DE3016107C2

DE3016107C2 - Ladeverschiebeschaltung

Info

Publication number: DE3016107C2
Application number: DE3016107A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Yokohama Iida; Tatsuo Sakaue
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1986-06-05
Also published as: GB2061650A; JPS55145368A; GB2061650B; DE3016107A1; US4316100A; JPS55145367A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungsverschiebeschaltung mit einem Ladungsverschiebekanal mit zwei Ausgängen, mit zwei Ausgangsdetektoren, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Ausgang verbunden sind und Ausgangsslgnalladungspakete Im Ladungsverschiebekanal feststellen sowie aus den Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannungen erzeugen, und mit einer Vergleichseinheit, die mit dem zweiten Ausgangsdetektor verbunden Ist.

Ein Transversalfilter komoakter Konstruktion für die Analogsignalverarbeitung kann durch Ausnutzung der Verzögerungs-, Additions- Substraktions- und Multiplikationsfunktionen eines Ladungsverschiebeelements (CCD-Vorrichtung) realisiert werden. Ein solches Filter ist in der US-PS 40 80 581 beschrieben. Beim eingangsbewerteten Transversalfilter gemäß dieser US-PS wird ein analoges Eingangssignal mit bewerteten Signalen multipliziert, bewertete Signalladungspakete werden in die betreffenden Stufen eines Ladungsverschiebekaivls oder -register injiziert, und jedes dieser Pakete wird fortlaufend zu einer Endstufe übertragen oder verschoben, während es zu einem verzögerten Signalladungspaket von der vorhergehenden Stufe hinzuaddiert wird. Aufgrund der Addition der Ladungspakete vergrößert sich die Größe der verschobenen Signalladung allmählich bei ihrer Bewegung von der ersten zur letzten Stufe. Zur Gewährleistung einer genauen Analogsignalverarbeitung muß auch dann, wenn die Größe der Signalladung infolge der Addition der Signalladungspakete zunimmt, die Größe der von einer Stufe zu einer anderen verschobenen Signalladung innerhalb eines linearen Teils eines dynamischen Bereichs des Ladungsverschieberegisters liegen. Mit anderen Worten: auch wenn die Größe der Signalladung aufgrund der Addition zunimmt, darf die Größe der Ladung nicht die maximale Größe der Signalladung übersteigen, die in jeder Stufe gespeichert werden kann. Die maxlmale£}röße der in jeder Stufe speicherbaren Signalladung hängt von der Fläche einer Potentialsenke und ihrer Kapazität ab.

Die DE-OS 29 33 440 beschreibt ein Transversalfilter, das eine positive oder negative Bewertung eines Analogsignals zur Erzielung eines gewünschten Frequenzgangs durchzuführen vermag. Die positive Bewertung des Signals geschieht durch Injizieren eines bewerteten Signalladungspaketes in eine Stufe eines Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Registers. Andererseits erfolgt die negative Bewertung des Signals durch Abstoßen eines bewerteten Signalladungspakets von einer Stufe. Mit anderen Worten: die negative Bewertung geschieht durch Substraktion der Signalladung, mit dem Ergebnis, daß die Größe der von einer Stufe zu einer anderen übertragenen Signalladung Im CCD-Register abnimmt. Zur Sicherstellung einer genauen Analogsignalverarbeitung muß auch dann, wenn sich die Größe der Signalladung aufgrund der Substraktion verkleinert, die Größe der von der einen Stufe zu einer anderen übertragenen Signalladung Innerhalb des dynamischen Bereichs des CCD-Registers liegen. Dies bedeutet, daß die Mindestgröße der Ladung in jeder Stufe größer sein muß als die Mlndestgröße der übertrag- oder verschiebbaren Signalladung. Ein übliches CCD-Reglster arbeitet Innerhalb des dynamischen Bereichs, wobei die Größe der in das Register Injizierten und von der einen Stufe zu anderen übertragenen Signalladung der Amplitude eines abgegriffenen Analogsignals proportional Ist.

