DE2819834C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zum Auslesen einer elektrischen Ladungsmenge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schaltung ist aus der DD 114 323 bekannt.

Es wird daran erinnert, daß ein ladungsgekoppeltes Filter, das häufig Transversalfilter genannt wird, aus einem Halbleitersubstrat mit einer Isolierschicht besteht, auf der Elektroden angeordnet sind. Durch periodisches Anlegen von bestimmten Potentialen wird durch die Elektroden der Weitertransport der elektrischen Ladungs­ pakete, die das zu behandelnde Signal darstellen, bewirkt. Diese Elektroden sind gegenseitig parallel und quer zur Übertragungs­ richtung der Ladungen angeordnet. Einige von ihnen sind quer in drei ungleiche Teile geteilt und die Ladungsmengen, die unter diesen Elektroden ankommen, werden differentiell ausgelesen, um eine Signalbewertung durchzuführen.

Das Auslesen der unter einer Elektrode befindlichen Ladungsmenge kann nach zwei Verfahren erfolgen:

• - nach dem ersten Verfahren wird die Spannung ausgelesen. Dabei wird die betrachtete Elektrode während des Ankommens der Ladung isoliert gehalten und es wird die Entwicklung des Potentials beobachtet. Es ist bekannt, daß dieses Verfahren Kondensatoren mit großen Kapazitäten erfordert - die Kondensatoren werden gebildet durch das Substrat, die Isolierschicht und die Elektrode - und zu schwachen Ausgangssignalen führt. Darüber hinaus führt die Anwesenheit von Raumladungen unter den Elektroden zu Nichtlinearitäten. Dieses Verfahren ist hinsichtlich des obenerwähnten Bewertungskoeffizienten nicht sehr genau;
• - gemäß einem Verfahren, bei dem der Strom oder die Ladungen aus­ gelesen werden, wird das Potential der Elektrode konstant gehalten und der Aufladungsstrom integriert.

Mit dem letztgenannten Verfahren werden die Nachteile der Spannungs­ auslesung vermieden. Es erfordert jedoch gemäß seinen bekannten Ausführungsformen Verstärker mit sehr großem Verstärkungsfaktor. Die Nachteile dieser Verstärker bestehen einerseits darin, daß es schwierig ist, diese auf dem gleichen Substrat wie das Filter zu integrieren und andererseits, daß sie einen hohen Leistungs­ verbrauch aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausleseschaltung für elektrische Ladungsmengen zu schaffen, die insbesondere in einem ladungsgekoppelten Filter Verwendung findet, und die geeignet ist, auf dem Filtersubstrat integriert zu werden. Dabei sollen die vorerwähnten Nachteile vermieden sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Signalschaubilder von Eingangssignalen der Schaltung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform,

Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante,

Fig. 5 Signaldiagramme von Eingangssignalen der Schaltung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 ein Schaltbild eines bekannten ladungs­ gekoppelten Filters, bei dem die Schaltung gemäß der Erfindung angewendet werden kann.

Mit der Schaltung gemäß der Erfindung wird eine Stromauslesung durchgeführt. Die Schaltung enthält im wesentlichen einen Kondensator und zwei in Serie geschaltete MOS-Transistoren. Diese sind mit einem Eingangspunkt für die elektrischen Ladungen verbunden. Am gemeinsamen Punkt der Transistoren ist der Kondensator angeschlossen. Die beiden Transistoren werden in Gegenphase gesteuert und bewirken das Aufladen des Kondensators. Der Kondensator hat die Aufgabe, das Potential am Eingangspunkt unabhängig vom Ladungszufluß konstant zu halten. Die Änderung der Ladungsmenge im Eingangspunkt wirkt sich folglich als Potentialänderung im Verbindungspunkt zwischen den beiden Transistoren aus. Diese Potentialänderung stellt das Auslese­ signal dar, das beispielsweise mit einem dritten MOS-Transistor detektiert werden kann.

