DE2352184A1 - Schaltung zur kohaerenten ablesung und signalverarbeitung einer ladungsgekoppelten anordnung - Google Patents

Description

DlPL.-iNG. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt 2 3 5 ? 1 8 A

4 Düsseldorf 1 · Schadowp(-atz 9 "~

Düsseldorf, 17, Okt. 197 3 43,665
73147

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. Ä.

Schaltung zur kohärenten Ablesung und Signalverarbeitung einer ladungsgekoppelten Anordnung

Die vorliegende Erf indung'bezieht sich auf einen kohärenten, ausgetasteten kombinierten p- und n-Metalloxid-Halbleiter(CMOS)-Auslese- und Signalverarbeitungskreis, der mit einem einen ladungsgekoppelten Aufbau (CCD)-Schieberegister gekoppelt ist, das durch ein Zweiphasen-Minoritätsträgerübertragungs-Taktsystem betätigt wird.

Die Erfindung stellt einen Multiplex-Metallisolator-Halbleiter (MIS)-Schalter, eine in Sperrichtung vorgespannte Auffang- oder Sammeldiode, einen n-Kanal-Hetalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET)-Rücksetzschalter, einen p-Kanal-HOSFET-Elektrometer-Verstärker sowie einen Abtast- und Haltekreis zur Verfügung", wobei aer Aufbau vier unterschiedliche zeitliche Arbeits-Subintervalle innerhalb einer Taktperiode hat, während der die Ladung von einem Schieberegister-Bit zu einem weiteren und schließlich zum Ausgangs-Bit verschoben' wird.

Die Erfindung kann dazu eingesetzt werden, um das mit dem Rücksetzschalter verbundene wyquist-Rauschen zu beseitigen und ferner Schaltübergangs- sowie 1/f-überflachen-Rauseheλ zu unterdrücken, um'so das Signal-yRauschverhältnis, do h, Jen dynamischen ßer^ich eines CCD-Aufbau- und Ablesesystems zu verbessern=

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BAD

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit ladungsgekoppelten Scnalteinrichtungen (nachstehend als CCD (charge coupled device) bezeichnet) arbeitende Technik,, insbesondere auf eine Halbleiter-Einrichtung zur Abgabe entsprechender Ausgangssignale, die für die sequentielle Übertragung von Minoritätsträger-Paketen von einem CCD-Schieberegister repräsentativ sind.

Eine neue Klasse monolithischer Halbleiter-Einrichtungen für die Speicherung und sequentielle übertragung elektronischer Signale, die Information in der Form von Paketen von überschüssigen Minoritätsträgern repräsentieren, die in künstlich eingeführten Potentialqueilen angeordnet sind, ist von W. S₀ BoyIe und G. E. Smith in einem Artikel mit dem Titel "Charge Coupled Semiconductor Devices",, B.S.T.J., April 1970, S. 587 - 593 beschrieben worden. Solche Einrichtungen haben einen Metallisolator-Halbleiter (nachstehendMIS (metal-insuiator-semiconductor) abgekürzt)-Aufbau, in dem eine Mehrzahl Metallelektroden in einer Reihe über dem Isolator (Dielektrikum) angeordnet sind_p der seinerseits über der Oberfläche eines Halbleiterkörpers verläuft und an diese angrenzt. Eine sequentielle Beaufschlagung der Metallelektroden mit Spannungen erzeugt in Nachbarschaft der Oberfläche des Halbleiterkörpers Potentialquellen, in denen Pakete überschüssiger Minoritätsträger gespeichert und zwischen weichen diese Pakete weitergegeben v/erder können. Um eine vorherbestimmeare Ausrichtung der Ladungspaket-Weitergabe zu gewährleisten, nüssen die Übertragunys- bzw. V/ei te r leitungs-Potentialquellen mindestens während des ÜbertragungsVorgangs asymmetrisch sein. Wie in dem oben erwähnten Aufsatz von W. S. Boy la und G. E, Eiüitn dargelegt, sind mindestens crei Phasen-Taktinipulse notwendig, uru die erforderliche Asymmetrie für eine gleicht or rai ge dielektrische Stärke unter den Gate-ülektroaen un einen homogenen Halbleiter zu schaffen.

Ls ist schon ein Zweiphasen-Takt-CCD-System bekannt., bei dem die Ladungsübertragung unter Verwendung überlappender Gate-Ele.;trc■.-':.■:.:. und/oder nicht gleichförmiger dielektrischer- Stärken untei :l.^:-r. Jata-Elektroden verwirklicht wire,- .= G daß stet;? eiis rote:-ti-:.lquelle gebildet wird;, wann eine der Gate-^lüktroden ;:it ζ■■.:.-:-. "

BAD CRKBiNAL

Spannung beaufschlagt wird.

Es ist darauf hingewiesen worden, daß ladungsgekoppelte Schalteinrichtungen sich besonders für die Fertigung einer Abbildungs=Anordnung eignen, wo beispielsweise zunächst eine parallele Ablesung der Anordnung in ein angrenzendes Schieberegister vorgenommen wird, wobei die Ablesung des Schieberegisters dann in serieller Weise stattfindet« Eine solche Anordnung wird beschrieben in einem Aufsatz mit dem Titel "Charge-Coupled Imaging Devices» Experimental Results", veröffentlicht von Go Fo Amelio et al in IEEE Transactions on Electron Devices, November 1971, S₀ 992 - 996.

Es ist auch schon eine Ladungserfassungs-Schaltung bekannt geworden, bei der ein erster Feldeffekttransistor während eines rücklaufenden. Intervalls einer ersten Phase eingeschaltet wird, um einen ersten Kondensator an der Gate-Elektrode eines Ausgangs-Feldeffekttransistors zu laden» Während eines Rücklaufintervalls einer zweiten Phase wird ein zweiter Feldeffekttransistor eingeschaltet, um den ersten Kondensator mit einem zweiten Kondensator am Ausgang eines ladungsgekoppelten Kreises zu koppeln» Die Ladung des ersten Kondensators verursacht eine Umkehr oder Verarmung unter der feststehenden Platte des zweiten Kondensators» Wenn der 1adungsgekoppelte Kreis geladen wird, d. h., seine Minoritatsträger enthält, wird unter der feststehenden Platte eine Umkehrungs-Zone gebildet, die den zweiten Kondensator elektrisch mit dem ladungsgekoppelten Kreis verbindet» Normalerweise wird der ladungsgekoppelte Kreis geladen, wenn am Eingang des Kreises eine binäre logische "1" auftritt« Wenn die Umkehrungs- oder Inversions-Lage gebildet wird, wird die Spannung an dem ersten Kondensator wesentlich verringert und der Ausgangstransistor gesperrt» Wenn der ladung sgekoppelte Kreis nicht geladen ist, weil am Eingang des ladungsgekoppelten Kreises eine logische "O" auftritt, kommt es nur zu einer Verarmung des Halbleiter-Substrats unterhalb der zweiten Kondensatorplatte oder -elektrode. Die Spannung am ersten Kondensator wird nur geringfügig vermindert, so daß der Ausgangs-Feldeffekttransistor im eingeschalteten Zustand bleibt. Der logische Zustand des ladungsgekoppelten Kreises wird abgetastet, indem be-