Das Transversalfilter, das eine Vielfalt von Anwendungsbereichen in der Analogsignalverarbeitung findet, kann In einem Geistersignalunterdrücker zur Beseitigung eines Gelster(blld)slgnals in einem Fernseh-Empfangssignal benutzt werden (vgl. US-PS 41 27 874). Ein solcher Geistersignalunterdrücker besteht aus einem Geistersignaldetektor, welcher ein im Videosignal enthaltenes Geistersignal feststellt und mehrere Bewertungssignale formt, einem Transversalfilter, welches das Videosignal und die Bewertungssignale abnimmt und ein Pseudogelstersignal formt, sowie einer Subtrahierstufe, welche das Videosignal und das Pseudogelstersignal subtraktiv kombiniert und dadurch das Geistersignal aus dem

Videosignal entfernt. Bei Verwendung des Transversal-Filters bei einem solchen Geistersignalunterdrücker kann :s vorkommen, daß die Größe der durch die betreffenden Stufen des CC-Registers verschobenen Signalladung aufgrund der Additions- oder Subtraktionsfunktion des Transversalfllters außerhalb des linearen Bereichs zu liegen kommt, wenn der Pegel des Geistersignals oder von Störsignalen im Videosignal ziemlich groß ist. In einem solchen FaU ist eine einwandfreie Arbeitsweise des Geisterbildunterdrückers nicht mehr möglich, so daß die Güte eines auf der Bildröhre wiedergegebenen Bilds stärker beeinträchtigt wird als ohne Geistersignalunterdrücker.

Aus der US-PS 39 25 806 ist ein Übertragungsfilter mit einer Ladungsverschiebeschaltung bekannt, die einen is Ladungsverschiebekanal mit zwei Ausgängen, an die jeweils ein Ausgangsdetektor angeschlossen ist, aufweist. Diese Ausgangsdetektoren sind mit einem Differenzverstärker verbunden, dem wiederum ein Detektor nachgeschaltet ist. Es soll hierdurch eine Ladungsverschiebeschaltung geschaffen werden, bei der die Signalverzerrung möglichst gering ist, die durch unvollständige Übertragung elektrischer Ladungen hervorgerufen wird. Hierzu werden die Ausgangssignale von der letzten und vorletzten Hilfsstufe des Ladungsverschiebekarials dem Differenzverstärker zugeführt, um so korrigierte Ausgangssignale zu erhalten, da der Differenzverstärker den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der beiden genannten Stufen erfaßt. Es werden somit zwei verschiedene, im Ladungsverschiebekanal hintereinander auftretende Ausgangssignale abgegriffen und in dem Differenzverstärker verarbeitet. Die genannte Druckschrift beschäftigt sich somit nicht mit dem Problem der Verschiebung von Ladungen außerhalb des dynamischen Bereiches.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, bei einer Ladungsverschiebeschaltung der eingangs genannten Art die Verarbeitung des Analogsignals zu beenden, wenn der lineare Bereich der Ladungsverschiebeschaltung verlassen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Ausgänge durch eine Verzweigung des Ladungsverschiebekanals gebildet sind, daß die Vergleichseinheit außerdem mit einem ersten und einem zweiten, elt.-e erste bzw. eine zweite Bezugsspannung liefernden Bezugsspannungsgenerator verbunden ist, und daß die Vergleichseinheit außerdem die den abgegriffenen Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannung des zweiten Ausgangsdetektors mit der ersten und der zweiten Bezugsspannung vergleicht und dabei feststellt, ob eine durch den Ladungsverschiebekanal übertragene Signalladung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs Hegt oder nicht. Vorteilhaften Ausgestaltungen dieser Ladungsverschiebeschaltung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erste Bezugsspannung wird mit einer Größe entsprechend einer etwas kleineren Größe der Ladung als die gewählt, welche jede Potentialsenke im Ladungsverschiebekanal vollständig ausfüllt. Die zweite Bezugsspannung wird mit einer Größe gewählt, welche der Ladungsgröße entspricht, die eben für die Verschiebung oder Übertragung der Ladung ausreicht.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 ein Blockschaltbild einer LadungsverschlebeschaltunR mit Merkmalen nach der Erfindung.

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Ladungsverschiebekennljnie eines bei der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendeten Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Registers,

F i g. 3 ein Schaltbild einer praktischen Anordnung der Ladungsverschiebeschaltung gemäß der Erfindung.