In Fig. 1 sind zwei MOS-Transistoren Q₂ und Q₃ dargestellt, die gleichermaßen als TMOS bezeichnet werden. Die Transistoren sind in Serie geschaltet. Ihr Verbindungspunkt (Drain von Q₂ und Source von Q₃) ist mit A bezeichnet. Mit dem Punkt A ist ein Kondensator C verbunden, deren zweiter Anschluß mit dem Gate des TMOS Q₂, das ein Signal Φ₂ erhält, verbunden ist. Der andere Anschluß des TMOS Q₃, d. h. sein Drain im Schaltbild der Fig. 1, ist mit seiner äußeren Spannungsquelle V _DD verbunden. Das Gate des TMOS Q₃ erhält ein Signal Φ₁. Der andere Anschluß (Source) des TMOS Q₂ (Punkt B) erhält über einen Kondensator Cg die zu messende Ladungsmenge, die sich zwischen dem Punkt B und Masse befindet. Für den Fall, daß die in der Figur dargestellte Schaltung bei einem ladungsgekoppelten Filter verwendet wird, ist der Kondensator Cg diejenige, die durch die auszulesende Elektrode, das Halbleitersubstrat, auf das die Ladungen übertragen werden, und die die beiden Elemente trennende Isolierschicht gebildet wird. Dabei ist die durch die Raumladung, die sich in dem Halbleiter unter der betrachteten Elektrode bildet, erzeugte Kapazität zu berücksichtigen.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 enthält des weiteren eine Rückstell­ schaltung, die aus einem TMOS Q₁ besteht, der zwischen dem Punkt B und Masse geschaltet wird. Q₁ wird durch ein Signal Φ _RAZ an seinem Gate gesteuert. Die Schaltung enthält schließlich ein System für ein hochimpedantes Auslesen der Spannung am Punkt A, das im Beispiel der Fig. 4 durch einen vierten TMOS Q₄ in Drain- Schaltung realisiert wird. Der Transistor Q₄ nimmt an seinem Gate das im Punkt A zur Verfügung stehende Signal auf. Er ist mit einem seiner Anschlüsse (Drain) mit einem äußeren Potential verbunden, das vorteilhafterweise das gleiche vorgenannte Potential V _DD sein kann. Sein anderer Anschluß (Source) liegt über einem Widerstand R an Masse. Das gelesene Signal S steht an den Klemmen des Widerstandes R zu Verfügung.

Fig. 2 zeigt Signaldiagramme von Eingangssignalen der Schaltung. Für die Betriebsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 sind nur die Diagramme a) und b) der Fig. 2 zu betrachten.

Das Diagramm a) zeigt ein Signal Φ₁, das im wesentlichen rechteck­ förmig ist. Es besitzt die Periode T und seine Amplitude ändert sich zwischen 0 und V _Φ .

Das Diagramm b) zeigt ein Signal Φ₂, das vorteilhafterweise die gleiche Form wie Φ₁ aufweist, jedoch um T/2 in bezug auf Φ₁ phasenverschoben ist.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 ist folgende: die TMOS Q₂ und Q₃ haben die Aufgabe, die Potentiale in den Punkten A und B der Schaltung herzustellen.

Zu einem Zeitpunkt t₁ gilt Φ₁ = V₀ und Φ₂ = 0, d. h., daß der TMOS Q₃, der durch Φ₁ gesteuert ist, leitend ist, während Q₂, der durch Φ₂ gesteuert ist, sperrt. Folglich wird das Potential im Punkt A gleich (V _DD - V _T ), wenn man mit V _T die Schwellenspannung des TMOS Q₃ bezeichnet, die für alle vier TMOS Q₁ bis Q₄ einen im wesentlichen gleichen Wert aufweist. Die Kapazität C, die zwischen dem Anschluß für das Signal Φ₂, welches im betrachteten Zeitpunkt Null ist, und dem Punkt A mit dem Potential (V _DD - V _T ) liegt, lädt sich auf.