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stimmt wird, ob der Ausgangs-Feldeffekttransistor im eingeschalteten Zustand bleibt oder aber gesperrt wird.

Eine Schaltung zur kohärenten Ablesung und Signalverarbeitung einer ladungsgekoppelten Anordnung mit einer Mehrzahl taktgesteuerter Übergangselektroden ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Minoritätsträger-Detektorkreis; einen Minoritätsträger-Schalter, mit einer an ein periodisches Steuersignal angekoppelten Steuerelektrode, die zwischen dem Detektorkreis und einer Übertragungselektrode der ladungsgekoppelten Anordnung angeordnet und in Abhängigkeit von dem Steuersignal während eines dritten vorgegebenen zeitlichen S-ubintervalls einer Minoritätsträger-Taktperiode betätigbar ist, um ein Minoritätsträger-Paket in den Detektorkreis zu gaten; ein Feldeffekt-Schaltelement eines ersten Halbleitertyps, das als zwischen eine vorgegebene Referenzspannung und den Detektorkreis geschalteter Rücksetzschalter, ferner in Abhängigkeit von einem zweiten periodischen Steuersignal betätigbar ist, um während eines ersten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls der Taktperiode leitend zu werden; ein Feldeffekt-Schaltelement eines zweiten Halbleitertyps, das als Verstärker betätigbar ist und eine mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Feldeffekt-Schaltelement des ersten Halbleitertyps und dem Detektorkreis gekoppelte Eingangselektrode hat, wobei der Verbindungspunkt eine Verbindungspunkt-Kapazität bildet, die während des ersten zeitlichen Subintervalls auf die Referenzspannung aufgeladen wird; einen Austast- und Haltekreis mit einem ersten mit einer Ausgangselektrode der Feldeffekt-Schalteinheit zweiten Halbleitertyps gekoppelten Kondensator, der mit einem ersten elektrisch betätigbaren Schalter gekoppelt ist, der seinerseits in Abhängigkeit von einem dritten periodischen Steuersignal betätigbar ist, um so den Schalter während eines zweiten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls der Taktperiode zu schließen, so daß der erste Kondensator sich auf die an der Verbindungspunkt-Kapazität auftretende Referenzspannung auflädt, wobei der Minoritätsträger-Schaltsr anschließend während des dritten zeitlichen Subintervalls betätigbar wird, während dessen ein Minoritatsträger-Ladungspaket mit dem Detektorkreis und einer dafür repräsentativen Signalspannuag mit dem

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ersten Kondensator gekoppelt wird? so daß sich eins Spannungssubtraktion ergibt^ sowie durch einen zweiten elektrisch betätigbaren Schalter, der in Abhängigkeit von einem vierten periodischen Steuersignal betätigbar ist, um den zweiten Schalter während eines vierten und letzten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls der Taktperiode zu steuern„ ferner durch einen zweiten Kondensator zur Austastung der Spannung an dem ersten Kondensator während des vierten zeitlichen Subintervalls und zur Abgabe eines Videosignals des daran anstehenden Minoritätsträger-Signals ο

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläuterte In der Zeichnung zeigens

Figo 1 ein. Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bei Einsatz zusammen mit einer Einrichtung mit ladungsgekoppeltem Aufbau?

Fig» 2 einen Teilquerschnitt durch einen monolithischen ladungsgekoppelten Halbleiter-Aufbau mit einer zwei= phasigen Mehrfachniveau=übertragungselektroden=Anordnung sowie einem MXS-Ausgangsschalter und einer Auf= fangdiode ?

Fig. 3 schematisch ein Schaltbild der bevorzugten Ausführung des Lesekreises nach der Erfindung,

Fig. 4 weiter ins einzelne gehend einen Teilschnitt durch eine monolithische Halbleiter-Anordnung mit dem Lesekreis nach der Erfindung;

Fig« 5 schematisch ein Schaltbild der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung?

Fig. 6 ein die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung veranschaulichendes Kurvendiagrammi und

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Z?ig_o 7 sin Raaschspskiir^r. :";^r •agitsrea Feuaiiscliaolichong

Di© iror I legend's Srfi&dang bösisht sich si'f einen Schaltkreis sur koh'ärsjS'csii AuStSSt=AbIeSURg «Kid Signalverarbeitung,? der für eins zeitliche Sorrslatioo c'-ss iUiagguigs jedes Bits sines CCD-Schiefoeregist©rs sorgt_Ρ ?ji© ss in ¥erbiiiid^ag rait siner GCD-Leifcungsanorci nung eingesetzt ■wird „ un die M^-cnist-Rausehkomponents und Sehait-

Bit eiiies CCD-Schieberegisters sov/is einer in Sperrichtving vorgsspeiint©n Saznmeidiode gsbildetsn MuItipl(=2:~MIS=Schalter, einen Metallo*iid-=r»alblaltsi: fnacbBtciiSina MOS abgekürzt} =FeIdeffekttransi= s tGE^SüGksstzsch&iter eines ersten Kalbleitert]fps sc:s±e einen MOS-Felder fekttr ans is tor-^sr stärker sntgegsrigesetsten Halb leite rtyps

