入時鐘信號CKi2的 輸出端子Q。
[0093] 在圖5的示例性實施例中，由重定時器RETi接收的輸入時鐘信號CK(i-l) 1'和 CK(i-l)2'的虛線部分表示由于傳播延遲造成的失配?？烧{(diào)節(jié)計數(shù)器庫的數(shù)量、工作頻率 和其他工作特征，W使觸發(fā)器401和402的取樣時間（即源時鐘信號SCKi的邊緣）可不 與失配對齊。第一觸發(fā)器401和第二觸發(fā)器402可同步失配的輸入時鐘信號CK(i-l) 1' 和CK(i-l) 2'，W提供分別與源時鐘信號SCKi的上升沿和下降沿同步的同步輸入時鐘信號 CKil和CKi2。利用輸入時鐘信號CKil和CKi2的相位差，每個計數(shù)器可執(zhí)行四倍的數(shù)據(jù)率 (孤時計數(shù)；輸入時鐘信號CKil和CKi2的每個循環(huán)周期計數(shù)四次。
[0094] 圖6是示出依照發(fā)明構思的原理的根據(jù)示例性實施例的相位分割機制的計數(shù)器 的框圖。計數(shù)器100a包括緩沖器單元10a和波紋計數(shù)器30a。緩沖器單元10a可包括第 一計數(shù)單元110a和第二計數(shù)單元120a，波紋計數(shù)器30a可包括第S計數(shù)單元130a和第四 計數(shù)單元140a。在該示例性實施例中，例如，圖2中的灰度位信號可對應于第一灰度位信 號DO和第二灰度位信號D1，圖2中的較低有效位信號可對應于第一位信號D[0]和第二位 信號D[l]，圖2中的較高的有效位信號可對應于第S位信號D[2]和第四位信號M3]。在 操作中，第一計數(shù)單元110a通過在信號積聚周期的末尾鎖存第一輸入時鐘信號CK1產(chǎn)生第 一灰度位信號D0,第二計數(shù)單元120a通過在信號積聚周期的末尾鎖存第二輸入時鐘信號 CK2來產(chǎn)生第二灰度位信號D1。第一輸入時鐘信號CK1和第二輸入時鐘信號CK2各自具有 彼此不同的相位。響應于與第二灰度位信號D1對應的鎖存輸出信號LOUT,波紋計數(shù)器30a 產(chǎn)生更高的有效位信號，即，被順序翻轉的第=位信號D[2]和第四位信號M3]。根據(jù)計數(shù) 器100a的構造，鎖存輸出信號LOUT可W是第二灰度位信號D1或者第二灰度位信號D1的 反相信號。
[0095] 在根據(jù)發(fā)明構思的原理的示例性實施例中，第一計數(shù)單元110a可響應于表明計 數(shù)操作的終止時間點Te(例如，信號積聚周期的末尾）的輸入信號INP來鎖存第一輸入時 鐘信號CKl，W在終止時間點Te產(chǎn)生具有對應于第一輸入時鐘信號CKl的邏輯電平的邏輯 電平的第一灰度位信號DO。第二計數(shù)單元120a可響應于表明終止時間點Te的輸入信號 INP來鎖存第二輸入時鐘信號CK2,W在終止時間點Te產(chǎn)生具有對應于第二輸入時鐘信號 CK2的邏輯電平的邏輯電平的第二灰度位信號D1。第一灰度位信號DO和第二灰度位信號 D1在計數(shù)操作期間翻轉，并且是第一輸入時鐘信號CK1和第二輸入時鐘信號CK2在終止時 間點Te的鎖存信號，W提供二進制代碼D[0:3]的兩個較低的有效位D[0]和D[l]，即與計 數(shù)結果對應的數(shù)字計數(shù)值。
[0096] 計數(shù)器100a中的波紋計數(shù)器30a可基于與計數(shù)結果對應的數(shù)字值的位數(shù)包括任 意數(shù)量的計數(shù)單元。即使為了方便描述而在圖6中示出了兩個計數(shù)單元130a和140a，在 波紋計數(shù)器30a中包括的計數(shù)單元的數(shù)量也可根據(jù)二進制代碼D[0:n]的位數(shù)而改變。W 下，參照計數(shù)器100a產(chǎn)生四位信號D[0]、D[1]、0巧]、D[3](即四位二進制代碼D[0:3])的 示例性實施例描述計數(shù)器100a的構造和操作。
[0097] 在根據(jù)發(fā)明構思的原理的示例性實施例中，波紋計數(shù)器30a具有級聯(lián)的構造，從 而多個計數(shù)單元130a和140a順序地結合，W響應于前一計數(shù)單元的輸出信號翻轉。換句話 說，例如，第S計數(shù)單元130a可響應于來自第二計數(shù)單元120a的鎖存輸出信號LOUT而翻 轉，第四計數(shù)單元140a可響應于來自第S計數(shù)單元130a的輸出信號0UT3而翻轉。結果， 更高的有效位信號（即第=位信號D[2]和第四位信號M3])具有順序加倍的各自的循環(huán) 周期。
