y o r g r o u n d w h e n t r i p l e s l o p e r e s e t i s n o t u s e d 2 7 p r e c h a r g e _ b i a s b i a s c o n n e c t w i t h 6 8 k t o v p i x a n d d e c o u p l e w i t h 1 0 0 n f t o g n d _ d r i v e r s 2 8 l i n e _ v a l i d d i g i t a l o u t p u t i n d i c a t e s w h e n v a l i d d a t a i s a t t h e o u t p u t s . a c t i v e h i g h 2 9 f r a m e _ v a l i d d i g i t a l o u t p u t i n d i c a t e s w h e n v a l i d f r a m e i s r e a d o u t 3 0 i n t _ t i m e _ 3 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e t r i p l e s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l t h e t r i p l e s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e 3 1 i n t _ t i m e _ 2 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e d u a l s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e . i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l t h e d u a l s l o p e i n t e g r a t i o n t i m e 3 2 i n t _ t i m e _ 1 d i g i t a l i / o i n m a s t e r m o d e : o u t p u t t o i n d i c a t e t h e i n t e g r a t i o n t i m e i n s l a v e m o d e : i n p u t t o c o n t r o l i n t e g r a t i o n t i m e 3 3 v d d d s u p p l y d i g i t a l p o w e r s u p p l y ( 2 . 5 v )
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 4 t a b l e 1 4 . p i n l i s t p i n n o . d e s c r i p t i o n t y p e n a m e 3 4 g n d d g r o u n d d i g i t a l g r o u n d s u p p l y 3 5 v d d a s u p p l y p o w e r s u p p l y o f a n a l o g r e a d o u t c i r c u i t r y ( 2 . 5 v ) 3 6 g n d a g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f a n a l o g r e a d o u t c i r c u i t r y 3 7 r e s e t _ n d i g i t a l i n p u t s e q u e n c e r r e s e t , a c t i v e l o w 3 8 c l k d i g i t a l i n p u t r e a d o u t c l o c k ( 8 0 m h z ) , s i n e o r s q u a r e c l o c k 3 9 v a d c s u p p l y p o w e r s u p p l y o f t h e a d c s ( 2 . 5 v ) 4 0 g n d a d c g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f t h e a d c s 4 1 v d d o s u p p l y p o w e r s u p p l y o f t h e o u t p u t d r i v e r s ( 2 . 5 v ) 4 2 g n d o g r o u n d g r o u n d s u p p l y o f t h e o u t p u t d r i v e r s 4 3 d a t a < 0 > o u t p u t d a t a b i t < 0 > ( l s b ) 4 4 d a t a < 1 > o u t p u t d a t a b i t < 1 > 4 5 d a t a < 2 > o u t p u t d a t a b i t < 2 > 4 6 d a t a < 3 > o u t p u t d a t a b i t < 3 > 4 7 d a t a < 4 > o u t p u t d a t a b i t < 4 > 4 8 v a d c s u p p l y p o w e r s u p p l y o f t h e a d c s ( 2 . 5 v )
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 5 p a c k a g e d r a w i n g f i g u r e 2 5 . p a c k a g e d r a w i n g ( 0 0 1 ? 4 5 3 9 4 )
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 6 m e c h a n i c a l p a c k a g e s p e c i f i c a t i o n m e c h a n i c a l s p e c i f i c a t i o n s m i n t y p m a x u n i t s d i e ( w i t h p i n 1 t o t h e l e f t c e n t e r ) d i e t h i c k n e s s ? 0 . 0 1 0 . 7 4 0 . 0 1 m m d i e c e n t e r , x o f f s e t t o t h e c e n t e r o f t h e p a c k a g e ? 5 0 0 5 0 m d i e c e n t e r , y o f f s e t t o t h e c e n t e r o f t h e p a c k a g e ? 5 0 0 5 0 m d i e p o s i t i o n , x t i l t ? 1 0 1 d e g d i e p o s i t i o n , y t i l t ? 1 0 1 d e g d i e p l a c e m e n t a c c u r a c y i n p a c k a g e ? 