자가 보정 SAR ADC 기반 히스토그램 시간-디지털 변환 장치에 있어서,시간정보를 전압으로 변환하는 TAC(Time-to-Analog Converter); 및상기 TAC를 통해 변환된 전압값을 최종 디지털 값으로 변환하는 SAR ADC(Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter)를 포함하고,상기 SAR ADC는,상기 최종 디지털 값이 1비트(bit)로 동작하면, 상기 시간정보 내 감지 가능한 시간을 기준으로 기준 전압 범위를 절반으로 나누고,상기 TAC와 연결된 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 SF(Source Follower)간 거리 전압이 상기 기준 전압 범위의 절반보다 큰 경우, 상기 거리 전압에 대응되는 디지털 출력을‘1’로 결정하고,상기 거리 전압이 상기 기준 전압 범위의 절반보다 작은 경우, 상기 디지털 출력을‘0’으로 결정하며,상기 결정된 디지털 출력이‘1’인 경우 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 업 카운터에, 상기 디지털 출력이‘0’인 경우 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 다운 카운터에 각각 1을 누적시켜 히스토그램을 생성하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제1항에 있어서,상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치는,상기 최종 디지털 값이 2-비트(bit)로 동작하며, 상기 최종 디지털 값의 MSB(Most Significant Bit)가 상기 최종 디지털 값 중 이전에 저장된 코어스 비트(coarse bit) 값과 다를 경우, 상기 MSB는 무효 처리되고, 상기 최종 디지털 값의 LSB(Least Significant Bit) 값에 따라 상기 업 카운터 또는 상기 다운 카운터에 누적되며, 상기 업 카운터와 상기 다운 카운터의 누적 값을 비교기를 통해 비교하여 상기 최종 디지털 값의 두번째 코어스 비트(coarse bit)를 결정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제2항에 있어서,상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치는,상기 시간정보 내 시간 구간의 위상 이동과 동일한 효과를 획득하기 위해, 상기 시간정보 내 TPC 출력(TPCOUT) 신호의 길이를 조절하는 정지 시간(Tstop )값을 조정하고, 상기 시간 구간의 펄스폭(pulse width)을 조절하여 상기 시간정보 내 TPC 출력(TPCOUT) 신호를 통해 전압 오프셋을 생성하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제3항에 있어서,상기 정지 시간(Tstop)은 상기 최종 디지털 값 중 마지막 코어스 비트(coarse bit(MEM[0])) 값에 의해 결정되고, 상기 TPC의 입력 값인 상기 TPC의 레퍼런스 시간(TREF)을 조절하여 변경하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제4항에 있어서,상기 정지 시간(Tstop)은 상기 TPC의 뎁스 메모리(depth memory)의 LSB값에 따라 결정되며, 상기 TPC의 입력 값인 상기 TPC의 레퍼런스 시간(TREF)은 상기 코어스 비트(coarse bit)를 결정하는 코어스 단계(coarse step)에서 사용된 TREFC를 일정 비율 지연한 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제1항에 있어서, 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치는,상기 TAC의 캐퍼시터 크기, 상기 TAC의 전류 소스(current source) 및 상기 TAC의 SF 오프셋(offset)을 포함하는 변동으로 인해 발생되는 오차를 상기 TAC의 각 픽셀에서 보정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

제6항에 있어서,상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치는,상기 TAC에서 시간정보를 거리전압으로 변환하고, 상기 변환된 거리전압을 상기 SF를 통해 SAR ADC의 CDAC 캐퍼시터에 샘플링한 다음, 상기 TAC를 리셋하고 최대 감지 시간(Tmax)에 대응하는 기준 전압을 동일한 TAC 및 SF 경로를 통해 생성하여 상기 SAR ADC의 기준 전압으로 사용함으로써, 상기 TAC의 캐퍼시터 크기, 상기 TAC의 전류 소스 및 상기 TAC의 SF 오프셋에 따른 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 장치.