[009引計數(shù)器100a可進一步包括對第一灰度位信號DO和第二灰度位信號D1執(zhí)行邏輯 操作W產(chǎn)生第一位信號D[0](即二進制代碼的最低有效位信號）的邏輯單元（即，例如代 碼轉換器50)。例如，代碼轉換器50可W是對第一灰度位信號DO和第二灰度位信號D1執(zhí) 行X0R邏輯操作的異或狂OR)邏輯口。第二灰度位信號D1本身可對應于第二位信號D[l]。 第一灰度位信號DO和第二灰度位信號D1可提供計數(shù)值的兩個較低的有效位，第一灰度位 信號DO和第二灰度位信號D1不表示直接的二進制代碼D[0:1]，倒不如說第一灰度位信號 DO和第二灰度位信號D1表示灰度代碼。當要求時，可W通過處理灰度代碼位DO和D1來獲 得低的有效位信號D[0]和D[l]。根據(jù)發(fā)明構思的原理，低的有效位信號D[0]和D[l]不 在計數(shù)操作期間翻轉，并且可通過在計數(shù)操作終止之后對鎖存的第一灰度位信號DO和第 二灰度位信號D1執(zhí)行邏輯操作來提供。因此，代碼轉換器50可與計數(shù)器100a分離，具體 地，在根據(jù)發(fā)明構思的原理的示例性實施例中，代碼轉換器50可W位于相對于包括計數(shù)器 100a的巧片獨立的巧片中。
[0099] 圖7到圖10是示出圖6的計數(shù)器的鎖存操作的時序圖。輸入信號INP的邊緣（例 如，下降沿）可指示計數(shù)操作的終止時間點Te。第一計數(shù)單元110a可響應于輸入信號INP 的邊緣鎖存第一輸入時鐘信號CK1的邏輯電平，W產(chǎn)生第一灰度位信號D0,第二計數(shù)單元 120a可響應于輸入信號INP的邊緣鎖存第二輸入時鐘信號CK2的邏輯電平，W產(chǎn)生第二灰 度位信號D1，即第二位信號D[l]。圖7示出所述兩位灰度代碼值1D0)對應于00(即，二進 制代碼D[0:1] =00)的情況，圖8示出所述兩位灰度代碼值1D0)對應于01 (目P，二進制 代碼D[0:1] =01)的情況，圖9示出所述兩位灰度代碼值1D0)對應于11 (即，二進制代 碼D[0:1] = 10)的情況，圖10示出所述兩位灰度代碼值1D0)對應于10(即，二進制代碼 D[0:1] = 11)的情況。
[0100] 如圖7到圖10中所示，第一灰度位信號DO與第一輸入時鐘信號CKl一起翻轉，第 二灰度位信號D1與第二輸入時鐘信號CK2 -起翻轉，直到計數(shù)操作終止為止。計數(shù)器100a 中的第S計數(shù)單元130a響應于第二計數(shù)單元120a的輸出而非響應于不同的輸入時鐘信號 來翻轉。
[0101] 圖6的計數(shù)器100a可根據(jù)其構造執(zhí)行向上計數(shù)操作或向下計數(shù)操作。W下，參照 圖11、12和13來描述執(zhí)行向上計數(shù)操作的計數(shù)器，參照圖17、18和19來描述執(zhí)行向下計 數(shù)操作的計數(shù)器。
[0102] 圖11是示出根據(jù)發(fā)明構思的原理的圖6的計數(shù)器的向上計數(shù)操作的時序圖。第 一計數(shù)單元110a和第二計數(shù)單元120a在計數(shù)操作期間操作為緩沖器，結果，第一計數(shù)單元 110a產(chǎn)生與第一輸入時鐘信號CK1 一起翻轉的第一灰度位信號D0,第二計數(shù)單元120a產(chǎn) 生與第二輸入時鐘信號CK2 -起翻轉的第二灰度位信號D1，直到終止時間點Te為止。當執(zhí) 行向上計數(shù)操作時，第一輸入時鐘信號CK1的相位可比第二輸入時鐘信號CK2的相位領先 90度，如圖11的示例性實施例中所示。如前面所描述的，最低有效位D[0]不在計數(shù)操作期 間翻轉，通過在計數(shù)操作終止之后對鎖存的第一灰度位信號DO和第二灰度位信號D1執(zhí)行 邏輯操作來產(chǎn)生最低有效位D[0]。更高的有效位信號D[2]和D[3]分別響應于前一計數(shù)單 元的輸出的下降沿來翻轉。目P，在示例性實施例中，第S位信號D[2]響應于與第二位信號 D[l]對應的鎖存輸出信號LOUT的下降沿翻轉，第四位信號D[3]響應于第S位信號D[2]的 下降沿來翻轉。結果，所述更高的有效位信號D[2]和D[3]具有如圖11中所示的順序加倍 的各自的循環(huán)周期，并表示二進制代碼D[0:3]的所述兩個更高的有效位。如前面所述，根 據(jù)發(fā)明構思的原理，通過在計數(shù)操作的終止時間點Te鎖存第一輸入時鐘信號CK1和第二輸 入時鐘信號CK2來產(chǎn)生所述第一灰度位信號DO和第二灰度位信號D1。