F ί g. 4 und 5 in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Schnittansichten des Bezugssignalgenerators längs der Linien A-A' und B-B' in Fig. 3 und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Geistersignalunterdrückerschaltung, auf welche die erfindungsgemäße Ladungsverschiebeschaltung angewandt ist.

Fig. 1 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau einer Ladungsverschiebeschaltung gemäß der Erfindung, bei welcher zur Vereinfachung der Beschreibung ein übliches Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Register oder ein Ladungsverschiebekanal verwendet wird.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 greift ein Ladungsinjektor 1 ein durch eine Gleichspannung vorgespanntes analoges Eingangssignal Vl ab und injiziert ein dem abgetasteten oder abgegriffenen analogen Eingangssignal proportionales Signalladungspaket in dy erste Stufe eines CCD-Registers 2. Die injizierten SignaL'sdungspakete werden in bekannter Weise fortlaufend von der ersten Stufe des Registers 2 zu seiner letzten Stufe verschoben. Das CCD-Register 2 ist mit zwei verzweigten Ausgängen 2a und 2s ausgelegt. Somit werden die durch das Register 2 verschobenen Signalladungspakete verzweigt und durch Ausgangsspannungs-Detektoren la und 3b als Ausgangsspannungen V_n und V_n festgestellt. Die. Ausgangsspannung V_n vom Detektor 3a wird durch einen Verstärker 4 verstärkt und als Ausgangssignal benutzt. Die Ausgangsspannung vom Detektor 3b wird an einen nicht-invertierenden Eingang eines Spannungsverglelchers 5 und an einen invertierenden Eingang eines Spannungsvergleichers 6 angelegt. Eine von einem Bezugsspannungsgenerator 7 erzeugte Bezugsspannung V_n wird dem invertierenden Eingang des Vergieichers 5 aufgeprägt, während eine Bezugsspannung V_FA von einem Bezugsspannungsgenerator 8 an den nicht-invertierenden Eingang des Vergieichers 6 angelegt wird. Die Ausgänge der Vergleicher 5 und 6 sind mit einem ODER-Glied 9 verbunden.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Ladungsverschlebe-Kennlinie des CCD-Registers 2 mit einem p-Typ-Halbleitersubstrat, wobei diese Kennlinie durch die Eingangssignalspannung VI und die an den Ausgängen abgegriffenen Ausgangsspannungen V_FI, V_n bestimmt wird. Gemäß Fig. 2 bleibt In einem Bereich .4, in welchem ein Potential des Eingangssignals Vl in Form einer Überlagerung eines Analogsignals und einer Glelchspanncng (+4V) vorliegt, die vom Ausgangsspannungs-Detektor ermittelte Ausgangsspan nung unabhängig von einer Änderung der Eingangsspannung y'l fest auf+ 14 V. In einem Bereich B, in welchem das Eingangssignal Vl gleich +5 V oder größer ist, behält die vom Detektor festgestellte Ausgangsspanuung eine feste Spannung von +16 V bei. Innerhalb eines dynamischen Bereichs, in welchem das Eingangssignal Vl von +3 V bis +5 V reicht. Hegt der Ausgangsspannungsbereich zwischen + 14 V und +16 V. Mit anderen Worten: in einem Bereich C ist die gemessene Ausgangsspannung einem augenblicklichen Potential des Eingangssignal proportional. Die Ladungsverschiebekennlinie wird anhand der Größe der Signalladung erläutert, die in das CCD-Reglster 2 Inj.jiert und durch dieses hindurch verschoben wird. Im Bereich A, In welchem das Eingangsslgnalpotentia! unter +3 V liegt, wird In das Register eine LadungsgröRe Injiziert, die zur Sättigung

der jeweiligen Potentialsenken im Register 2 ausreicht. Im Bereich B, In welchem das Eingangssignalpotential über +5 V liegt, wird dem CCD-Reglster 2 eine für die Übertragung bzw. Verschiebung unzureichende Ladungsgröße aufgedrückt. Im Bereich C, in welchem das Elngangsslgnalpotentlal zwischen +3 V und +5 V liegt, wird In das Register 2 eine Signalladungsgröße injiziert, die dem Elngangssignalpotential proportional Ist.