Wenn das am Gate des TMOS Q₃ liegende Signal einen hinreichend großen Wert V _Φ 1 erreicht, d. h., daß V _{Φ 1} - V _T < V _DD ist, arbeitet der TMOS Q₃ als Triode und am Punkt A wird praktisch die Spannung V _DD erhalten.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt t₂ ergibt sich Φ = 0 und Φ₂ = V _Φ , wodurch der TMOS Q₂ leitend und der TMOS Q₃ gesperrt wird. Das Potential im Punkt A wird folglich: V _A = (V _DD - V _T ) + V _Φ , da der Kondensator C ihre Ladung behält und Φ₂ = V₀ wird. Der TMOS Q₂ ist leitend und die Kapazität C _g lädt sich auf, bis das Potential bei dem Punkt B den Wert (V _Φ - V _T ) erreicht, bei welchem Wert Q₂ gesperrt ist (das Potential am Gate des Q₂ ist gleich V _Φ ). Es verbleibt nur das Potential V _DD im Punkt A, und der Kondensator C hat sich folglich um einen Wert Δ Q = C _g (V _Φ - V _T ) entladen.

Wenn der Punkt B ein Ladungsmengensignal Φ Q _s , das zu messen ist, erhält, wirkt dieses als Ladung, die zusätzlich vom Kondensator C geliefert werden muß, damit das Potential (V _Φ - V _T ) beim Punkt B erzeugt wird. Der Kondensator C entlädt sich folglich um den Wert:

Δ Q′ = C _g (V _Φ - V _T ) + Δ Q _s

Das Potential beim Punkt A wird:

Dies reduziert sich auf:

falls C = C _g angenommen ist.

Man erhält folglich im Punkt A eine Spannung, die proportional zu dem Ladungssignal Δ Q _s ist, während die Spannung im Punkt B konstant auf dem Wert (V _Φ - V _T ) bleibt. Das Ablesen der Spannung am Punkt A erfolgt mit hoher Frequenz durch den TMOS Q₄, der ein source- Folger ist.

Der TMOS Q₁ hat als einzige Aufgabe, die Ladung im Punkt B nach dem Lesevorgang abzuleiten, d. h. die Schaltung auf Null zurückzustellen. Er wird durch ein Signal Φ _RAZ gesteuert, das identisch mit Φ₁ sein kann.

Die Diagramme der Fig. 2 entsprechen dem Fall, in dem N-Kanal- MOS-Transistoren (Anreicherungstyp) verwendet werden, die mit Spannungen zwischen Null Volt und + V _DD gespeist werden. Wenn P-Kanal- TMOS-Transistoren (Anreicherungstyp) verwendet werden, müssen diese mit Spannungen zwischen Null Volt und - V _DD gespeist und durch zu den in Fig. 2 dargestellten Signalen inverse Signale gesteuert werden, d. h. durch Signale, die zwischen Null Volt und - V _Φ variieren. Dennoch ist es vorzuziehen, N-Kanal-TMOS-Transistoren vom Anreicherungstyp zu verwenden, insbesondere was Q₃ betrifft, woraus einer Verkleinerung der Signalamplitude des Steuerungssignals Φ₁ für die gleiche Spannung V _DD folgt.

Gemäß einer in der Figur nicht dargestellten Variante ist es möglich, Anschluß der TMOS Q₃, der mit einer äußeren Potentialquelle V _DD verbunden war, direkt an den Eingang für das Signal Φ₁ anzuschließen. Technologische Überlegungen und Überlegungen, die den Leistungsverbrauch betreffen, führen jedoch zu dem Ergebnis, daß das Schaltbild gemäß Fig. 1 vorzuziehen ist, um zu vermeiden, daß die Signalgeneratoren für die Signale Φ₁ und Φ₂ überlastet werden.