dsr ÄuffsnigdiCide gekoppelt ist« Ei:^ Abtast- and weist eineii erstsa I'cndensator S¹^f₁, der mit dem Ausgang des B2DS=¥srstärkers gekoppelt ist, isnd Steuersignale werden dsm vorerijäliaüen Schaltkreis zugeführt ₀ im so ¥iar seitlishe SubiRter-= ¹^aIIe "-jäb.rsnd eir>-er Laduagsubssrtragsings^^eitperiode zn bilden „ währerid der die 2-lt2£i:£rigd.ic-de smaMchst über ds η Eücksetzschalter auf sine vorgegebene RefererLSSpSfinuEig rückgesetst wird, worauf die SGhaIt=7©irbirid"aD,ggpi:aLt^KEpasitSt s^issh©ii der Auf f angdiode _c dem Rücksttsirisiialter ur;.d dsnt ^ststlrksr sich auf eineB vorgegebenen Sücksetztcsi t auflädt ο Der iibtast= und Haltekreis liest dann de? .-. vorgegebenen Rücksetzwert an der Verbindungs-Kapazität aus und hält diesen Wert am erster· Kondensator» Darauf wird der MIS-Scha ter aktiviert,, uia so die Minoritätsträger zu der Auffangdiode si gaten, worauf ein Differeazsignal zwischen dem zuvor ausgetasteten Rücksetzsignal-Wert und .dem Signalausgang von der Auffangdxode -an einem zweiten Kondensator gebildet wi.rcL

Ladungsgekoppelte Schalteinrichtungen (CCD) bilden und speiche"n Minoritätsträger oder deren Abwesenheit von Potentialquellen _r -lie räumlich festgelegte Zonen sind_y in denen die Verarmung zeitweilig an der Grenzfläche eines homogenen Halbleiters und eines Oxidisolators vertieft wird. Nachdem sie einmal gespeichert worden sind, können mit der Potentialquelle gekoppelte Ladungen über die Begren-

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zungsfläche des Halbleiters einfach dadurch bewegt werden, daß die Potentialquelle verschoben wird« Die Grundlage der Schaltkreisbetätigung bildet der Vorgang, bei dem eine Ladung in einen Halbleiter entweder optisch oder elektrisch eingespeist und dann mittels der Potentialquellen längs der Begrenzungsfläche des Halbleiters weiterbewegt, schließlich in seiner Anwesenheit oder Abwesenheit an einer anderen Stelle oder etwas später erfaßt wird«

Fig_o 1 zeigt einen allgemein mit IO bezeichneten CCD-Aufbau _B der als Linien-Abbildungs-Einrichtung betätigt werden kann, wie das in dem oben erwähnten Aufsatz "Charge-Coupled Imaging Devices; Experimental Results" gelehrt wird. An diskreten Stellen längs des Aufbaus IO werden in Abhängigkeit von einem auf jede diskrete Zone auftreffenden optischen Signal htf Minoritätsträger-Ladungspakete gebildet. Eine gleiche Anzahl Übergabe-Tore 12 überteägt gleichzeitig alle Ladungspakete in dem Aufbau 10 zu einem CCD-Schieberegister 14, wenn den Übergabe-Toren 12 vor dem Begian einer ausgewählten Taktperiode T ein Gate-Signal 0_T zugeleitet x^ird» Das Schieberegister 14 hat eine Bit-Kapazität, die gleich der Anzahl diskreter Zonen und Übergabe-Tore ist, so daß ein bestimmtes Bit ein Ladungspaket von seinem entsprechenden Aufbau-Element empfängt. Das Schieberegister 14 hat einen geeigneten übergabeelektroden-Aufbau für Zweiphasenbetrieb.- Ein Zweiphasen-Taktsignal (nicht dargestellt) koppelt wechselweise 180° aus Phasen (Gegenphasea) ■= Rechteckwellen-Taktsignalen 0, und 0„ mit dem Aufbau, der sequentiell die Ladungspakete zu einem mit der Abkürzung MUX symbolisierten Multiplex-Schalter 16 verschiebt, der entsprechend einem Steuersignal 0„ betätigt wird, das mit den Taktsignalen 0.. und 0-synchronisiert ist* Dadurch wird eine Parallel-/Serienumwandlung bewirkt. Der Multiplex-Schalter 16 gatet sequentiell Minoritäts-Ladungspakete von dem letzten Bit des Schieberegisters 14 zu einer in Sperrichtung vorgespannten Ausgangsdiode 18, die periodisch mittels eines MOS-Rücksetzschalters 20, der - wie weiter unten noch genauer zu erläutern - in Übereinstimmung mit einem Rücksetzsignal 0_R betätigt wird, auf eine Referenzspannung V rückgesetztf. Ein MOS-Elektrometer-Verstärker 22 speist dann in einen Austast- und Haltekreis 24, dessen Ausgang sequentielle Videosignale ab-

gibt,, die dsm sequentiellen Ausgang des Schieberegisters 14 entsprechen.

Auf den CCD-Aufbau 10 auftreffende Photonen erzeugen Minoritätsträger, die darin gespeichert und über die Übergabe-Tore 12 zu dem Schieberegister 14 -/erschoben werden, das dem Multiplsx-Schalter 16 sequentiell zugeordnet ist, der sich in Nachbarschaft der letzten übertragungselektrode (nicht dargestellt} befindet. Der aiit Fig. 1 wiedergegebene Aufbau besieht sich zwar in erster Linie auf -eine optische Beaufschlagung, jedoch kann auch in jeder anderen gewünschten Weise für die Erzeugung von Minoritatsträgern gesorgt werden, beispielsweise durch elektrische Einspeisung (Injektion) .

Fig, 2 zeigt sin geerdates Substrat 26 von eines ersten Halbleitertyp (hier als η-Halbleitertyp wiedergegeben), über das sich ■aine dielektrische Lage 28 aus beispielsweise Siliciumdioxid '(SiO.-} erstreckt» übergabe- oder Übergangs—Elektroden 30 und 32 bilden die beiden letsten Übergangselektroden äes Schieberegisters 14 iiach. FIg, 2. Die tttergangselaktroden weisen Slsmente in untersÄiadlishss, Mi'/eaus auf _? die siaander gewünschtszifalls für Zweivhss3ii3&t2TL.'35j> überlappen kSnasB, wie das der Stsnd. ubt Technik lehrt. Auf isr dielektrischen Lage 28 ist feraer eine weitere Metail-Elektrsde 34 vorgesehen ^ die der letzten Übergangs-Elektrode 32 z~tii.Bch.Qn der Äüff sr.:;äioä3 13 benachbart ist^ die von einer 2one sines awe its η Halblel^sztyps *β {-l·} -Tjp) gebildet, ist, die in das Substrat 26 -iadiffundiert ist=, An der Innenfläclie 38 zwischen der Isciisr-Ijags und der ? f~}—Diffusions zone 40 1st sine Elektrode 36 gebildet. BLs ötergangs- oder Öbergabe-Siektrodezi 30 und 32 lassen sioh mit Gacransnasaii-Taktsignalsn 0. bzw= 0- koi^eln» während die SIsktrode 34 an sia Stsuersigzisl %_n anschließbcir ist. Sie Gate-31ektrode 34 und die 310₂-Lage 23 sollen als Sdhalter dienen _s um Minoritätstrlger \bz7ii deren -äb^essBheit) ^tjC~i der leisten Poten-"Lialquells ·ζ^:2 jatsn, die an der Inneiiflache 3S isnter der letstsn Schisbersais-isr^übsrgeags-Elekiroäe 32 zu der /Uiffangdiode 18 gebildet ist, ?y£.s der Fall ist, ivsn.ii das der Elektrode 34 zugeführt-Signal 0.-_Γι ins l-Iv-gativ-a geht.,

