DE4133601C2

DE4133601C2 - Integrator

Info

Publication number: DE4133601C2
Application number: DE4133601A
Authority: DE
Inventors: Chikaho Ikeda
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: DE4133601A1; JPH04168876A; US5168153A; JPH0679346B2; GB9121460D0; GB2250116A; GB2250116B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Integrator, der an einen Stromaufnehmer anpaßbar ist, wie beispielsweise ein Sensor mit einem Stromausgang, insbesondere eine Bildle seeinrichtung, die den Integrator verwendet.

Konventionell kann eine Bildleseeinheit, die als Bildleser zum Lesen eines Bildes aus einem Orginaldokument in einem Fernkopierer beispielsweise verwendet wird, durch einen ein fachen Schaltkreis, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, dargestellt werden. Wie in Fig. 8 gezeigt wird, beleuch tet lichtenthaltende Bildinformation des Originals eine Foto zelle 51, die aus einer Konstantstromquelle 81 besteht, die gemäß der Menge des Lichtes arbeitet, und einer Fotodiode 82, wobei beide parallel zueinander geschaltet sind. Die Fo tozelle 51 entlädt eine Menge der Ladung, die von der Menge des einfallenden Lichtes abhängt. Die Spannung, die an der Fotodioden-Kapazität 82 erzeugt wird, wird mittels eines Puf fers 83 abgenommen. Die so abgenommenen Spannungen werden mittels eines Multiplexers in zeitlich sequentielle Daten des Bildsignals gebracht.

Diese Bildleseeinrichtung leidet an dem Problem, daß die Lei tungen von den Fotozellen 51 zu den Puffern 83 kapazitiv ge koppelt sind, so daß keine exakten Bilddaten vorhanden sind.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Versuch, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, unternommen. Wie in Fig. 5 gezeigt wird, ist ein Ende jeder Fotozelle 51 mit der gemeinsamen Leitung 53 verbunden. Der Strom, der durch die gemeinsame Leitung fließt, wird mit Hilfe eines Integrators 1 in eine Spannung konvertiert. Mit dieser Näherung kann die kapazitive Kopplung erfolgreich reduziert werden.

Dennoch impliziert diese Näherung mit einem Basis-Integrator 200, wie er in Fig. 9 gezeigt ist, folgendes Problem: In einem negativen Rückkopplungsabschnitt des Integrators 200 ist ein Analogschalter 202, der mit einem CMOS-Element zur Rücksetzung der integrierenden Kapazität 201 ausgestattet ist, vorgesehen. Die Menge der Ladung, die durch einen Trei berpuls vom Analogschalter 202 verursacht wird, beträgt unge fähr 10 pC. Die Menge der Ladung, die von der Fotodiode, die den Sensor 100 bildet und mit dem Integrator 200 gekoppelt ist, beträgt 0,1 pC pro Pixel, wenn sie unter Normalbedingun gen verwendet wird. Demgemäß bestehen die meisten der Ausgangssignale des Integrators 200 fast alle aus dem Rau schen vom Analogschalter 202. Zusätzlich tendiert der Operationsverstärker 203 zu Oszillationen, wenn der Analog schalter 202 zur Rückstellung der Integrationskapazität 202 sich in einem geschlossenen Zustand befindet. Um dies zu ver hindern, muß die Antwortgeschwindigkeit des Operationsver stärkers 203 beträchtlich erniedrigt werden.

Die Verlustladung vom Analogschalter 202 kann durch Redu zierung der Fläche des MOS-Elements reduziert werden. Dennoch wird der Ein-Widerstand des MOS-Elements erhöht, wenn die Fläche reduziert wird. Mit dem erhöhten Ein-Widerstand wird eine lange Zeit zum Rücksetzen der integrierenden Kapazität 201 benötigt. Dieses verhält sich als ein negativer Faktor in der Hochgeschwindigkeits-Operation der Einrichtung. Durch Vorsehen des Analogschalters 201 als ein aktives Element in dem ersten Zustand des Schaltkreises wird möglicherweise das Rauschen, das durch den Schalter selbst verursacht wird, ver stärkt.

Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wurde ein Schalt kreis, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, entwickelt und prak tisch angewendet. In diesem Schaltkreis folgt der Integrator 200 einem Strom-Spannungs-Konverter 300, der einen Opera tionsverstärker 301 und einen negativen Rückkopplungswider stand 302 aufweist. Der Schaltkreis wandelt einen Eingangs strom (Sensorstrom) aufgrund einer winzigen Menge der Ladung, die von dem Sensor 100 entladen wurde, in eine Spannung mit Hilfe eines Strom-Spannungs-Konverters 300 um. In dem so auf gebauten Schaltkreis hat der Strom-Spannungs-Konverter 300 theoretisch eine niedrige Ausgangsimpedanz. Wird der Wert des Widerstandes 400, der zwischen dem Strom-Spannungs-Konverter 300 und dem Integrator 200 liegt, angemessen variiert, kann der Strom, der mehrfach größer ist als der Strom vom Sensor 100, zum nachfolgenden Integrator 200 geführt werden. Als eine Konsequenz dessen kann die Verlustladung von der Logik des Analogschalters 202 verhältnismäßig reduziert werden.

Der oben beschriebene Strom-Spannungs-Konverter 300 verwendet einen Widerstand 302 für die negative Rückkopplung. Wenn ein kapazitives Element, wie beispielsweise der Sensor 100, mit einem Sensorausgangskondensator 101 direkt mit dem Strom- Spannungs-Konverter 300 gekoppelt ist, eilt die Phase der Spannung nach, so daß der Strom-Spannungs-Konverter oszillie ren wird. Um die Oszillationen zu unterdrücken, muß ein Wi derstand 500 zwischen dem Sensor 100 und dem Strom-Spannungs- Konverter 300 geschaltet werden. Dementsprechend wird die Le segeschwindigkeit des Schaltkreises durch einen CR-Tiefpaß filter mit dem Sensorausgangskondensator 101 und dem Wider stand 500 limitiert.

Die Antwortgeschwindigkeit des Strom-Spannungs-Konverters 300 bei operationsweise mit hoher Geschwindigkeit wird durch die Durchsatzrate des Operationsverstärkers 301 bestimmt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 301 kommt dem Eingangsstrom (Sensorstrom) nicht nach.

Es existiert ein Problem, das beiden Schaltkreisen der Fig. 9 und 10 gemeinsam anhaftet. Dieses Problem rührt von der Tatsa che her, daß die Ein/Aus-Geschwindigkeit des Analogschalters 201 niedrig ist, d. h. 10 bis 100 nsec. Die niedrige Schaltge schwindigkeit verbraucht übermäßige Zeit in der Hochgeschwin digkeits-Arbeitsweise und führt möglicherweise zu Fehlern.

Aus der gattungsfremden US 43 07 453 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Korrigieren von Fehlern bei einer chromatographischen Analyse bekannt, in dem zwei Funktionen elektrisch integriert und aufgesummiert werden. Die Integration wird in einem Integrator durchgeführt, der einen Kondensator und einen Widerstand aufweist, die beide parallel zueinander in einer negativen Rückkopplungsschleife eines Operationsverstärkers geschaltet sind.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Zustände getätigt. Daher liegt die Aufgabe zugrunde, einen Integrator bereitzustellen, der einen winzigen Strom in einer Hochgeschwindigkeits- Bildleseoperation aufnimmt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Integrator einen ersten Schaltkreis, der einen integrierenden Kondensator und einen Rückkopplungswiderstand aufweist, wobei beide parallel zueinander in einer negativen Rückkopplungsschleife des ersten Schaltkreises geschaltet sind; und einen zweiten Schaltkreis, der mit einer Ausgangsseite des ersten Schaltkreises zur Kompensation eines Verluststromes durch den Rückkopplungswiderstand verbunden ist.

Der erste Schaltkreis arbeitet als ein Integrator bei hohen Frequenzen und als ein Strom-Spannungs-Konverter bei niedri gen Frequenzen. Ferner kompensiert der zweite Schaltkreis den Verluststrom durch den Rückkopplungswiderstand, um damit einen Wert zu erzeugen, der kennzeichnend für das Resultat der Integration des Eingangsstromes ist.