5 0 5 0 m d i e r o t a t i o n a c c u r a c y ? 1 1 d e g o p t i c a l c e n t e r r e f e r e n c e d f r o m p a c k a g e c e n t e r ( x ? d i r ) 6 . 1 m m o p t i c a l c e n t e r r e f e r e n c e d f r o m p a c k a g e c e n t e r ( y ? d i r ) 7 . 1 m m d i s t a n c e f r o m p c b p l a n e t o t o p o f t h e d i e s u r f a c e 1 . 2 5 m m d i s t a n c e f r o m t o p o f t h e d i e s u r f a c e t o t o p o f t h e g l a s s l i d 1 m m g l a s s l i d t h i c k n e s s 0 . 6 m m s p e c t r a l r a n g e f o r w i n d o w 4 0 0 1 0 0 0 n m t r a n s m i s s i o n o f t h e g l a s s l i d 9 2 % m e c h a n i c a l s h o c k j e s d 2 2 ? b 1 0 4 c ; c o n d i t i o n g 2 0 0 0 g v i b r a t i o n j e s d 2 2 ? b 1 0 3 b ; c o n d i t i o n 1 2 0 2 0 0 0 h z m o u n t i n g p r o f i l e l e a d ? f r e e i n f r a ? r e d ( i r ) p r o f i l e f o r l c c p a c k a g e i f n o s o c k e t i s u s e d
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 7 g l a s s l i d t h e l u p a 3 0 0 i m a g e s e n s o r u s e s a g l a s s l i d w i t h o u t a n y c o a t i n g s . f i g u r e 2 6 s h o w s t h e t r a n s m i s s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e g l a s s l i d . a s s h o w n i n f i g u r e 2 6 , n o i n f r a r e d a t t e n u a t i n g f i l t e r g l a s s i s u s e d . ( s o u r c e : h t t p : / / w w w . p g o ? o n l i n e . c o m ) . f i g u r e 2 6 . t r a n s m i s s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e g l a s s l i d h a n d l i n g p r e c a u t i o n s f o r p r o p e r h a n d l i n g a n d s t o r a g e c o n d i t i o n s , r e f e r t o t h e o n s e m i c o n d u c t o r a p p l i c a t i o n n o t e a n 5 2 5 6 1 . l i m i t e d w a r r a n t y o n s e m i c o n d u c t o r ? s i m a g e s e n s o r b u s i n e s s u n i t w a r r a n t s t h a t t h e i m a g e s e n s o r p r o d u c t s t o b e d e l i v e r e d h e r e u n d e r , i f p r o p e r l y u s e d a n d s e r v i c e d , w i l l c o n f o r m t o s e l l e r ? s p u b l i s h e d s p e c i f i c a t i o n s a n d w i l l b e f r e e f r o m d e f e c t s i n m a t e r i a l a n d w o r k m a n s h i p f o r t w o ( 2 ) y e a r s f o l l o w i n g t h e d a t e o f s h i p m e n t . i f a d e f e c t w e r e t o m a n i f e s t i t s e l f w i t h i n 2 ( t w o ) y e a r s p e r i o d f r o m t h e s a l e d a t e , o n s e m i c o n d u c t o r w i l l e i t h e r r e p l a c e t h e p r o d u c t o r g i v e c r e d i t f o r t h e p r o d u c t . r e t u r n m a t e r i a l a u t h o r i z a t i o n ( r m a ) o n s e m i c o n d u c t o r p a c k a g e s a l l o f i t s i m a g e s e n s o r p r o d u c t s i n a c l e a n r o o m e n v i r o n m e n t u n d e r s t r i c t h a n d l i n g p r o c e d u r e s a n d s h i p s a l l i m a g e s e n s o r p r o d u c t s i n e s d - s a f e , c l e a n - r o o m - a p p r o v e d s h i p p i n g c o n t a i n e r s . p r o d u c t s r e t u r n e d t o o n s e m i c o n d u c t o r f o r f a i l u r e a n a l y s i s s h o u l d b e h a n d l e d u n d e r t h e s e s a m e c o n d i t i o n s a n d p a c k e d i n i t s o r i g i n a l p a c k i n g m a t e r i a l s , o r t h e c u s t o m e r m a y b e l i a b