Darüber hinaus ist für den Fall, in dem dem drain von Q₃ das Signal Φ₁ zugeführt wird, möglich, daß die Signale Φ₁ und Φ₂ jeweils ungleiche Amplituden aufweisen. Damit der Kondensator C den Kondensator C _g aufladen kann, muß gelten:

C (V _Φ 1 - V _T ) C _g (V _Φ 2 - V _T ) (1)

woraus folgt:

V _{Φ 1} < V _{Φ 2}

für den Fall, in den C < C _g .

Es ist möglich, die Amplitude des Signals bei A für eine gegebene Ladung Δ Q _s zu vergrößern, indem C verkleinert und V _{Φ 1} vergrößert wird. Aus der Gleichung (1) kann eine untere Grenze für C hergeleitet werden:

Beispielsweise kann die Amplitude des Ausgangssignales vergrößert werden, wenn folgende Wahl getroffen wird:

Die Verkleinerung des Wertes von C besitzt eine Grenze: für die Schaltung nach Fig. 1 muß diese Kapazität genügend groß sein, um das Aufladen des Kondensators C _g sicherzustellen.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung analog derjenigen der Fig. 1, bei der jedoch an den Punkt B ein zusätzlicher TMOS Q₅ angeschlossen ist. Dieser wird durch ein Signal Φ _CH gesteuert und steht mit seinem zweiten Anschluß (Drain) mit einer äußeren Potentialquelle in Verbindung, die für Q₃ und Q₄ die gleiche, nämlich V _DD sein kann, wie dargestellt. Der drain kann auch das Signal Φ _CH erhalten.

Die Art der Schaltung der TMOS Q₁ und Q₅ in dieser Ausführungsvariante erfordert jedoch unterschiedliche Signale für Φ _RAZ und Φ₁: sie müssen in Gegenphase zum Signal Φ _CH sein. Die Formen der Signale Φ _CH und Φ _RAZ sind in Fig. 2 durch die Diagramme c) und d) gegeben. Φ _CH und Φ _RAZ sind im wesentlichen identische Rechtecksignale, bei denen die Zeitdauer des oberen Signalwertes in der Größenordnung von T/4 ist und gegenseitig um T/4 phasenverschoben sind. Ihre Amplitude ist ungefähr die von Φ₁ (V _Φ ).

Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 zerfällt die erste Betriebsphase, die dem Zeitpunkt t₁ der Schaltung gemäß Fig. 1 entspricht, in zwei Phasen, die durch die Zeitpunkte t₃ und t₄ in Fig. 2c und 2d veranschaulicht sind.

Zum Zeitpunkt t₃ gilt Φ _CH = 0 und Φ _RAZ = V _Φ : dies ist die Phase der Nullstellung der Schaltung, die nach dem Auslesen folgt und die wie vorstehend beschrieben abläuft.

Zum Zeitpunkt t₄ gilt: Φ _RAZ = 0 und Φ _CH = V _Φ sowie Φ₁ = V _Φ und Φ₂ = 0. Der TMOS Q₅, der leitend ist, liefert ein Potential (V _Φ - V _T ) zum Punkt B, wodurch der Kondensator C _g geladen wird. Gleichzeitig liefert der TMOS Q₃, der gleichermaßen leitend ist, das Potential (V _DD - V _T ) zum Punkt A. Die Punkte A und B sind durch den gesperrten Transistor Q₂ isoliert.

Zu dem vorgenannten Zeitpunkt t₂ gilt: Φ = Φ _RAZ = Φ _CH = 0 und Φ₂ = V _Φ , d. h., daß der TMOS Q₂ als einziger leitend ist. Der Punkt B ist zuvor unabhängig auf das Potential V _Φ - V _T gebracht worden. Es ist ersichtlich, daß der Kondensator C nur noch die Ladungszufuhr Δ Q _s kompensieren muß, die sich in einer Spannungsvariation im Punkt A bemerkbar macht:

die wie oben beschrieben mit Hilfe des TMOS Q₄ gemessen wird.