Im nun folgenden wird anhand von Zeichnungen die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltdiagramm, das einen Integra tor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung zeigt;

Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm, das die Kon stantstromquelle, die in dem Schaltkreis von Fig. 1 verwendet wird, zeigt;

Fig. 3 ein spezifischeres Schaltdiagramm der Konstantstromquelle aus Fig. 2;

Fig. 4 ein einfaches gleichwertiges Schaltdiagramm, das den Integrator der Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 ein Schaltdiagramm, das eine Bildlese einrichtung zeigt, die einen Integrator verwendet;

Fig. 6 und 7 Schaltdiagramme, die andere Bei spiele des ersten Schaltkreises der Fig. 1 zeigen;

Fig. 8 ein einfaches Schaltdiagramm, das eine konventionelle Bildleseeinrichtung zeigt; und

Fig. 9 und 10 gleichwertige Schaltdiagramme, die konventio nelle Integratoren zeigen.

In Fig. 1 ist ein Integrator 1 gemäß eines Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung gezeigt, der einen ersten Schaltkreis 2 und einen zweiten Schaltkreis 3 beinhaltet. Der erste Schaltkreis 2 arbeitet als ein Integrator bei hohen Frequenzen und als ein Strom-Spannungs-Konverter bei niedri gen Frequenzen. Der erste Schaltkreis 2 beinhaltet einen Operationsverstärker 21, dessen Rückkopplungsschaltkreis aus einem parallelen Schaltkreis mit einem Integrationskondensa tor 22 und einem Rückkopplungswiderstand 23 besteht. Der Operationsverstärker 21 ist an seinem nicht invertierenden Eingang geerdet und an seinem invertierenden Eingang mit einem Sensor 100 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein JFET für den Eingangsteil des Operationsverstärkers 21 verwendet, um die Erzeugung eines Stromrauschens zu ver meiden.

Der zweite Schaltkreis 3 beinhaltet ein Paar Kondensatoren 31 und 32, deren erste Enden mit dem Ausgang des ersten Schalt kreises 2 verbunden sind, ein Paar Konstantstromquellen 33 und 34, die zwischen den zweiten Enden der Kondensatoren 31 und 32 und dem Ausgang des ersten Schaltkreises 2 geschaltet sind, und ein Paar Rückstellschalter 35 und 36, die ent sprechend zu den Kondensatoren 31 und 32 geschaltet sind. Die Ausgänge T_out werden entsprechend an den zweiten Enden der Kondensatoren 31 und 32 gebildet. Der Kondensator 31, die Konstantstromquelle 33 und der Rückstellschalter 35 bilden einen ersten Kompensationsschaltkreis. Der Kondensator 32, die Konstantstromquelle 34 und der Rückstellschalter 36 bil den einen zweiten Kompensationsschaltkreis. Somit werden der Integrator und die zwei Kompensationsschaltkreise abgezweigt vom Ausgang des ersten Schaltkreises 2.

Ein gleichwertiger Schaltkreis der Konstantstromquellen 33 und 34 ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 wird ein Strom I′, der im wesentlichen proportional dem Ausgang der Spannung V (Ausgangsspannung des ersten Schaltkreises 2) ausgegeben. Insbesondere, wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist die Konstant stromquelle aus zwei NPN-Transistoren T₁ und T₂ und einem Wi derstand R′ aufgebaut. Der Aufbau ist passend für die mono lithische Integration des Schaltkreises. Die Konstantstrom quelle beruht auf einer Kaskadenverbindung, so daß der Emit ter des Transistors T₂ und der Kollektor des Transistors T₁ miteinander verbunden sind und daß die Basis des Transistors T₂ auf ein festes Potential gelegt ist, um eine Entartung der Frequenzcharakteristik zu vermeiden. In der so konstruierten Konstantstromquelle ist die Spannung zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors T₁ das Ergebnis der Subtraktion einer Offset-Spannung (ungefähr 0,6 V) von der Spannung E, wobei die angelegte Spannung an die Basis des Transistors T₁ (V⁻ + E) ist. Der Strom I′ fließt durch den Kollektor-Emit ter-Pfad des Transistors T₁. Der Strom I′ ist der Quotient zwischen der Spannung (E - 0,6 V) durch den elektrischen Widerstand des Widerstands R′. Der Strom I′ ist im wesentli chen proportional zur Spannung E.