Die Bezugsspannungsgeneratoren 7 und 8 sind auf demselben Halbleitersubstrat wie das CCD-Register 2 ausgebildet. Der Bezugsspannungsgenerator 7 ist so ausgelegt, daß er eine Spannung von z. B. +15,5 V, die etwas unter der Ausgangsspannung (+16 V) im Bereich B der Ladungsverschlebe-Kennllnie liegt, bzw. eine Spannung entsprechend der Mindestgröße der Signalladung liefert, die von der ersten Stufe des CCD-Reglsters 2 zu dessen letzter Stufe verschoben werden kann. Der Bezugsspannungsgenerator 8 erzeugt auslegungsgemäß eine Spannung vom z. B. +14,5 V, die geringfügig höher ist als die Ausgangsspannung (+14 V) Im Bereich Λ, d. h. eine Spannung entsprechend einer Ladungsgröße, die geringfügig unter der Sättigungsgröße der Ladung für jede Potentialsenke des CCD-Reglsters 2 liegt.

Wenn bei der Schaltung gemäß Fig. 1 somit die vom Ausgangsspannungs-Dctektor 36 festgestellte Ausgangsspannung V_n niedriger Ist als die Spannung V_FA (+14.5V), liefert der Vergleicher 6 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel »I«. Wenn die Ausgangsspannung V_n höher ist als die Spannung C_n (+15.5 V). liefert der Vergleicher 5 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel »!«. In beiden Fällen geht das Ausgangssignal Vs des ODER-Glieds 9 auf den hohen Pegel über. Das den logischen Pegel »1« besitzende Ausgangssignal Vs des ODER-Gliedes 9 kann zur Unterbrechung der Lieferung des Ausgangssignals Vout vom Ausgangsspannungsdetektor 3a zu seiner Nutzschaltung dann benutzt werden, wenn die Amplitude des Eingangssignals l'-au-s irgendeinem Grund einen zweckmäßigen Bereich übersteigt. Diese Ausgestaltung läßt sich In der Weise realisieren, da zwischen dem Detektor 3a und der Nutzschaltung ein elektronischer Schalter angeordnet wird, der durch das Ausgangssignal mit dem logischen Pegel »1« vom ODER-Glied 9 gesperrt wird. Die Bestimmung der Größe der durch das CCD-Register verschobenen Signalladung bzw. die Feststellung dahingehend, ob das CCD-Register im dynamischen Bereich arbeitet oder nicht, ist nicht allgemein bei einer Ladungsverschiebeschaltung der Art nötig, bei welcher die Signalladung nur In die erste Stufe des CCD-Registers eingegeben wird. Eine solche Bestimmung oder Feststellung ist jedoch von besonderer Bedeutung bei einem Transversalfilter, bei dem die Signalladung in die (einzelnen) Stufen des CCD-Registers injiziert oder eine Signalladung aus den Stufen des CCD-Registers ausgestoßen bzw. abgeleitet wird.

Fig. 3 veranschaulicht eine praktisch anwendbare Anordnung der Ladungsverschiebeschaltung gemäß Fi g. 1. Dabei ist eine n-Typ-Senke 20 für das CCD-Register auf einem p-Typ-Siliciumhalbleitersubstrat geformt. Am einen Ende der Senke 20 ist ein n*-Typ-Source Bereich 21 vorgesehen, der mit einem Taktimpuls <fo-l (0 V bis +10 V) gespeist wird. Eine in Synchronismus mit dem Taktimpuls Φί-l in die Senke 20 injizierte Ladung wird durch ein Eingangs-Tor 22 zu einem Speicher-Tor 23, das mit einer Gleichspannung l'_c (+9V) beschickt wird, übertragen bzw. verschoben, und die verschobene Ladung wird unter dem Speicher-Tor 23 vorübergehend gespeichert. Da das Eingangssignal V₁ an das Eingangs-Tor 22 angelegt wird, wird eine dem Eingangssignal V₁ proportionale Signalladung unter dem Speicher-Tor 23 /.wlschentsespelcherl. Wenn ein Abtast-Tor 23 durch einen Abtastimpuls osp (0 bis +4,5 V) geöffnet wird, wird die unter dem Tor 23 zwischengespeicherte Signalladung unter eine Übcrtragungs- bzw. Verschiebeelektrode 25 verschoben, an welcher ein Verschiebeimpuls ΦΪ (0 bis +9V) anliegt. Der Sourcebereich 21, das Eingangs-Tor 22, das Speicher-Tor 23 und das Abtast-Tor 24 bilden gemeinsam den Ladungsinjektor 1 gemäß Flg. 1. Neben der Verschiebeelektrode 25 sind aufeinanderfolgend zwei Verschiebeelektroden 26 und 27, an welche ein Verschiebeimpuls Φ2 angelegt wird, sowie zwei Verschiebeelektroden 28 und 29 ausgebildet, die mit einem Verschiebeimpuls Φ1 gespeist werden. Die durch den Ladungsinjektor In das CCD-Reglster injizierten Signalladungspakete werden unter der Steuerung der zweiphaslgen Verschiebeimpulse Φ\ und Φ2 fortlaufend unter den Verschlebe-Gates bzw. -Elektroden 25 bis 33 verschoben.