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Fig. 3 zeigt den zusätzlichen verwendeten Lesekreis. Der mit Fig. 1 wiedergegebene Rücksetzschalter 20 enthält einen n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor (nachstehend als FET abgekürzt) ,- der auf demselben monolithischen Halbleiteraufbau der Fig« 2 gebildet ist, während der Elektrometer-Verstärker 22 einen komplementären p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor enthält. Ein Querschnitt durch den Schaltungsaufbau der Fig. 3 bei Ausbildung als integrierter Schaltkreis ist im einzelnen mit Fig. 4 wiedergegeben. Entsprechend Fig. 4 enthält das η-leitende Halbleiter-Substrat 26 der Fig. 2 zusätzlich zu der ρ{+)-Diffusionszone 40 zur Bildung der Auffangdiode 18 eine η(+)-Diffusionszone 42, die als Isolierzone wirkt. Der p-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (nachstehend als MOSFET abgekürzt) -Elektrometer-Verstärker 22 ist zwischen der Auffangdiode 18 und dem n-Kanal-MOSFET-Rücksetzschalter 20 ausgebildet, so daß die p/(+)-Diffusionszonen 44 und 46 die Quelle bzw. Senke des p-Kanal-Feldeffekttransistors bilden, während die Gate-Elektrode eine Kontakt-Elektrode 48 aufweist, die auf der Oxid-Lage 28 angeordnet ist, die die Quelle- und Senke-Diffus ionszonen 44 bzw. 46 überlappt. Der n-Kanal-MOSFET-Schalter enthält η(+)-Diffusionszonen 50 und 52, die die Quelle und die Senke eines Feldeffekttransistors innerhalb einer p-leitenden Diffusionszone 54 bilden. Die Gate-Elektrode des n-Kanal-MOSFET-Rücksetzschalters 20 enthält die Kontakt-Elektrode 56, die auf der Oxid-Lage 28 angeordnet ist und die Quelle- und Senke-Diffusionszonen 50 und 52 überlappt, wobei eine Metallisierung 58 durch eine zweite Oxid-Lage 29 gebildet ist. Das Steuersignal 0„ kann mit der Gate-Elektrode des MOSFET-Rücksetzschalters 20 über die Metallisierung 58 gekoppelt werden. Mit der Quellen-Diffusionszone 50 ist über die Oxid-Lagen 28 und 29 eine Metallisierung 60 gekoppelt, die mit einem Rücksetz-Referenzpotential -V_R beaufschlagt werden kann. Eine gemeinsame Verbindung zwischen der Diffusionszone 40 der Auffangdiode 18, der Senke-Diffusionszone 52 des n-Kanal-MOSFET-Schalters 2O und der von der Kontaktelektrode 48 des p-Kanal-MOSFET-Verstärkers 22 gebildeten Gate-Elektrode wird durch die überbrückende Metallisierung 62 gebildet. Ohmsche Kontakte für die Quellen-Diffusionszone 44 und die Senken-Diffusionszone des p-Kanal-Verstärkers 22 werden mittels einer aufgebrachten

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Metallisierung erhalten, so daß sich der Ausgangs- bzw. -V-AnschluB ergibt.

Wie'mit dem Schaltbild der Fig. 5 veranschaulicht, ist die Kathode der Auffangdiode 18 an Masse angeschlossen {Substrat befindet sich auf Massepotential), während die Anode mit der Senke des Rücksetzschalters 20 und der Gateelektrode des Verstärkers 22 verbunden ist. Diese gemeinsame Verbindung (Metallisierung 62 der Fig. 4) bildet einen Knoten oder eine Schaltverbindung 64 mit einer verteilten Kapazität C_n gegenüber Masse. Eine solche verteilte Kapazität C„ besteht ebenfalls zwischen der Gateelektrode 34 des Ausgangs-Multiplexschalters 16 und der Schaltverbindung 64. Ferner besteht eine verteilte Kapazität C₅, zwischen der Gate-Elektrode des Rücksetzschalters 20 und der Schaltverbindung 64. Diese Kapazitäten beeinflussen die Wirkungsweise der Schaltung, wie das nachstehend dargelegt wird«, Wie schon erwähnt, wird die Schalt-Elektrode 34 mit einem Steuersignal 0_M beaufschlagt, während die Gate-Elektrode des Rücksetzschalters 20 mit einem Rücksetz-Steuersignal 0_D beaufschlagt wird. Die Rücksetz-Referenzspannung -V_ beaufschlagt die Quelle des Rücksetzschalters 20, während eine geringfügig größere Vorspannung -(V_+V__)_? worin V„„ gleich einem Emitter-/Basis-Dioden-Durchlaßspannungsabfall ist, das Substrat des MOSFET-Rücksetzschalters 20 beaufschlagt.Dieses Substrat entspricht der p-Diffusionszone 54 der Fig. 4. Das Substrat des n-Kanal-MOSFET-Rücksetzschalters 20 ist etwas negativer vorgespannt als die Quelle, um eine Durchlaß-Vorspannung der Senke gegenüber dem Substrat-Übergang zu vermeiden, wenn der Rücksetzschalter gesperrt wird. Wenn beispielsweise V_ = -6 V und V„_ = -0,7 V, wenn nämlich die Spannung 0 zwischen 0 und -6 V schwankt, so

sorgen die als Spannungsteiler wirkenden Kapazitäten C_ und C bei Sperrung des Rücksetzschalters 20, d. h. für 0_R = -6,OV dafür, daß eine der Beziehung -6,0 fc_F/(C_F + C)1 = -0,2 V entsprechende Spannung an der Schaltverbindung 64 auftritt, wobei