l e f o r t h e p r o d u c t . a c c e p t a n c e c r i t e r i a s p e c i f i c a t i o n t h e p r o d u c t a c c e p t a n c e c r i t e r i a i s a v a i l a b l e o n r e q u e s t . t h i s d o c u m e n t c o n t a i n s t h e c r i t e r i a t o w h i c h t h e l u p a 3 0 0 i s t e s t e d b e f o r e b e i n g s h i p p e d . o r d e r i n g c o d e i n f o r m a t i o n n o n s e m i c o n d u c t o r d e s i g n a t o r l 1 = l u p a i m a g e s e n s o r s o p t o m = m o n o e = c o l o r m i c r o l e n s s t a n d a r d p r o c e s s f u n c t i o n a l i t y p l a c e h o l d e r i o c c o m m e r c i a l t e m p r a n g e d = g l a s s w = w i n d o w l e s s r e s o l u t i o n : 0 . 3 m e g a p i x e l l 1 s m q = l c c w = w a f e r s a l e s q 0 3 0 0 a ? d
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 8 a c r o n y m s a c r o n y m d e s c r i p t i o n a d c a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r a f e a n a l o g f r o n t e n d b l b l a c k p i x e l d a t a c d m c h a r g e d d e v i c e m o d e l c d s c o r r e l a t e d d o u b l e s a m p l i n g c m o s c o m p l e m e n t a r y m e t a l o x i d e s e m i c o n d u c t o r c r c c y c l i c r e d u n d a n c y c h e c k d a c d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r d d r d o u b l e d a t a r a t e d f t d e s i g n f o r t e s t d n l d i f f e r e n t i a l n o n l i n e a r i t y d s d o u b l e s a m p l i n g d s n u d a r k s i g n a l n o n u n i f o r m i t y e i a e l e c t r o n i c i n d u s t r i e s a l l i a n c e e s d e l e c t r o s t a t i c d i s c h a r g e f e f r a m e e n d f f f i l l f a c t o r f o t f r a m e o v e r h e a d t i m e f p g a f i e l d p r o g r a m m a b l e g a t e a r r a y f p n f i x e d p a t t e r n n o i s e f p s f r a m e s p e r s e c o n d f s f r a m e s t a r t h b m h u m a n b o d y m o d e l i m g r e g u l a r p i x e l d a t a i n l i n t e g r a l n o n l i n e a r i t y a c r o n y m d e s c r i p t i o n i p i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y l e l i n e e n d l s l i n e s t a r t l s b l e a s t s i g n i f i c a n t b i t l v d s l o w - v o l t a g e d i f f e r e n t i a l s i g n a l i n g m b s m i x e d b o u n d a r y s c a n m s b m o s t s i g n i f i c a n t b i t p g a p r o g r a m m a b l e g a i n a m p l i f i e r p l s p a r a s i t i c l i g h t s e n s i t i v i t y p r b s p s e u d o - r a n d o m b i n a r y s e q u e n c e p r n u p i x e l r a n d o m n o n u n i f o r m i t y q e q u a n t u m e f f i c i e n c y r g b r e d g r e e n b l u e r m a r e t u r n m a t e r i a l a u t h o r i z a t i o n r m s r o o t m e a n s q u a r e r o i r e g i o n o f i n t e r e s t r o t r o w o v e r h e a d t i m e s / h s a m p l e a n d h o l d s n r s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o s p i s e r i a l p e r i p h e r a l i n t e r f a c e t b d t o b e d e t e r m i n e d t i a t e l e c o m m u n i c a t i o n s i n d u s t r y a s s o c i a t i o n t j j u n c t i o n t e m p e r a t u r e t r t r a i n i n g p a t t e r n % r h p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 2 9 g l o s s a r y c o n v e r s i o n g a i n a c o n s t a n t t h a t c o n v e r t s t h e n u m b e r o f e l e c t r o n s c o l l e c t e d b y a p i x e l i n t o t h e v o l t a g e s w i n g o f t h e p i x e l . c o n - v e r s i o n g a i n = q / c w h e r e q i s t h e c h a r g e o f a n e l e c t r o n ( 1 . 