Die Senke 20 für die Ladungsverschiebung bzw. -Übertragung ist an der Ausgangsseite mittels eines p'-Typ-Kanal-Sperrkreises gegabelt. Die unter den Verschiebeelektroden 25 bis 33 verschobenen Signalladungspakete werden längs der gegabelten Kanäle der Senke 20 verzweigt. Die verzweigten Slgnalladungspakete werden an die Ausgangs-Detektoren 3a und 36 über eine n~ -Typ-Sperrschicht angelegt, die unter einer mit einer G'stchspannung V₀₀ (+6 V) gespeisten Ausgangs-Gate-Elektrode 34 geformt ist. Der Ausgangsspannungs-Detektor 3a besteht aus einem In der Senke 20 geformten erdfreien (floating) n"-Typ-Dlffusionsberelch 35, einem n*-Typ-Drainberelch 38 und elntr Rückstell-Gate-Elektrode 37, die zwischen den Bereichen 35 und 38 ausgebildet Ist und mit einem Rückstelllmpuls 0_Ri (0 bis +16V) beschickt wird. Der Ausgangsspannungs-Detektor 3b ist mit einem erdfreien Diffusionsbereich 36 und einem Drainbereich 39 versehen, welche in der Senke 20 auf beiden Selten der Gate-Elektrode 37 geformt sind. Die Drainbereiche 38 und 39 der Detektoren 3a bzw. 3b werden mit einer Gleichspannung V_DD (+16V) beaufschlagt. Die erdfreien Diffusionsbereiche 35 und 36 werden mit der Periode des Rückstellimpulses Φ_κι auf dem Pegel V_DD rückgestellt. Die Elektroden des Ladungs-Injektors 1, das Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Register 2 und die Ausgangsspannungs-Detektoren 3a und 36 sind jeweils durch eine Polysiliclumschlcht gebildet. In der Senke 20 sind unter den schmalen Elektroden 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 nach einem Ionenimplantationsvorgang Sperrschichten des n~--Typs für die Ladungsverschiebung in einer Richtung ausgebildet.

Der erdfreie Diffusionsbereich 35 Im Ausgangsspannungs-Detektor 3a ist mit einem Verstärker 41 über einen Ausgangsverstärker 40 mit Abtast- und Haltefunktion gekoppelt. Der erdfreie Diffusionsbereich 36 des Ausgangsspannungs-Detektors 3b ist über einen Ausgangsverstärker 42 mit Abtast- und Haltefunktion an den nicht-invertierenden Eingang des !Comparators 43 und den invertierenden Eingang des !Comparators 44 angeschlossen.