Die obengenannte Bedingung (1), die geschrieben werden kann:

C (V _{Φ 1} - V _T ) C _g (V _{Φ 2} - V _T )

wird hier:

C (V _{Φ 1} - V _T ) Δ Q _s

was die weitgehende Verkleinerung von C ermöglicht.

Es verbleibt dennoch eine untere Grenze für die Kapazität von C, bedingt durch den Auslesetransistor Q₄ und die Existenz einer Schwellspannung V _T für die in Kenntnis der Tatsache, daß das Potential im Punkt A gleich (V _DD - V _T ) ist geschrieben werden kann:

Die Verwendung des TMOS Q₅ schafft u. a. die Möglichkeit, im Punkt B ein anderes Potential zu erhalten, indem für das Vorspannungspotential ein von V _DD unterschiedlicher Wert gewählt wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Schaltung gemäß der Erfindung, bei der der Kondensator C nicht mehr mit dem Gate des TMOS Q₂, sondern direkt mit dem Referenzpotential (Masse) wie dargestellt oder mit einem Festpotential, das zwischen dem Referenzpotential und V _DD liegt, verbunden ist. Das Steuerungssignal für den TMOS Q₂ ist nun mit ϕ₂ bezeichnet.

Fig. 5 zeigt Diagramme (a, b und c) von möglichen Eingangssignalen für die Schaltung gemäß Fig. 4.

Das Diagramm a) der Fig. 5 zeigt das Signal Φ₁, ungeändert.

Das Diagramm c) zeigt das Singal Φ _RAZ , ungeändert.

Das Diagramm b) der gleichen Figur zeigt das Signal ϕ₂, durch das der TMOS Q₂ gesteuert wird. Dieses Signal ϕ₂ ersetzt das Signal Φ₂ der vorangegangenen Figuren. Das Signal ϕ₂ ist analog zu Φ₂, es eilt jedoch diesem in der Phase um T/4 voraus. Es kann vorteilhafterweise das Komplementärsignal von Φ _RAZ werden.

Die Schaltung arbeitet wie folgt:

• - während der Zeit t₃ gilt: Φ₁ = V _Φ und Φ _RAZ = V _Φ , weswegen die TMOS Q₃ und Q₁ leitend sind, während der TMOS Q₂ gesperrt ist, da ϕ₂ = 0 ist. Der Punkt A liegt folglich auf einem Potential, das gleich (V _DD - V _T ) ist und der Kondensator C lädt sich auf;
• - während der Zeit t₄ ist Φ₁ stets gleich V _Φ , während jedoch Φ _RAZ Null und ϕ₂ gleich V _Φ werden. Die TMOS Q₂ und Q₃ sind gleichzeitig leitend, weswegen der Kondensator C _g bis auf (V _DD - V _T ) aufgeladen wird, sofern die Amplitude von ϕ₁ ausreichend ist, d. h. größer als das Potential V _DD ist, damit der TMOS Q₂ als Triode arbeiten kann. Ferner muß V _DD größer als die Amplitude von ϕ₂ sein, damit der TMOS Q₂ im Sättigungsbetrieb arbeitet. Während dieser Phase erfolgt eine Vorladung des Kondensators C _g ;
• - während der Zeit t₂ ist Φ₁ = 0 und Q₃ gesperrt, wodurch die Kapazität C von jeder äußeren Quelle abgetrennt ist. Die Schaltung ist nun bereit, an den Anschlüssen des Kondensators C _g eine Ladungszufuhr Δ Q _s , die gemessen werden soll, aufzunehmen. In diesem Moment entlädt sich der Kondensator, um den Ladungszufluß zu kompensieren, wodurch sich im Punkt A eine Potentialänderung Δ Q _s /C ergibt, die wie vorstehend beschrieben durch den TMOS Q₄ gemessen wird.