6 0 2 e 1 9 c o u l o m b ) a n d c i s t h e c a p a c i t a n c e o f t h e p h o t o d i o d e o r s e n s e n o d e . c d s c o r r e l a t e d d o u b l e s a m p l i n g . t h i s i s a m e t h o d f o r s a m p l i n g a p i x e l w h e r e t h e p i x e l v o l t a g e a f t e r r e s e t i s s a m p l e d a n d s u b t r a c t e d f r o m t h e v o l t a g e a f t e r e x p o s u r e t o l i g h t . d n l d i f f e r e n t i a l n o n l i n e a r i t y ( f o r a d c s ) d s n u d a r k s i g n a l n o n u n i f o r m i t y . t h i s p a r a m e t e r c h a r a c t e r i z e s t h e d e g r e e o f n o n u n i f o r m i t y i n d a r k l e a k a g e c u r r e n t s , w h i c h c a n b e a m a j o r s o u r c e o f f i x e d p a t t e r n n o i s e . f i l l - f a c t o r a p a r a m e t e r t h a t c h a r a c t e r i z e s t h e o p t i c a l l y a c t i v e p e r c e n t a g e o f a p i x e l . i n t h e o r y , i t i s t h e r a t i o o f t h e a c t u a l q e o f a p i x e l d i v i d e d b y t h e q e o f a p h o t o d i o d e o f e q u a l a r e a . i n p r a c t i c e , i t i s n e v e r m e a s u r e d . i n l i n t e g r a l n o n l i n e a r i t y ( f o r a d c s ) i r i n f r a r e d . i r l i g h t h a s w a v e l e n g t h s i n t h e a p p r o x i m a t e r a n g e 7 5 0 n m t o 1 m m . l u x p h o t o m e t r i c u n i t o f l u m i n a n c e ( a t 5 5 0 n m , 1 l u x = 1 l u m e n / m 2 = 1 / 6 8 3 w / m 2 ) p i x e l n o i s e v a r i a t i o n o f p i x e l s i g n a l s w i t h i n a r e g i o n o f i n t e r e s t ( r o i ) . t h e r o i t y p i c a l l y i s a r e c t a n g u l a r p o r t i o n o f t h e p i x e l a r r a y a n d m a y b e l i m i t e d t o a s i n g l e c o l o r p l a n e . p h o t o m e t r i c u n i t s u n i t s f o r l i g h t m e a s u r e m e n t t h a t t a k e i n t o a c c o u n t h u m a n p h y s i o l o g y . p l s p a r a s i t i c l i g h t s e n s i t i v i t y . p a r a s i t i c d i s c h a r g e o f s a m p l e d i n f o r m a t i o n i n p i x e l s t h a t h a v e s t o r a g e n o d e s . p r n u p h o t o - r e s p o n s e n o n u n i f o r m i t y . t h i s p a r a m e t e r c h a r a c t e r i z e s t h e s p r e a d i n r e s p o n s e o f p i x e l s , w h i c h i s a s o u r c e o f f p n u n d e r i l l u m i n a t i o n . q e q u a n t u m e f f i c i e n c y . t h i s p a r a m e t e r c h a r a c t e r i z e s t h e e f f e c t i v e n e s s o f a p i x e l i n c a p t u r i n g p h o t o n s a n d c o n - v e r t i n g t h e m i n t o e l e c t r o n s . i t i s p h o t o n w a v e l e n g t h a n d p i x e l c o l o r d e p e n d e n t . r e a d n o i s e n o i s e a s s o c i a t e d w i t h a l l c i r c u i t r y t h a t m e a s u r e s a n d c o n v e r t s t h e v o l t a g e o n a s e n s e n o d e o r p h o t o d i o d e i n t o a n o u t p u t s i g n a l . r e s e t t h e p r o c e s s b y w h i c h a p i x e l p h o t o d i o d e o r s e n s e n o d e i s c l e a r e d o f e l e c t r o n s . ? s o f t ? r e s e t o c c u r s w h e n t h e r e s e