Der Zusammenhang zwischen dem Ausgangsstrom und der Ausgangs spannung des so aufgebauten Integrators wird nun mit Bezug auf die Fig. 4 näher beschrieben. In dieser Figur bezeichnet I einen Sensorstrom, der durch den Sensor 100 fließt; V eine Ausgangsspannung des ersten Schaltkreises 2; C die Kapazität des Integrationskondensators 22; R den Widerstand des Rück kopplungswiderstands 23; C′ die Kapazität jeder einzelnen Kondensatoren 31 und 32 im zweiten Schaltkreis; und V_out die Ausgangsspannung des zweiten Schaltkreises 3. Diesem Schalt kreis genügen folgende Gleichungen:

V = (1/C) ∫ (I - V/R)dt

V_out = (1/C) ∫ Idt - (1/CR) ∫ Vdt + (1/C′) ∫ I′dt

Um in den o.g. Gleichungen die Ausgangsspannung V_out gleich dem Resultat der Integration des Eingangsstromes I zu machen, muß die Summe des zweiten und dritten Terms Null sein. Die Konstantstromquelle erzeugt den Strom I′, der im wesentlichen proportional zur Eingangsspannung V ist. Entsprechend ist, wenn der innere Widerstand der Konstantstromquelle R′ ist

V/CR = I′/C′ = V/C′R′
CR = C′R′,
V_out = (1/C) ∫ Idt.

Diese Gleichung zeigt, daß die Ausgangsspannung V_out gleich dem Resultat der Integration des Eingangsstromes I ist. Die ses beinhaltet, daß der Schaltkreis als ein perfekter Inte grator betrieben werden kann.

In dem so aufgebauten Integrator 1 wird der integrierende Kondensator 22 durch den Rückkopplungswiderstand 23 entladen. Somit besteht keinerlei Notwendigkeit für einen Analogschal ter 202, der ein Rauschen verursacht, das unausweichlich für den konventionellen Integrator, der in Fig. 9 gezeigt wird, ist. Ferner, da der integrierende Kondensator 202 in der Rückkopplungsschleife enthalten ist, wenn ein kapazitives Element wie der Sensor 100 mit dem Eingangsende des Integra tors verbunden ist, kann keine Phasenverzögerung eintreten. Deshalb besteht auch keine Notwendigkeit für den Widerstand 500 Oszillationen zu verhindern, die unausweichlich für den konventionellen Integrator sind, der in Fig. 10 gezeigt ist.

Ferner ist der diesem Ausführungsbeispiel gemäße Integrator frei von dem Problem des konventionellen Systems, daß der CR, als ein Produkt aus Widerstand 500 und Sensor-Ausgangska pazität 101, die Bildauslesegeschwindigkeit langsam macht. Zusätzlich wird keine hohe Durchgangsrate gefordert, weil die Integration bei hohen Frequenzen ausgeführt wird.