[0103] 參考圖11中的與在各個終止時間點的計數(shù)結果對應的二進制代碼D[0:3]的多個 值，二進制代碼D[0:3]按照0000、0001、0010、0011增加，其表明計數(shù)器向上計數(shù)；執(zhí)行向上 計數(shù)。
[0104] 如圖11中所示，與傳統(tǒng)的波紋計數(shù)器相比，根據(jù)示例性實施例的相位分割機制的 計數(shù)器100a具有四倍的操作速度，因為計數(shù)器100a在輸入時鐘信號CK1和CK2的每個循 環(huán)周期計數(shù)四次。該樣的計數(shù)可被稱為四倍數(shù)據(jù)率（孤時計數(shù)，計數(shù)器100a可被稱為孤R 計數(shù)器。由于四倍的操作速度，計數(shù)器100a可提供比傳統(tǒng)的計數(shù)器具有更多位的二進制代 碼或分辨率。換句話說，計數(shù)器100a可提供更加精確的計數(shù)結果，例如，與圖像傳感器中的 斜坡信號的斜率相關的計數(shù)結果。即使在示例性實施例中計數(shù)器100a使用頻率為傳統(tǒng)的 波紋計數(shù)器的頻率的四分之一的時鐘信號，計數(shù)器100a也可在相同的計數(shù)期間提供相同 位的計數(shù)結果。因此，在根據(jù)發(fā)明構思的原理的示例性實施例中，孤R計數(shù)器100a可通過 減小時鐘信號的頻率來減小功耗，可在根據(jù)發(fā)明構思的原理的孤R計數(shù)器100a和采用孤R 計數(shù)器100a的裝置中增強操作裕度。
[01化]圖12和圖13是根據(jù)發(fā)明構思的原理的示出執(zhí)行向上計數(shù)操作的計數(shù)器的示例性 實施例的電路圖。可使用第一鎖存器或者第一時鐘緩沖器11化來實現(xiàn)圖6中的第一計數(shù)單 元110a，可使用第二鎖存器或者第二時鐘緩沖器12化來實現(xiàn)圖6中的第二計數(shù)單元120a。 第一時鐘緩沖器11化包括接收第一輸入時鐘信號CK1的數(shù)據(jù)端子D、接收表明計數(shù)操作的 終止時間點Te的輸入信號INP的時鐘端子CKW及輸出第一灰度位信號DO的輸出端子Q。 第二時鐘緩沖器12化包括接收第二輸入時鐘信號CK2的數(shù)據(jù)端子D、接收表明所述終止時 間點Te的輸入信號INP的時鐘端子CKW及輸出第二灰度位信號D1的輸出端子Q。另外， 如圖13中所示，可使用第一鎖存器或第一時鐘緩沖器110c來實現(xiàn)圖6中的第一計數(shù)單元 110a，可使用第二鎖存器或第二時鐘緩沖器120c來實現(xiàn)圖6中的第二計數(shù)單元120a。
[0106] 如圖12和圖13中所示，根據(jù)發(fā)明構思的原理，可使用級聯(lián)結合W產(chǎn)生更高的有效 位信號D[2]和D[3]的多個觸發(fā)器來實現(xiàn)圖6中的波紋計數(shù)器30a。
[0107] 參照圖12,可使用下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)第S計數(shù)單元13化和第四計數(shù)單 元14化，W產(chǎn)生順序翻轉的更高的有效位信號D[2]和M3]。參照圖13,可使用下降沿觸 發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)第=計數(shù)單元130c，可使用上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)第四計數(shù)單元 140c，W產(chǎn)生順序翻轉的更高的有效位信號D[2]和0巧]。