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typische Werte für C und C in der Größenordnung von 0,035 pF bzw. 1_ff0 pF liegen» Die Spannung des Schaltkreises am Verbindungsounkt würde somit auf -6,2 V, d. h« -V_ 4- (-0,2 V) gehen. Mit · äer erhöhten Vorspannung, d» h. =-6,7 V_? die das Substrat des Hücksetzschalters 20 beaufschlagt,kann jedoch die Senke niemals
negativer als das Substrat werdenο Wenn somit der Rücksetsschalter gesperrt wird, bildet die Schaltverbindung 6 4 einen Spannungspunkt mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante, die durch die
Schaltverbindungspunkt-Kapazität C und den Sperrwiderstand der in Sperrichtung vorgespannten Sammeldiode 18 sowie den Senke-/ Substrat-Übergang des Rücksetsschalters 20 gebildet wird.

Hinsichtlich des Verstärkers 22 liegt das Substrat auf Massepotential,, da es praktisch' Bestandteil des η-leitenden Halbleiter-Substrats 26 der Fig. 4 ist» Die Senkenelektrode ist mit einer negativen Vorspannung -V gekoppelt,, und das Ausgangssignal des Lesekreises wird von der Quelle des Verstärkers 22 abgenommen.

Wie mit Fig. 5 gezeigt, ist der Ausgang des Verstärkers 22 mit dem Äus.tast- und Haltekreis 24 über eine Vorverstärker stufe gekoppelt _B die einen Operationsverstärker 66 und-einen Rückkoppe= ■lungswiderstand 68 aufweist„ Die-Quellenelektrode des Verstärkers 22 ist ferner mittels eines Potentiometers 70 vorgespannt, das zwischen eine Quelle positiver Vorspannung -5-V und einen Festwiderstand 72 geschaltet ist,- der mit dem Schleifer des Potentio- " meters 70 in Verbindung steht»- Der Austast- und Haltekreis 24
enthält einen ersten oder "Klemm"-Kondensator 74 _ρ dessen eines Ende mit der Schaltverbindungs-Kapazität C über den Ausgang des Operationsverstärkers 66 gekoppelt ist, während sein, anderes
Ende mit dem elektrisch gesteuerten Schalter 76 gekoppelt ist, der beispielsweise von einem MOS-Schalter gebildet sein kann«
Der Schalter 76 ist mit einer negativen Referenzspannung -V_c
gekoppelt, die von einem zwischen Masse und das Potential -V
geschalteten Potentiometer 78 zur Verfügung gestellt wird. Der

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Schalter 76 läßt sich entsprechend einer synchronisierten Steuerspannung öffnen und schließen, die einen Anschluß 80 des Schalters 76 beaufschlagt und mit Fig. 6 veranschaulicht ist. Der Verbindungspunkt 82, der die gemeinsame Verbindung zwischen dem Kondensator 74 und dem Schalter 76 bildet, ist mit einem Eingang eines Operationsverstärkers 84 gekoppelt, der an einem weiteren Eingang an der Referenzspannung -V des Potentiometers 78 liegt, die gleichzeitig als Klemmspannung oder Wiederaufladungs-Gleichspannung für den Kondensator 74 und den Operationsverstärker 84 dient. Zusätzlich hat der Operationsverstärker ein Rückkopplungsnetzwerk mit Widerständen 86 und 88, wobei der Widerstand 86 zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 84 und dem Eingang des Operationsverstärkers 84 liegt, der mit der Referenzspannung -V beaufschlagt ist. Der Ausgang des Operationsvertärkers 84 speist einen zweiten elektrisch betätigten Schalter 9Oj, der in Abhängigkeit von einer weiteren synchronisierten Steuerspannung geöffnet und geschlossen wird, die einen Anschluß 92 (vgl* Fig. 5) in ähnlicher Weise beaufschlagt wie der Anschluß 80 des Schalters 76 mit einer solchen Steuerspannung beaufschlagt wird. Der Schalter 90 kann gewünschtenfalls ebenfalls von einem HOS^Schalter gebildet sein. Der Schalter 90 ist mit einem zweiten oder "Austast"-Kondensator 9 4 gekoppelt, dessen anderes Ende an Masse liegt. Der Verbindungspunkt 96, der die gemeinsame Verbindung zwischen dem elektrisch betätigten Schalter 90 und dem Kondensator 9 4 bildet, ist mit einem weiteren Operationsverstärker 9 8 gekoppelt, dem ein Rückkopplungsnetzwerk mit einem veränderlichen Widerstand 100 und einem Festwiderstand zugeordnet isfc_c Der veränderliche Widerstand 1OO verbindet dabei den Ausgang des Operationsverstärkers 9 8 mit einem v/eiteren Eingang desselben. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist mit einem Anschluß 104 verbunden, der ein Video-Ausgangssignal des der Auffangdiode 18 zugeführten Minoritätsträger-Ladungspaketes abgeben kann.