t t r a n s i s t o r i s o p e r a t e d b e l o w t h e t h r e s h o l d . ? h a r d ? r e s e t o c c u r s w h e n t h e r e s e t t r a n s i s t o r i s o p e r a t e d a b o v e t h r e s h o l d . r e s e t n o i s e n o i s e d u e t o v a r i a t i o n i n t h e r e s e t l e v e l o f a p i x e l . i n 3 t p i x e l d e s i g n s , t h i s n o i s e h a s a c o m p o n e n t ( i n u n i t s o f v o l t s ) p r o p o r t i o n a l i t y c o n s t a n t d e p e n d i n g o n h o w t h e p i x e l i s r e s e t ( s u c h a s h a r d a n d s o f t ) . i n 4 t p i x e l d e s i g n s , r e s e t n o i s e c a n b e r e m o v e d w i t h c d s . r e s p o n s i v i t y t h e s t a n d a r d m e a s u r e o f p h o t o d i o d e p e r f o r m a n c e ( r e g a r d l e s s o f w h e t h e r i t i s i n a n i m a g e r o r n o t ) . u n i t s a r e t y p i c a l l y a / w a n d a r e d e p e n d e n t o n t h e i n c i d e n t l i g h t w a v e l e n g t h . n o t e t h a t r e s p o n s i v i t y a n d s e n s i t i v i t y a r e u s e d i n t e r c h a n g e a b l y i n i m a g e s e n s o r c h a r a c t e r i z a t i o n l i t e r a t u r e s o i t i s b e s t t o c h e c k t h e u n i t s . r o i r e g i o n o f i n t e r e s t . t h e a r e a w i t h i n a p i x e l a r r a y c h o s e n t o c h a r a c t e r i z e n o i s e , s i g n a l , c r o s s t a l k , a n d s o o n . t h e r o i c a n b e t h e e n t i r e a r r a y o r a s m a l l s u b s e c t i o n ; i t c a n b e c o n f i n e d t o a s i n g l e c o l o r p l a n e . s e n s e n o d e i n 4 t p i x e l d e s i g n s , a c a p a c i t o r u s e d t o c o n v e r t c h a r g e i n t o v o l t a g e . i n 3 t p i x e l d e s i g n s i t i s t h e p h o t o d i o d e i t s e l f . s e n s i t i v i t y a m e a s u r e o f p i x e l p e r f o r m a n c e t h a t c h a r a c t e r i z e s t h e r i s e o f t h e p h o t o d i o d e o r s e n s e n o d e s i g n a l i n v o l t s u p o n i l l u m i n a t i o n w i t h l i g h t . u n i t s a r e t y p i c a l l y v / ( w / m 2 ) / s e c a n d a r e d e p e n d e n t o n t h e i n c i d e n t l i g h t w a v e l e n g t h . s e n s i t i v i t y m e a s u r e m e n t s a r e o f t e n t a k e n w i t h 5 5 0 n m i n c i d e n t l i g h t . a t t h i s w a v e l e n g t h , 1 6 8 3 l u x i s e q u a l t o 1 w / m 2 ; t h e u n i t s o f s e n s i t i v i t y a r e q u o t e d i n v / l u x / s e c . n o t e t h a t r e s p o n s i v i t y a n d s e n s i t i v i t y a r e u s e d i n t e r c h a n g e a b l y i n i m a g e s e n s o r c h a r a c t e r i z a t i o n l i t e r a t u r e s o i t i s b e s t t o c h e c k t h e u n i t s . s p e c t r a l r e s p o n s e t h e p h o t o n w a v e l e n g t h d e p e n d e n c e o f s e n s i t i v i t y o r r e s p o n s i v i t y . s n r s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o . t h i s n u m b e r c h a r a c t e r i z e s t h e r a t i o o f t h e f u n d a m e n t a l s i g n a l t o t h e n o i s e s p e c t r u m u p t o h a l f t h e n y q u i s t f r e q u e n c y . t e m p o r a l n o i s e n o i s e t h a t v a r i e s f r o m f r a m e t o f r a m e . i n a v i d e o s t r e a m , t e m p o r a l n o i s e i s v i s i b l e a s t w i n k l i n g p i x e l s .