[0108] 在圖12的示例性實施例中，使用下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)第S計數(shù)單元13化 和第四計數(shù)單元14化，從而前一計數(shù)單元的非反相輸出端子（曲結合到下一計數(shù)單元的時 鐘端子CK。在該樣的實施例中，被提供給下一計數(shù)單元的輸出信號OOTk對應于第k位信 號D比]，其中k是大于2的整數(shù)。使用下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)圖13的第S計數(shù)單元 130c，使用上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器來實現(xiàn)圖13的第四計數(shù)單元140c，從而前一計數(shù)單元的反 相輸出端子（/曲結合到下一計數(shù)單元的時鐘端子CK。在該樣的實施例中，被提供給下一計 數(shù)單元的輸出信號OOTk對應于第k位信號D比]的反相信號/D比]。結果，圖12的計數(shù)器 10化和圖13的計數(shù)器100c兩者均可執(zhí)行如圖11所示的向上計數(shù)操作。
[0109] 如下面更加詳細地描述，可與圖14的構造相同或相似的構造來實現(xiàn)鎖存器 或時鐘緩沖器，可與圖15和圖16的構造相同或相似的構造來實現(xiàn)上升沿觸發(fā)的觸發(fā) 器和下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器。
[0110] 圖14是示出根據(jù)發(fā)明構思的原理的諸如可被包括在鎖存單元中的鎖存器的示例 性實施例的電路圖。
[0111] 圖14中示出了在圖6中的緩沖器單元10a中的鎖存器或時鐘緩沖器的示例性實 施例，可使用圖14的時鐘緩沖器來實現(xiàn)圖12和圖13中的鎖存器11化、110c、12化和120c。 在圖14中呈現(xiàn)了時鐘緩沖器的示例性構造，W描述緩沖器單元10a的緩沖和鎖存操作，可 W在保持在發(fā)明構思的范圍內(nèi)的同時修改時鐘緩沖器的構造。
[0112] 參照圖14,時鐘緩沖器可包括第一反相器101、第二反相器102、第一開關103和第 二開關104。第一反相器101的輸出結合到第二反相器102的輸入，第二反相器102的輸出 經(jīng)由第二開關104結合到第一反相器101的輸入，從而形成鎖存構造。在圖14的示例性實 施例中，第二反相器102的輸出對應于非反相輸出端子Q。第一開關103結合在數(shù)據(jù)端子D 與第一反相器101的輸入之間。輸入時鐘信號CKi被施加到數(shù)據(jù)端子D，表明終止時間點 的輸入信號INP被施加到第一開關103的控制端子，反相輸入信號/INP被施加到第二開關 104的控制端子。
[0113] 如上所述，輸入信號INP的邊沿（例如，下降沿）可表示終止時間點Te。在該樣的 實施例中，第一開關103接通，第二開關104斷開，直到終止時間點Te為止，時鐘緩沖器執(zhí) 行緩沖操作。當輸入信號INP在終止時間點Te從邏輯高轉變?yōu)檫壿嫷蜁r，第一開關103斷 開，第二開關104接通，從而在終止時間點Te鎖存輸入時鐘信號CKi的邏輯電平。結果，在 非反相輸出端子Q輸出的灰度位信號Di可與輸入時鐘信號CKi一起翻轉，直到終止時間點 Te為止，然后灰度位信號Di在終止時間點Te之后保持鎖存的邏輯電平。
[0114] 圖15和圖16是示出執(zhí)行翻轉操作的觸發(fā)器的示例性實施例的電路圖。
[0115] 圖15輸出上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器的示例性實施例，圖16輸出下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器 的示例性實施例。呈現(xiàn)圖15和圖16中的觸發(fā)器的示例性實施例，W描述圖2中的波紋計 數(shù)器30的翻轉操作，可在保持在發(fā)明構思的范圍內(nèi)的同時改變觸發(fā)器的構造。
[0116] 參照圖15,上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器可包括第一反相器111、第二反相器112、第一開 關113和第二開關114。
[0117] 在示例性實施例中，第一反相器111的輸出結合到第二反相器112的輸入，第二反 相器112的輸出經(jīng)由第二開關114結合到第一反相器111的輸入，從而形成鎖存器。在圖 15的示例性實施例中，第一反相器111的輸出對應于反相輸出端子/Q，第二反相器112的 輸出對應于非反相輸出端子Q。第一開關113結合在數(shù)據(jù)端子D和第一反相器111的輸入 之間，第一開關113的控制端子CK對應于時鐘端子。時鐘信號CLK被施加到第一開關113 的控制端子CK，時鐘信號化K的反相信號/化K被施加到第