Gemäß F i g. 3 sind Bezugsspannungsgeneratoren 45 und 46 entsprechend den Generatoren 7 und 8 in Fig. 1 vorgesehen. Beim Bezugsspannungsgenerator 45 ist ein Sourcebereich 51, an den der Impuls <fo-l angelegt wird, in einer n~-Typ-Senke 50 auf dem p-Typ-Siliciumsubstrat geformt. Neben dem Sourcebereich 51 sind nacheinander eine Eingangs-Gate-Elektrode 52, an welche ein noch zu beschreibendes Rückkopplungssignal V_n angelegt wird, eine Speicher-Gate-Elektrode 53, an welcher die Gleich-

spannung Vc anliegt, eine mit dem Abtastimpuls osp beschickte Abtast-Gate-Elektrode 54, eine mit dem Verschiebeimpuls Φ\ beschickte Verschiebeelektrode 55 und ein mit der Gleichspannung V^- beschicktes Ausgangs-Tor (Gate-Elektrode) 56 ausgebildet. Wie die Senke 20 des CCD-Registers ist auch die Senke 50 am Ausgangstell gegabelt bzw. verzweigt. In dem gemäß Fig. 3 unteren Bereich der Senke 50 sind ein erdfreier n*-Typ-berelch 57 und ein Drainbereich 59 ausgebildet, die auf beiden Selten einer Rückstell-Gate-Elektrode 58 angeordnet sind, an welche der Rückstelllmpuls </>„, angelegt wird. Im oberen Ausgangsbereich eier Senke 50 sind zwei Rückstell-Gate-Elektroden 61 und 62, an welche der Rückstelllmpuls Φ,, angelegt wird, sowie ein erdfreier n*-Typ-Dlffuslonsberelch 60 und ein Drainbereich 63 vorgesehen, die auf beiden Selten einer Rückstell-Gate-Elektrode 63 angeordnet sind, an welche ein weiterer Rückstelllmpuls <P_W2(0bls+16 V) angelegt wird. Die Drainbereiche 59 und 64 werden mit der Gleichspannung V_DD gespeist. Dererdlreie Diffusionsbereich 57 Ist über einen Ausgangsverstärker 91 mit Abiast- und Haltefunktion mit dem Invertierenden Eingang des Komparators 43 verbunden. Der erdfreie Dlffuslonsberelch 60 Ist mit der Eingangs-Gate-Elektrode 52 über eine Gegenkopplungsschleife mit einem durch einen Oxydfilm gebildeten Kondensator 65 und einen invertierenden Verstärker 66 mit einem Verstärkungsgrad von 1 verbunden. An die Eingangs-Gate-Elektrode 52 wird ein Rückkopplungssignal V_n vom Invertierenden Verstärker bzw. Umsetzer 66 angelegt.

Der Bezugsspannungsgenerator 46 ist auf dieselbe Weise ausgebildet wie der Bezugsspannungsgenerator 45, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Beim Bezugsspannungsgenerator 46 Ist ein erdfreier Diffusionsbereich 77 mit dem nlcht-lnvertlerenden Eingang des Komparators 44 über einen Ausgangsverstärker 92 mit Abtast- und Haltefunktion gekoppelt. Ein Eingangs-Tor (Gäie-EiekUöde) 72 wird mit einem Rückkoppiiingssignal V_n von elne/n invertierenden Verstärker 86 beschickt. Bei diesen Bezugsspannungsgeneratoren 45 und 46 sind n~--Sperrschichten unter schmalen Elektroden 52, 72, 54, 74, 56, 76, 61, 81, 63 und 83 ausgebildet. Die erdfreien Diffusionsbereiche 36, 57 und 77 sind jeweils mit gleicher Große ausgebildet.

Im folgenden ist die Arbeitswelse der Bezugsspannungsgeneratoren 45 und 46 anhand des Generators 45 erläutert. Eine Ladung einer Größe, welche der Spannung eines Rückkopplungssignals V_n am Eingangs-Tor 52 proportional ist, wird vom Sourcebereich 51 unter die Spelcher-Gate-Elektrode 53 injiziert und unter dieser zwischengespeichert. Wenn das Abtast-Tor 54 öffnet, wird diese Signalladung unter die Verschiebeelektrode 55 verschoben. Unter letzterer wird die Signalladung verzweigt, um über die Sperrschichten unter dem Ausgangs-Tor 56 zu den erdfreien Diffusionsbereichen 57 und 60 geliefert zu werden. Von der diesem Diffusionsbereich 60 zugelieferten Ladung wird die Ladung einer festen Größe, die von dem Produkt des Unterschieds zwischen den Oberflächenpotentialen des Halbleitersubstrats unter den Rückstellelektroden 61 und 62 sowie der Fläche der Potentialsenke unter der Rückstellelektrode 62 abhängt, durch das Rückstell-Tor 63 und den Drainbereich 64 nach außen abgeleitet. Die Rückkopplungsschleife ist in einem solchen Zustand stabilisiert, daß die Größe der in den erdfreien Diffusionsbereich 60 injizierten Ladung der aus dem Bereich 60 abgeleiteten Ladung gleich ist. Unter dieser stabilen Bedingung setzt die zum erdfreien Diffusionsbereich 57 verschobene Ladung die Spannung dieses Bereichs 57 aui V_n.