n o i l 1 s m 0 3 0 0 a h t t p : / / o n s e m i . c o m 3 0 a p p e n d i x a : f r e q u e n t l y a s k e d q u e s t i o n s q : h o w d o e s t h e d u a l ( m u l t i p l e ) s l o p e e x t e n d e d d y n a m i c r a n g e m o d e w o r k ? a : t h e g r e e n l i n e s a r e t h e a n a l o g s i g n a l o n t h e p h o t o d i o d e , w h i c h d e c r e a s e a s a r e s u l t o f e x p o s u r e . t h e s l o p e i s d e t e r m i n e d b y t h e a m o u n t o f l i g h t a t e a c h p i x e l ( t h e m o r e l i g h t t h e s t e e p e r t h e s l o p e ) . w h e n t h e p i x e l s r e a c h t h e s a t u r a t i o n l e v e l t h e a n a l o g s i g n a l d o e s n o t c h a n g e d e s p i t e f u r t h e r e x p o s u r e . a s s h o w n , w i t h o u t a n y d o u b l e s l o p e p u l s e p i x e l s p 3 a n d p 4 r e a c h e s s a t u r a t i o n b e f o r e t h e s a m p l e m o m e n t o f t h e a n a l o g v a l u e s ; n o s i g n a l i s a c q u i r e d w i t h o u t d o u b l e s l o p e . w h e n d o u b l e s l o p e i s e n a b l e d a s e c o n d r e s e t p u l s e i s g i v e n ( b l u e l i n e ) a t a c e r t a i n t i m e b e f o r e t h e e n d o f t h e i n t e g r a t i o n t i m e . t h i s d o u b l e s l o p e r e s e t p u l s e r e s e t s t h e a n a l o g s i g n a l o f t h e p i x e l s b e l o w t h i s l e v e l t o t h e r e s e t l e v e l . a f t e r t h e r e s e t t h e a n a l o g s i g n a l s t a r t s t o d e c r e a s e w i t h t h e s a m e s l o p e a s b e f o r e t h e d o u b l e s l o p e r e s e t p u l s e . i f t h e d o u b l e s l o p e r e s e t p u l s e i s p l a c e d a t t h e e n d o f t h e i n t e g r a t i o n t i m e ( 9 0 % f o r i n s t a n c e ) t h e a n a l o g s i g n a l t h a t r e a c h t h e s a t u r a t i o n l e v e l s a r e n o t s a t u r a t e d a n y m o r e ( t h i s i n c r e a s e s t h e o p t i c a l d y n a m i c r a n g e ) a t r e a d o u t . i t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t p i x e l s i g n a l s a b o v e t h e d o u b l e s l o p e r e s e t l e v e l a r e n o t i n f l u e n c e d b y t h i s d o u b l e s l o p e r e s e t p u l s e ( p 1 a n d p 2 ) . i f d e s i r e d , a d d i t i o n a l r e s e t p u l s e s c a n b e g i v e n a t l o w e r l e v e l s t o a c h i e v e m u l t i p l e s l o p e . f i g u r e 2 7 . d u a l s l o p e d i a g r a m p 4 p 3 p 2 p 1 r e s e t l e v e l 1 r e s e t l e v e l 2 s a t u r a t i o n l e v e l t o t a l i n t e g r a t i o n t i m e r e s e t p u l s e d o u b l e s l o p e r e s e t p u l s e r e a d o u t d o u b l e s l o p e r e s e t t i m e ( u s u a l l y 5 - 1 0 % o f t h e t o t a l i n t e g r a t i o n t i m e ) o n s e m i c o n d u c t o r a n d a r e r e g i s t e r e d t r a d e m a r k s o f s e m i c o n d u c t o r c o m p o n e n t s i n d u s t r i e s , l l c ( s c i l l c ) . s c i l l c o w n s t h e r i g h t s t o a n u m b e r o f p a t e n t s , t r a d e m a r k s , c o p y r i g h t s , t r a d e s e c r e t s , a n d o t h e r i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y . a l i s t i n g o f s c i l l c ? s p r o d u c t / p a t e n t c o v e r a g e m a y b e a c c e s s e d a t w w w . o n s e m i . c o m / s i t e / p d f / p a t e n t ? m a r k i n g . p d f . s c i l l c r e s e r v e s t h e r i g h t t o m a k e c h a n g e s w i t h o u t f u r t h e r n o t i c e t o a n y p r o d u c t s h e r e i n . s c i l l c m a k e s n o w a r r a n t y , r e p r e s e n t a t i o n o r g u a r a n t e e r e g a r d i n g t h e s u i t a b i l i t y o f i t s p r o d u c t s f o r a n y p a r t i c u l a r p u r p o s e , n o r d o e s s c i l l c a s s u m e a n y l i a b i l i t y a r i s i n g o u t o f t h e a p p l i c a t i o n o r u s e o f a n y p r o d u c t o r