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Die Arbeitsweise der Lese- und Signalverarbeitungs-Leitung nach der Erfindung läßt sich am besten in Verbindung mit den zeitgebenden Signalen verstehen, wie sie mit den zeitlich einander zugeordneten Kurven der Fig. 6 veranschaulicht sindo Jede Taktperiode T hat vier verschiedene zeitliche Subintervalle» Die Taktperiode T entspricht der Zeit, innerhalb der das Zweiphasen-Taktsystem jedes Ladungspaket von einer Übergabeelektrode zu einer weiteren in dem mit Fig. 1 wiedergegebenen Schieberegister 14 um einen Schritt weiterbringt„ Während die einzelnen Ladungspakete verschoben werden, wird das letzte oder Ausgangs-Bit des Schieberegisters ausgelesen und durch die Schaltung der Fig„ 5 verarbeitet. Das Zeitdiagramm der Fig. 6 enthält eine Kurve 106, die der Steuerspannung φ entspricht, was periodisch die parallele Übertragung aller Minoritätsträger-Ladungspakete von dem CCD-Aufbau 10 zu dem Schieberegister 14 mittels der Übergabe-Tore 12 bewirkt. Diese Kurve geht ins Negative und erscheint vor dem Beginn der Gegenphasen-Taktspannungen 0., und 0„ , die mit den Kurven 108 bzw. 110 wiedergegeben sind. Die zweite Taktspannung 0~ beavfechlagt die letzte Übergabe-Elektrode 32 des Schieberegisters (Fig. 2). Ein Ladungspaket wird von dem vorletzten Bit des Schieberegisters nicht zum letzten Bit übertragen, ehe nicht die Potentialquelle unter der letzten Übergabe-Elektrode 32 weiter ins Negative geht, was nach einer Hälfte einer Taktperiode T der Fall ist. Während eines Teils der ersten Hälfte der Taktperiode T wird die Gate-Elektrode des Rücksetzschalters 20 mit einem Rücksetzsteuersignal Φ-. beaufschlagt, so daß der Rücksetzschalter 20 auf ein höheres Potential geht, d. h« von -6_r0 V auf 0 V, wie das mit der Kurve 112 veranschaulicht ist„ Wenn die Kurve 112 das Niveau von 0 V erreicht hat, wird der n-Kanal-MOSFET-Rücksetzschalter eingeschaltet, so daß die Verbindungspunkt-Spannung V„_} die an der Verbindungspunkt-Kapazität C auftritt, nach einem anfänglichen Übergang AV= C_p (V_R - V_T> / C_p + C_n, wobei V_R = -6,0 V und V (Schwel!spannung der Schalteinrichtung) = -2_fO V, auf die Referenzspannung -V geht. Nach dem Schaltübergang Rq^^C _N =Ίθ ns

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ORlGiMAL JNSPcCTED

ist die Verbindungspunktspannung = -V , so daß die Verbindungs-

punkt-Kapazität C aufgeladen wird. Beim Aufladen der Verbindungspunkt-Kapazität C weist die Spannung -V_n eine Unbestimmtheit auf,

"" 7 1 /7 1 /7

die durch die Nyquist-Spannung (V ) ' = (kT/C ) ' ausgedrückt werden kann, wobei k gleich der Boltzmann'sehen Konstante, T gleich der Temperatur und C. gleich der Verbindungspunkt-Kapazität sind.

Als nächstes wird das Rücksetzsignal 0„ aufgehoben, indem 0_D wieder auf -6,0 V gebracht wird. Da die Auffangdiode 18 in Sperr-Richtung vorgespannt isfc und der MOSFET-Rücksetzschalter 2O sich nunmehr im gesperrten Zustand befindet, wird die Entladungs-Zeitkonstante der Verbindungspunkt-Kapazität C extrem lang (in der Größenordnung νοη 10 s) im Verhältnis zu der Taktperiode T (die typischerweise weniger als 100 ,us beträgt). Somit hält die Verbindungspunkt-Kapazität C„ die Ladung, die der Referenzspannung

+ "21/2

-V - (V ) entspricht. Dadurch wird das erste Subintervall

κ η

bestimmt, das als die "Rücksetz"=Zeit bezeichnet wird. Im Anschluß daran umfaßt das zweite Subintervall die Beaufschlagung des elektrisch gesteuerten Schalters 76 in dem Austast- und Haltekreis 24 (de." dann schließt) mit. einer langdauernden Steuerspannung entsprechend der Kurve 116» Dadurch wird der Kondensator 74 parallel zur Verbindungspunkt-Kapazität C geschaltet und auf die daran anstehende Spannung aufgeladen, wobei er an die Spannur -V angeklemmt ist. Die Kurve 116 kehrt dann auf Nullniveau zurück, so daß der Schalter 76 öffnet. Die Öffnung des Schalters 76 über die Kurve 116 beendet das zweite Subintervall, das als "Lese-Rücksetz"-Zeit bezeichnet wird, ^T/obe:" die Spannung am Kondensator 74 einen Wert annimmt, so daß die Spannung -V ~Δ^ν

"21/2

+ (V ) = ν_·, die die Verbindungspunkt-Kapazität C,_T beauf-— η ζ iM

schlagt, gelesen und "festgeklemmt" wird, Als nächstes wird die Elektrode 34 (Fig. 2) des MUX-Schalters mit einem negativen oder einen niedrigen Wert annehmenden Steuersignal 0_f. entsprechend der Kurve 118 der Fig. 6 beaufschlagt, worauf das Minoritäts-

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trägerpaket in der Potentialquelle unter der Übergabe-Elektrode 32 des letzten Bits an die in Sperrichtung vorgespannte Auffang diode 18 übertragen wird. Das Auffangen oder Einsammeln der Minoritätsträger führt zu einer Änderung der Spannung an der Verbindungspunkt-Kapazität C um eine Spannung

wobei V,^ die Spannungsamplxtude des "MUX"-Signals 0_M der Fig. 6 ist. Die Spannung an der Schaltverbindung 6 4 während dieses Subintervalls ist

^VS - ^VR ~^AV "^ΔνΜ± (\²)¹⁷²'

wie das mit Fig., 6 gezeigt ist, wobei V„ die Signalspannung ist. Nimmt man an, daß der CCD-Aufbau 10 ein Abbildungs-Aufbau ist und da s augenblickliche Ladungspaket einem Dunkelwert entspricht, so nimmt die Spannung V entsprechend der Kurve 114 ab, während - wenn ein helles Signal erscheint - die Spannung V_ positiver zu werden sucht. Das Steuersignal 0„ wird dann aufgehoben, so daß das dritte Subintervall beendet wird, das als die "Minoritätsträger-Signaleingangs-" Zeit bezeichnet wird. Wenn das"MUX"-Signal 0_M von -V_M auf 0 absinkt, wie das mit Fig„ 6 gezeigt ist, wird eine Ladung von der Schaltverbindung 64 abgeführt, die + V entspricht. Dadurch wird die Schaltübergangsladung aus der Signalverarbeitung eliminiert, wodurch der dynamische Bereich der verarbeitenden Schaltung erhöht wird» Während des "Auslese-Minoritätsträger-Signal·" -Subintervalls ist das Spannungsniveau der Schaltverbinduhg 64 -V_n -dV + (V ²) ¹ ^² + V_c = V,, wobei

R — η D 4

V_c = Q„/C der durch die Signalladung Q bestimmte Signaleingang ist. Nachdem der Multiplexschalter 16 gesperrt worden ist, besteht die Ausgangsspannung am Kondensator 74 aus einem zeitbezogenen Referenzsignal zwischen dem Eingangssignal plus dem Rücksetzniveau und dem Rücksetzniveau, infolge der Tatsache, daß der Schalter 76 sich jetzt im offenen Zustand befindet. Das vierte oder "Auslese-Minoritätsträger-Signal"-Subintervall tritt

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ORiGlHAL INSPECTED

auf, nachdem der Multipiexschalter 16 sperrt, und ein negatives oder abnehmendes Steuersignal beaufschlagt den zweiten Schalter 90 mit einem Signal entsprechend der Kurve 12O in Fig. 6, das dem Anschluß 92 zugeführt wird, worauf der Schalter 90 schließt. Da das Rücksetzniveau an der Schaltverbindung 64 nur vernachlässigbar abfällt, weil die Entladungs-Zeitkonstante Ε_Λ__α_τ extrem lang ist, führt die Schließung des Schalters 9O zu einer ausgetasteten Spannung am Kondensator 94, die ein Maß für die Zeitdifferenz zwischen dem Signal plus dem Rücksetzniveau minus dem Rücksetzniveau ist, d. h.