Der Bezugsspannungsgenerator 46 Ist so angeordnet, daß die vom erdfreien Diffusionsbereich 80 abgeleitete Ladungsgröße größer Ist als diejenige des Bezugsslgnal- bzw. -Spannungsgenerators 45. Unter stabilen Bedingungen nimmt auch die Größe der zu den erdfreien Diffusionsbereichen 80 und 77 verschobenen Ladung zu. Im stabilen Zustand Ist daher die Spannung des erdfreien Diffusionsbereichs 77 mit V_F4 kleiner als V_n.

Die erdfreien Diffusionsbereiche 35 und 36 der Ausgangs-Detektoren 3σ und 3b (Flg. 3) brauchen nicht unbedingt, wie dargestellt, mit derselben Größe ausgebildet zu sein. Wenn diese Bereiche gleich groß sind, gilt

Die Fig. 4 und 5 sind In vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Schnitte durch den Bezugsspannungsgeneraior46 längs der Linie A-A' und B-B' In Fig. 3. In den Flg. 4 und 5 sind den Teilen von Flg. 3 entsprechende Teile mii ueiiscibcii Bczugszlffern wie dort bezeichnet. Dabei sind zusätzlich ein p-Typ-Slllclumsubstrat 100, ein Kanal-Sperrkreis 101 des p-Typs, n~--Typ-Sperrschichten 102 bis 106 und eine Oxydschicht 107 vorgesehen. Die dargestellten Elektroden werden durch Polyslllclumschichten gebildet. Flg. 5 veranschaulicht zusätzlich ein Schaltbild des mit dem erdfreien Dlffuslonsberelch 76 verbundenen Ausgangsverstärkers 92 mit Abtast- und Haltefunktlon. Der auf dem Halbleitersubstrat 100 Integrierte Verstärker 92 besteht aus einem Source-Folgekreis (source follower) 110 mit n-Kanal-MOS-Translstoren 111 und 112, mit einer Abtast- und Halteschaltung 113, die einen n-Kanal-MOS-Translstor 114. an den ein Abtastimpuls Φ_5Η(0 bis +16 V) angelegt wird, und einen Kondensator 115 aufweist, sowie einem Source-Folgekreis 116 mit n-Kanal-MOS-Translstoren 117 und 118. Die restlichen Ausgangsverstärker 40, 42 und 91 sind auf ähnliche Weise ausgebildet wie der eben beschriebene Ausgangsverstärker 92.

Flg. 6 veranschaulicht einen Geistersignalunterdrükker gemäß der genannten US-PS 41 27 874, der ein Anwendungsbeispiel für die Ladungsverschiebeschaltung mit Einrichtung zur Feststellung des Betrlebszustands des CCD-Reglsters gemäß der Erfindung darstellt. Bei einem Geistersignalunterdrücker vom Rückkopplungstyp gemäß Fig. 6 wird ein Video- bzw. Fernsehsignal, das ein Geistersignal enthalten kann, über eine Subtrahierstufe 121 an einen Video- bzw. Fernsehverstärker 120 angelegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 120 wird einer Kathodenstrahlröhre und zusätzlich einem Geistersignaldetektor 122 und einem Transversalfilter 123 zugeführt. Der Geistersignaldetektor 122 greift das Ge'stersignal im Videosignal zur Bildung mehrerer Bewertungsspannungen V₁ bis V_n ab. Wie Ir. der genannten US-PS im einzelnen beschrieben ist. formt das Transversalfilter 123 ein praktisch dem Geistersignal im Videosignal entsprechendes Pseudo-Geistersignal unter Heranziehung des Videosignals und der Bewertungsspannungen. Das Pseudo-Geistersigna! wird in der Subtrahierstufe 121 subtraktiv mit dem Videosignal kombiniert, um in letzterem das Geistersignal zu unterdrücken. Das Transversalfilter 123 ist so ausgelegt, daß es die beschriebene Einrichtung zur Feststellung des Ladungsverschiebezustands im Transversalfilter enthält. Das Ausgangssignal Vs des ODER-Glieds 93 gemäß Fig. 3 wird zur Ansteuerung eines elektronischen Schalters 124 zwischen dem Ausgang des Transversalfilters 123 und der Subtrahierstufe 121 benutzt. Genauer gesagt: wenn der Ladungsverschiebezustand im Transversalfilter 123