c i r c u i t , a n d s p e c i f i c a l l y d i s c l a i m s a n y a n d a l l l i a b i l i t y , i n c l u d i n g w i t h o u t l i m i t a t i o n s p e c i a l , c o n s e q u e n t i a l o r i n c i d e n t a l d a m a g e s . ? t y p i c a l ? p a r a m e t e r s w h i c h m a y b e p r o v i d e d i n s c i l l c d a t a s h e e t s a n d / o r s p e c i f i c a t i o n s c a n a n d d o v a r y i n d i f f e r e n t a p p l i c a t i o n s a n d a c t u a l p e r f o r m a n c e m a y v a r y o v e r t i m e . a l l o p e r a t i n g p a r a m e t e r s , i n c l u d i n g ? t y p i c a l s ? m u s t b e v a l i d a t e d f o r e a c h c u s t o m e r a p p l i c a t i o n b y c u s t o m e r ? s t e c h n i c a l e x p e r t s . s c i l l c d o e s n o t c o n v e y a n y l i c e n s e u n d e r i t s p a t e n t r i g h t s n o r t h e r i g h t s o f o t h e r s . s c i l l c p r o d u c t s a r e n o t d e s i g n e d , i n t e n d e d , o r a u t h o r i z e d f o r u s e a s c o m p o n e n t s i n s y s t e m s i n t e n d e d f o r s u r g i c a l i m p l a n t i n t o t h e b o d y , o r o t h e r a p p l i c a t i o n s i n t e n d e d t o s u p p o r t o r s u s t a i n l i f e , o r f o r a n y o t h e r a p p l i c a t i o n i n w h i c h t h e f a i l u r e o f t h e s c i l l c p r o d u c t c o u l d c r e a t e a s i t u a t i o n w h e r e p e r s o n a l i n j u r y o r d e a t h m a y o c c u r . s h o u l d b u y e r p u r c h a s e o r u s e s c i l l c p r o d u c t s f o r a n y s u c h u n i n t e n d e d o r u n a u t h o r i z e d a p p l i c a t i o n , b u y e r s h a l l i n d e m n i f y a n d h o l d s c i l l c a n d i t s o f f i c e r s , e m p l o y e e s , s u b s i d i a r i e s , a f f i l i a t e s , a n d d i s t r i b u t o r s h a r m l e s s a g a i n s t a l l c l a i m s , c o s t s , d a m a g e s , a n d e x p e n s e s , a n d r e a s o n a b l e a t t o r n e y f e e s a r i s i n g o u t o f , d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y , a n y c l a i m o f p e r s o n a l i n j u r y o r d e a t h a s s o c i a t e d w i t h s u c h u n i n t e n d e d o r u n a u t h o r i z e d u s e , e v e n i f s u c h c l a i m a l l e g e s t h a t s c i l l c w a s n e g l i g e n t r e g a r d i n g t h e d e s i g n o r m a n u f a c t u r e o f t h e p a r t . s c i l l c i s a n e q u a l o p p o r t u n i t y / a f f i r m a t i v e a c t i o n e m p l o y e r . t h i s l i t e r a t u r e i s s u b j e c t t o a l l a p p l i c a b l e c o p y r i g h t l a w s a n d i s n o t f o r r e s a l e i n a n y m a n n e r . p u b l i c a t i o n o r d e r i n g i n f o r m a t i o n n . a m e r i c a n t e c h n i c a l s u p p o r t : 8 0 0 ? 2 8 2 ? 9 8 5 5 t o l l f r e e u s a / c a n a d a e u r o p e , m i d d l e e a s t a n d a f r i c a t e c h n i c a l s u p p o r t : p h o n e : 4 2 1 3 3 7 9 0 2 9 1 0 j a p a n c u s t o m e r f o c u s c e n t e r p h o n e : 8 1 ? 3 ? 5 8 1 7 ? 1 0 5 0 n o i l 1 s m 0 3 0 0 a / d l i t e r a t u r e f u l f i l l m e n t : l i t e r a t u r e d i s t r i b u t i o n c e n t e r f o r o n s e m i c o n d u c t o r p . o . b o x 5 1 6 3 , d e n v e r , c o l o r a d o 8 0 2 1 7 u s a p h o n e : 3 0 3 ? 6 7 5 ? 2 1 7 5 o r 8 0 0 ? 3 4 4 ? 3 8 6 0 t o l l f r e e u s a / c a n a d a f a x : 3 0 3 ? 6 7 5 ? 2 1 7 6 o r 8 0 0 ? 3 4 4 ? 3 8 6 7 t o l l f r e e u s a / c a n a d a e m a i l : o r d e r l i t @ o n s e m i . c o m o n s e m i c o n d u c t o r w e b s i t e : w w w . o n s e m i . c o m o r d e r l i t e r a t u r e : h t t p : / / w w w . o n s e m i . c o m / o r d e r l i t f o r a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n , p l e a s e c o n t a c t y o u r l o c a l s a l e s r e p r e s e n t a t i v e

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