Es ist zu bemerken, daß es für den Fall, bei dem die Erfindung im Zusammenhang mit einem ladungsgekoppelten Filter, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet wird, von Vorteil ist, die Schaltung durch Signale Φ₁ und ϕ₂ mit identischer Phase zu steuern, wie dies oben beschrieben wurde: die Ladungen kommen unter der Elektrode an, in der die Messung in Phase mit Φ₂ durchgeführt werden muß, d. h. in Gegenphase zu Φ₁, d. h. noch während der Zeit t₂.

Diese Ausführungsvariante der Schaltung gemäß der Erfindung weist den gleichen Vorteil wie diejenige der Fig. 3 auf, d. h. einen geringen Wert des Kondensators C (der Kondensator C muß nur die Spannung Δ Q _s /C liefern), die einen großen Signalausschlag ermöglicht, wobei jedoch die Zufügung eines zusätzlichen TMOS (Q₅ in Fig. 3) vermieden wird.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Transversalfilter mit einer Ladungskopplungsschaltung (bekannt unter der Bezeichnung CCD für Charge Coupled Devices in der angelsächsischen Literatur), bei dem eine Schaltung gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Derartige Filter sind bekannt und insbesondere in dem Artikel "Transversal filtering using charge-transfer devices", in IEEE, Journal of Solid-State Circuits (April 1973, Vol. SC8, No. 2, Seite 138) beschrieben. Diese Filter enthalten ein Schieberegister und das Eingangssignal wird in jeder Registerstufe gewonnen und mit einem Bewertungskoeffizient versehen. Die verschiedenen auf diese Weise erhaltenen Signale werden addiert und stellen das Ausgangssignal des Filters dar.

Dieses Filter enthält ein Halbleitersubstrat 1, das mit einer Isolierschicht versehen ist, auf welcher wiederum Elektroden (11 bis 16 und 21 bis 23 in der Figur) angebracht sind. An beiden Enden der Vorrichtung sind im Substrat eine Diode, nämlich jeweils die Dioden D _i und D _s , angebracht. Die Aufgabe der ersten Diode D₁ besteht darin, in das Substrat 1 eine Ladungsmenge nach einer bekannten Technik einzuführen, welche Ladungsmenge ein Eingangssignal E darstellt. Die Aufgabe der zweiten Diode D _s besteht darin, die Ladungen zu sammeln und sie abzuleiten.

Die elektrischen Ladungen werden von D _i bis D _s in einer Richtung Ox mit Hilfe der obengenannten Elektroden transportiert, die senkrecht zu Ox angeordnet sind und die die Elemente eines Schieberegisters darstellen. Jeweils eine von zwei Elektroden (die Elektroden 11 bis 12, 13 bis 14 und 15 bis 16 in der Figur) ist in zwei Teile geteilt, um den obenerwähnten Bewertungskoeffizient zu übertragen. Die unterteilten Elektroden sind mit dem Anschluß für das Signal Φ₂ und die nicht unterteilten Elektroden mit dem Anschluß für das Signal Φ₁ verbunden.

Beim Betrieb wird eine bestimmte Ladungsmenge, die dem Eingangssignal E entspricht, nacheinander auf jede der Elektroden übertragen, infolge der Zufuhr der Signale Φ₁ und Φ₂ zu den Elektroden. Beim Unterqueren der unterteilten Elektroden 11, 12, 13, 14, 15 und 16 werden die Ladungen mit Hilfe von zwei Schaltungen, wie sie in den Fig. 1 bis 5 beschrieben sind, gelesen. Durch die Schaltung L₁ werden die mit dem Punkt B₁, der dem Punkt B der vorhergehenden Figuren entspricht, verbundenen Elektroden 11, 13 und 15 und mit Hilfe der Schaltung L₂ werden die ihnen gegenüberliegenden Halbelektroden, die mit dem Punkt B₂ verbunden sind, der dem Punkt B₁ analog ist, abgelesen. In diesem Schaltbild besteht die Kapazität C _g der vorhergehenden Figuren aus einer Elektrode, der Isolierschicht, auf der die Elektrode angebracht ist, und dem Halbleitersubstrat.