außerhalb des dynamischen Bereichs liegt, geht das Steuersignal Vs auf den hohen Zustand über, so daß der elektronische Schalter 124 durchgeschaltet bzw. geöffnet wird. Infolgedessen wird dann das Ausgangssignal des Transversal filters 123 nicht der Subtrahierstufe 121 5 zugeführt, während das Videosignal mit dem Geistersignal unmittelbar an die Kathodenstrahlröhre angekoppelt wird.

Das bei der beschriebenen Ausführungsform verwendete CCD-Register des Zwelphasen-Trelber-Typs kann 10 durch ein solches des Elnphasen-, des Dreiphasen- oder des Vlerphasen-Trelber-Typs ersetzt werden. Weiterhin kann anstelle des Ladungsverschlebe- bzw. CCD-Registers ein Eimerketten- bzw. BBD-Register verwendet werden. 15

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ladungsverschiebeschahung mit einem Ladungsverschiebekanal (2) mit zwei Ausgängen (2a, 2b). mit zwei Ausgangsdetektoren (3a, 3b; 40, 42), die mit dem ersten bzw. dem zweiten Ausgang (2a, 26) verbunden sind und Ausgangssignalladungspakete im Ladungsverschiebekanal (2) feststellen sowie aus den Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannungen (VFl, VF2) erzeugen, und mit einer Vergleichseinheit (5, 6; 43, 44), die mit dem zweiten Ausgangsdetektor (3b, 42) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgänge (2a, 26) durch eine Verzweigung des Ladungsverschiebekanals gebildet sind, daß die Vergleichseinheit (5, 6; 43, 44) außerdem mit einem ersten und einem zweiten, eine erste bzw. eine zweite Bezugsspannung (VF3. VFA) liefernden Bezugsspannungsgenerai<;r (7, 8. 45, 46) verbunden ist und daß die Vergleichseinheit (5, 6,43, 44) außerdem die den abgegriffenen Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannung (VFD des zweiten Ausgangsdetektors (36, 42) mit der ersten und der zweiten Bezugsspannung (IT3. VFA) vergleicht und dabei feststellt, ob eine durch den Ladungsverschiebekanal (2) übertragene Signalladung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt oder nicht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Vergleichseinheit ansprechender elektronischer Schalter (124) zur Unterbrechung der Lieferung eines Ausgangssignals (VFl) vom ersten Ausgangsöetektor (3a) zu einer Nutzschaltung, wenn die Größe der Signalladung außerhalb des vorgegebenen Bereichs Legt, vorgesehen ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bezugsspannungsgenerator (45, 46) einen zweiten Ladungsverschiebekanal (50, 70) mit drittem und viertem verzweigten Ausgang, eine Ladungsinjektoreinheit (51, 52, 53, 54; 71, 72, 73, 74), die auf eine an sie angelegte Spannung (Vl 1, (72) hin eine der angelegten Spannung entsprechende Signalladung in den zweiten Ladungsverschiebekanal Injiziert, MIttel (60-64; 80-84) zum Ableiten einer vorgegebenen Größe der verschobenen Signalladung zum dritten Ausgang des zweiten Ladungsverschiebekanals, Mittel. (65, 66; 85, 86) zum Rückkoppeln von jeweils einer Spannung entsprechend einer Menge der zum dritten bzw. vierten Ausgang verschobenen Signalladung zur jeweiligen Ladungsinjektoreinheit und je eine an den dritten und vierten Ausgang angeschlossene Ausgangsdetektoreinrichtung (91, 92) mit einem mit der Vergleichseinheit verbundenen Ausgang aufweist.