^V4 - ^V2⁼ [-

-V_R-AV_±

Die Entladungszeitkonstante ^R _OppC_N wird dabei durch die Verbindungspunkt-Kapazität C und den dem gesperrten Zustand entsprechenden Widerstand gebildet, der sich aus dem Obergang zwischen nichtleitender Senke und Substrat des Rücksetzschalters 20 sowie der in Sperrichtung vorgespannten Auffangdiode 18 ergibt. Bemerkenswert ist an der so erläuterten Arbeitsweise, daß das ausgetastete Rauschen, d. h. die Nyqtiist-Spannungsunbestimmt heit,zu der "Lese-Rücksetz"-Zeit dieselbe ist wie sie zur "Lese-Minoritätsträger-Signal-"Zeit ausgetastet wird. Daher läßt sich sagen,daß das Rauschen in'Konelation gebracht worden ist.

Aus dieser Art der Signalverarbeitung ergeben sich verschiedene wesentliche Vorteile, die besonders für eine mit geringen Lichtwerten arbeitende Erfassung durch eine Äbbildungsanordnung wichtig sind. Vor allem werden Schaltübergänge oder Schaltüberschwingungen beseitigt, da die Durchführungsspannung ausgetastet und während des "Lese-Rücksets^-Subintervalls gehalten wird, wenn der Rücksetzschalter 20 sich im gesperrten Sustand befindet. Ebenso wird die gespeicherte Durchführungs-Ladungsüberschwingung vom einschaltenden Multiplexschalter 16 "herausgezogen", wenn der Schalter gesperrt wird. Weiter führt der Aus-

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tast- und Haltevorgang zu einer Beseitigung der Nyquist-Rauschkomponenten, da die Ladungspaket-Signalspannung von dem Schieberegister auf einen bekannten Rücksetzwert gemultiplext wird-,

d. h. der zuvor ausgetastete und gehaltene Rücksetzwert -V

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-AV+ (V_n ) ' - der Rauschspannungsanteil von dem Rücksetzschalter - wird in dem Zeitdifferenzvorgang beseitigt. Mit'anderen Worten, es ist ein zeitbezogenes oder Zeitkorrelations-Verfahren zur Entfernung des Nyquist-Rauschens geschaffen worden. Ebenso sorgt die Erfindung für eine Dunkelwert-Subtraktion, um den dynamischen Bereich zu erhöhen und für Gleichförmigkeit über dem Aufbau zu sorgen. Das Videosignal ist an eine Referenzspannung -V angeklemmt, was analog der Gleichspannungs-Wiederaiafladung in Aufnahmeröhren ist.

Die Analog-Signalverarbeitungseinrichtung weist insofern ein weiteres wesentliches Merkmal auf, als dadurch die 1/f-Rauschkomponente in dem Signal, der Auffangdiode, dem Rücksetzschalter und dem Elektrometer-Verstärker verlängert werden kann. Um dies zu verstehen, kann ein einfache Analyse durchgeführt werden, die zeigt, daß die Verarbeitungseinrichtung-Übergangsfunktion sich wie folgt schreiben läßt:

|Η(ω)| ² = H₀(SJn ω O)/(1

worin Ca) = 21Tf, H_Q einstellbare Verstärkung, T_Q die Zeitdifferenz zwischen Lesevorgängen, wie das mit Fig. 6 gezeigt ist, und RC die Zeitkonstante des Vorverstärkers 66 der Fig. 5 sind. Wenn 1/f-Rauschen auftritt, sorgt die oben genannte Übergangsfunktion für eine Unterdrückung des Rauschenergiespektrums bei niedrigen Frequenzen, während das Signal ungedämpft und verstärkt passieren kann. Diese Zusammenhänge sind mit Fig. 7 veranschaulicht, wo eine Kurve 122 das 1/W-Rauschenergiespektrum am Eingang der Verarbeitungseinrichtung zeigt, während eine Kurve 124 das Rauschenergiespektrum am Ausgang der Verarbeitungseinrichtung und die Kurve 126 die Obergangsfunktion JH (U))J wiedergeben.

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Die vorliegende Erfindung ist somit auf eine Lese- und Signalverarbeitungs-Schaltungsanordnung für einen parallel-Zseriell- iffliwandelnden CCD-Aufbau gerichtet, wobei das weiße Rauschen, d. h. das Nyquist-Rauschen _t zunächst gemessen und dann der Signal- wert selbst, einschließlich des weißen Rauschens, gemessen wird. Es erfolgt dann eine Subtraktion der beiden Größen, wodurch das Rauschen in einem seitbezogenen oder Zeitkorrelations-Vorgang innerhalb derselben Taktperiode beseitigt wird.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. — 1Q —