Die Schaltungen L₁ und L₂ liefern jeweils ein Lesesignal, nämlich die Signale S₁ und S₂, die einem Differenzverstärker A zugeführt werden, der ein Signal S liefert. Dieses Signal S stellt einen Abtastwert des gefilterten Signales dar.

Es muß bemerkt werden, daß die für das Filter 1 verwendeten Signale dieselben Bezugszeichen, nämlich Φ₁ und Φ₂ tragen wie diejenigen, die für die Elemente L₁ und L₂ verwendet werden. Sie können sich jedoch trotzdem von diesen letzteren unterscheiden, insbesondere in ihrer Amplitide, sofern sie mit ihnen in Phase sind.

Die Schaltungen L₁ und L₂ gemäß der Erfindung, die leicht in Form einer integrierten Schaltung hergestellt werden können bei einem ladungsgekoppelten Filter, geben die Möglichkeit, das Filter und seine zugehörigen Leseelemente auf einem einzigen Halbleitersubstrat zu integrieren.

Claims (9)

1. Schaltung zum Auslesen einer elektrischen Ladungsmenge mit

• - einem ersten Transistor (Q₂) und einem zweiten Transistor (Q₃), die in Serie an dem Eingangspunkt (B) der Ladungsmenge angeschlossen sind, und
• - einem ersten Kondensator (C), dessen einer Anschluß an dem gemeinsamen Verbindungspunkt (A) der Transistoren (Q₂, Q₃) liegt und dessen anderer Anschluß mit einem Bezugspotential verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das Auslesen aufgrund des durch die im Kondensator gespeicherte Ladung bewirkten Stroms derart erfolgt, daß an dem zweiten Transistor (Q₃) eine Versorgungsgleichspannung (V _DD ) anliegt
• - und Signale ( ϕ₂, Φ₁) während einer ersten Zeitspanne (t₄) den ersten Transistor (Q₂) und den zweiten Transistor (Q₃) gleichzeitig leitend schalten, so daß sich der erste Kondensator (C) auf ein Potential nahe demjenigen der Versorgungsgleichspannung (V _DD ) auflädt, und diese Signale während einer zweiten Zeitspanne (t₃) den ersten Transistor (Q₂) und den zweiten Transistor (Q₃) abwechselnd leitend schalten, so daß der Eingangspunkt (B) der Ladungsmenge durch den ersten Kondensator (C) auf einem konstanten Potential auch dann gehalten wird, wenn die Ladungsmenge eintrifft und das Eintreffen der Ladungsmenge eine Änderung des Potentials des gemeinsamen Verbindungspunktes (A) hervorruft, wobei die Änderung das ausgelesene Signal darstellt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingangspunkt (B) ein zweiter Kondensator (C _g ) zur Speicherung der Ladungen angeschlossen ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslesen ein dritter Transistor (Q₄) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt (A) verbunden ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Transistor (Q₁) zum Zurücksetzen der Schaltung auf Null vorgesehen ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (Q₂) und der zweite Transistor (Q₃) jeweils während Zeitdauern leitend sind, die sich während eines Viertels der Periodendauer des Steuersignals des zweiten Transistors (Q₃) überlappen.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren MOS- Transistoren sind.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren und der erste Kondensator (C) auf demselben Substrat integriert sind.

8. Verwendung einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Leseschaltung für ein ladungsgekoppeltes Filter, das aus einem Halbleitersubstrat besteht, das mit einer Isolierschicht überzogen ist, auf der Elektroden angebracht sind, die den Ladungstransport steuern.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 in der Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (C _g ) zur Speicherung der Ladungen aus dem Substrat, der Isolierschicht und der Elektrode besteht, unter der ausgelesen wird.