히스토그램 시간-디지털 변환 장치에 의해 수행되는 자가 보정 SAR ADC 기반 히스토그램 시간-디지털 변환 방법에 있어서,(A) TAC에서 시간정보를 전압으로 변환하는 단계; 및(B) SAR ADC에서 상기 TAC를 통해 변환된 전압값을 최종 디지털 값으로 변환하고,상기 (B)의 단계는,상기 SAR ADC에서 상기 최종 디지털 값이 1 비트(bit)로 동작하면, 상기 시간정보 내 감지 가능한 시간을 기준으로 기준 전압 범위를 절반으로 나누고,상기 TAC와 연결된 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 SF(Source Follower)간의 거리 전압이 상기 기준 전압 범위의 절반보다 큰 경우, 상기 거리 전압에 대응되는 디지털 출력을‘1’로 결정하고,상기 거리 전압이 상기 기준 전압 범위의 절반보다 작은 경우, 상기 디지털 출력을‘0’으로 결정하며,상기 결정된 디지털 출력이‘1’인 경우 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 업 카운터에, 상기 디지털 출력이‘0’인 경우 상기 히스토그램 시간-디지털 변환 장치의 다운 카운터에 각각 1을 누적시켜 히스토그램을 생성하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제8항에 있어서,상기 (B)의 단계는,상기 SAR ADC에서 상기 최종 디지털 값이 2-비트(bit)로 동작하며, 상기 최종 디지털 값의 MSB(Most Significant Bit)가 상기 최종 디지털 값 중 이전에 저장된 코어스 비트(coarse bit) 값과 다를 경우, 상기 MSB는 무효 처리되고, 상기 최종 디지털 값의 LSB(Least Significant Bit) 값에 따라 상기 업 카운터 또는 상기 다운 카운터에 누적되며, 상기 업 카운터와 상기 다운 카운터의 누적 값을 비교기를 통해 비교하여 상기 최종 디지털 값의 두번째 코어스 비트(coarse bit)를 결정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제9항에 있어서,상기 (B)의 단계는,상기 시간정보 내 시간 구간의 위상 이동과 동일한 효과를 획득하기 위해, 상기 시간정보 내 TPC 출력(TPCOUT) 신호의 길이를 조절하는 정지 시간(Tstop )값을 조정하고, 상기 시간 구간의 펄스폭(pulse width)을 조절하여 상기 시간정보 내 TPC 출력(TPCOUT) 신호를 통해 전압 오프셋을 생성하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제10항에 있어서,상기 정지 시간(Tstop)은 상기 최종 디지털 값 중 마지막 코어스 비트(coarse bit(MEM[0])) 값에 의해 결정되고, 상기 TPC의 입력 값인 상기 TPC의 레퍼런스 시간(TREF)을 조절하여 변경하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제11항에 있어서,상기 정지 시간(Tstop)은 상기 TPC의 뎁스 메모리(depth memory)의 LSB값에 따라 결정되며, 상기 TPC의 입력 값인 상기 TPC의 레퍼런스 시간(TREF)은 상기 코어스 비트(coarse bit)를 결정하는 코어스 단계(coarse step)에서 사용된 TREFC를 일정 비율 지연한 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제8항에 있어서,상기 (B)의 단계는,상기 TAC의 캐퍼시터 크기, 상기 TAC의 전류 소스(current source) 및 상기 TAC의 SF 오프셋(offset)을 포함하는 변동으로 인해 발생되는 오차를 상기 TAC의 각 픽셀에서 보정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.

제13항에 있어서,상기 (B)의 단계는,상기 TAC에서 시간정보를 거리전압으로 변환하고, 상기 변환된 거리전압을 상기 SF를 통해 SAR ADC의 CDAC 캐퍼시터에 샘플링한 다음, 상기 TAC를 리셋하고 최대 감지 시간(Tmax)에 대응하는 기준 전압을 동일한 TAC 및 SF 경로를 통해 생성하여 상기 SAR ADC의 기준 전압으로 사용함으로써, 상기 TAC의 캐퍼시터 크기, 상기 TAC의 전류 소스 및 상기 TAC의 SF 오프셋에 따른 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는, 히스토그램 시간-디지털 변환 방법.