   Patentansprüche ι

   Iy Schaltung zur kohärenten Ablesung und Signalverarbeitung einer ladungsgekoppelten Anordnung mit einer Mehrzahl taktgesteuerter Übergabe-Elektroden, gekennzeichnet durch einen Minoritätsträger-Detektorkreis; einen Minoritätsträger-Schalter, mit einer an ein periodisches Steuersignal angekoppelten Steuerelektrode, die zwischen dem Detektorkreis und einer Übergabe-Elektrode der ladungsgekoppelten Anordnung angeordnet und in Abhängigkeit von dem Steuersignal während eines dritten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls einer Minoritätsträger-Taktperiode betätigbar ist, um ein Minoritätsträger-Paket in den Detektorkreis zu gaten; ein Feldeffekt-Schaltelement eines ersten Halbleitetyps, das als zwischen eine vorgegebene Referenzspannung und den Detektorkreis geschalteter Rücksetzschalter, ferner in Abhängigkeit von einem zweiten periodischen Steuersignal betätigbar ist, um während eines ersten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls der Taktperiode leitend zu werden; ein Feldeffekt-Schaltelement eines zweiten Halbleitertyps, das als Verstärker betätigbar ist und eine mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Feldeffekt-Schaltelement des ersten Halbleitertyps und dem Detektorkreis gekoppelte Eingangselektrode hat, wobei der Verbindungspunkt eine Verbindungspunkt-Kapazität bildet, die während des ersten zeitlichen Subintervalls auf die Referenzspannung aufgeladen wird; einen Austast- und Haltekreis (24) mit einem ersten, mit einer Ausgangselektrode des Feldeffekt-Schaltelements zweiten Halbleitertyps gekoppelten Kondensator, der mit einem ersten elektrisch betätigbaren Schalter gekoppelt ist, der seinerseits in Abhängigkeit von einem dritten periodischen Steuersignal betätigbar ist, um so den Schalter während eines zweiten vorgegebenen zeitlichen Subintervalls der Taktperiode zu schließen, so daß der erste Kondensator sich auf die an der Verbindungspunkt-Kapazität auftretende Referenzspannung auflädt, wobei der Minoritätsträger-Schalter anschließend während des dritten zeitlichen Subintervalls betätigbar wird, während dessen ein Minoritätsträger-Ladungspaket mit dem

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   .s«:- i^s

   "isis. ScOi~1-sr wfibrssid eiaes "ier-isa 12nd latz-cen vorgegebenen ssi-iliebs^. Subin-cear/alls der ^ski^periode sa steuern, ferner ίπίτΑ 3ΐΰδ3 zweiten Kondensator zur Austastung der Spannung sa dem ersten Sondensator während des vierten zeitlichen Sub-Imtervalis und zur M>gäbe eines Videosignals des daran anstehenden Minoritätsträger-Signais.

   2, Schalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die FeIdeffekt-Sciialtelemeiite des ersten bzw. zweiten Halbleitertyps Metalloxid-Halbleiter(MOS)-Transistoren enthalten.

   3« Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Transistor des ersten Haibleitertyps ein n-Kanal-Schaltelement -J.TS.U. der MOS-Transistor des sweiten Halb leiter typs ein p-Kanai- -Scaalteleraent aufweist.

   Sclialtiisg nach ansprach I_? 2 oder 3_? dadurch gekennzeichnet? daß der ;'ir.oritätsträger-Detektorkreis eine Diode aufweist.

   5, Schaltung nach Anspruch 4_? dad^aarcä gekennzeichnet, daß die Diode sine Diode sines integrierten Schaltkreises mit einer Einrichtung zur Torspannung is Sperrichtung ist.

   5. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5^ dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekt-Schaitelemente des ersten and zweiten Halbieitsrtyps komplementäre MOS-Transistoren aufweisen, die jeweils eine Sate-Elektrode, eine Quellen- sowie eine Senken-Elektrode haben? "and daß die Quellen-Elektrode des MOS-Transistors des ersten üaibleitertyps mit der Referenzspannung gekoppelt ist, -während aie Senken-Elektrode mit der Diode und die Gate-Elektrode mit dem zweiten periodischen Steuersignal gekoppalt ist.

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   c Schaltung nach einem oder mehreren der Anspruch© 2 - 6, dadurch gekennzeichnet:, daß der MOS-Transistor des ersten Halbleitertyps ein Substrat aufweist«- das mit einer aweiten vorgegebenen Referenzspannung gekoppelt ist_p deren Amplitude die ■ Amplitude der ersten vorgegebenen Referenzspannung übersteigt und die gleiche Polarität wie die erste Referenzspannung hat.

   Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet„ daß der MOS-Transistor des zweiten Halbleitertyps eine Gate-, eine Quellen- sowie eine Senken-Elektrode aufweist und die Gate-Elektrode die Eingangs-Elektrode, die Quellen-Elektrode die mit dem Austaste uad Haltekreis gekoppelte Äusgangs-Elektrode bildet und die Senken-Elektrode mit einem Vorspaimungspotential gekoppelt ist«

   9. Verfahren zum Betrieb einer ladungsgekoppelt^ Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, zur kohärenten Ablesung und Signalverarbeitung von Minoritatsträger-Signalpaketen, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgend der Halbleiter-Rücksetzschalter eingeschaltet und eine Schaltkreis-Verbindungspunkt-Kapazität, die eine gemeinsame Verbindung mit dem Minoritätsträger-Detektorkreis hat, mit einer Referenzspannung ¥_R beaufschlagt wird, wobei die Referenzspannung V_R eine Unbestimmtheit entsprechend der Myquist-Rauschspannung (V_n ²)¹'² = (kT/Cjj) ¹^² hat, wenn diese an die Schaltkreis-Verbindungspunkt-Kapazität angelegt wird; daß hierauf der Rücksetzschalter gesperrt wirdj die an der Verbindungspunkt-Kapazität auftretende Referenzspannung durch Kopplung eines Kondensators parallel zu der Verbindungspunkt-Kapazität gelesen und gehalten wirdι eine Seite des Kondensators von einer Seite der Verbindungspunkt-Kapazität abge-

   wird
   trennt, jedoch mit dem Detektorkreis verbunden bleibt? ein Minoritätsträger-Signalpaket in den Erfassungskreis eingekoppelt wird, so daß die Minoritätsträger den Ladungszustand der Verbindungspunkt-Kapazität und des Kondensators ändern; und schließlich die Spannung an dem Kondensator abgelesen,

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   ferner die Spannung an dem Kondensator abgetastet wird, die die Differenz zwischen der Referenzspannung und dem Signal plus der Referenzspannung bildet. _s so daß die Nyquist-Spamnung und Schalt-Überschwingungan, aus dam Ausgangssignai entfernt iind damit der dynamische Bereich verbessert sowie eine l/f— Mauschfilterung des Schaltkreises geschaffen wird.

   10· Verfahren nach Anspruch 2>„ dadurch gekennzeichnet, daß bei Schaltung eines Kondensators parallel zu der Verbindungspunkt-Kapazität zusätzlich die Spannung an dem Kondensator an eine zweite Referenzspannung ¥_p "geklemmt" wird.

   KN/hs/jn/sg 3

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