In dem zweiten Schaltkreis 3 werden die ersten Enden der Kon densatoren 31 und 32 durch das Ausgangssignal des ersten Schaltkreises 2 gespeist. Die Konstantstromquellen 33 und 34, die mit den zweiten Enden der Kondensatoren 31 und 32 verbun den sind, kompensieren eine Verlustkomponente, die durch den Rückkopplungswiderstand 23 hervorgerufen wird. Das Signal, das repräsentativ für das Ergebnis der Integration des Ein gangsstromes I ist, erscheint an den Ausgangsenden. Nachdem die Integration vollendet ist, werden die Kondensatoren 31 und 32 durch die Rückstellschalter 35 und 36 zurückgesetzt, so daß die darin zurückgelassene Ladung perfekt entladen wird. Danach startet der Integrator die Integrationsoperation von vorne. Da die Integrationsoperation und die Rück stellungsoperation abwechselnd durch das Paar der kompensie renden Schaltkreise ausgeführt wird, ist der zweite Schalt kreis 3 stets auf den Integrationsmodus gesetzt, ohne jede Verlustzeit. Theoretisch kann die Lesegeschwindigkeit bis zu der Frequenz erhöht werden, die durch eine Zeitperiode von dem Augenblick an, da die Rückstellschalter 35 und 36 die zweiten Ende der Kondensatoren 31 und 32 an Erde gelegt ha ben, bis zu dem Augenblick, da die Schalter wieder abschal ten, bestimmt wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Paar der Kompensa tionsschaltkreise in dem zweiten Schaltkreis 3 abwechselnd betrieben. Wenn eine Hochgeschwindigkeit-Operation nicht gefordert ist, kann ein einfacher Kompensationsschaltkreis verwendet werden, der aus einem Kondensator, einer Konstant stromquelle und einem Rückstellschalter besteht.

Die Bildleseeinrichtung kann durch die Verbindung des Sensors 100 mit dem Eingangsende des Integrators 1 aufgebaut werden. Der Sensor 100 kann mit einer Dünnfilm-Struktur aufgebaut werden, so daß eine Halbleiterschicht aus amorphem Silizium aus zwei übereinanderliegenden Elektroden besteht, d. h. eine Metallelektrode und eine transparente Elektrode. Der Sensor 100 kann elektrisch durch einen gleichwertigen Schaltkreis wiedergegeben werden, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. In Fig. 5 besteht jede Fotozelle 51 aus einer Fotodiode PD und einer Blockier-Diode BD, die gegeneinander geschaltet sind. Eine Vielzahl der Fotozellen werden Seite an Seite aufgereiht, um eine lineare Sensoranordnung zu bilden. Die Anoden dieser Blockier-Dioden BD sind mit den Enden des Schieberegisters 52 verbunden. Die Anoden der Fotodiode PD sind mit der gemeinsa men Elektrode 53 verbunden, die ebenfalls mit dem Integrator 1 (genauer, dem invertierenden Eingangsende des Operations verstärkers 21) verbunden ist.

Die Arbeitsweise der so aufgebauten Bildleseeinrichtung wird nun näher beschrieben. Das Schieberegister 52 gibt sukzessiv ein Signal auf die Blockier-Dioden BD der Fotodioden 51 der linearen Sensoranordnung und lädt die Fotodioden PD, die ent gegengesetzt geschaltet sind, auf. Während eines Abtastzyklus werden die Fotozellen PD mit Licht beleuchtet und erzeugen eine Ladungsmenge gemäß der Menge des beleuchtenden Lichtes. Danach gibt das Schieberegister 52 sukzessiv einen Leseimpuls an die Sensoranordnung ab, womit wiederum die Fotodioden PD mit der Ladungsmenge, die gleich der Entladungsmenge ist, aufgeladen. Ein Sensorstrom I, der zu der Zeit der Wiederauf lade-Operation hervorgerufen wird, fließt durch die gemein same Elektrode 53 zu dem Integrator 1. Durch die Integration dieses Stromes werden Spannungssignale, die von den entspre chenden Fotodioden PD erzeugt werden, zeit-sequentiell aufge nommen.

Wenn die Eingangskapazität des Integrators 1 (Eingangs-Gat ter-Kapazität des JFET an dem Eingangsteil des Operationsver stärkers 21) ungefähr gleich der Sensorausgangskapazität 101 gesetzt ist, kann die Erzeugung von zufälligem Rauschen mini miert werden.

Fig. 6 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine andere Ausfüh rungsform des ersten Schaltkreises wiedergibt. Der erste Schaltkreis, der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ver wendet wird und einen Operationsverstärker 21 verwendet, weist folgende Probleme auf: Es ist schwierig, die winzige Ladung des Sensors auf eine notwendige Spannung zu verstär ken. Die Kapazität des Integrationskondensators 22 ist unge fähr 0,1 pF, d. h. kleiner als die interne Kapazität und Lei tungskapazität des IC. Diese Umstände machen das Schaltungs design schwierig. Der erste Schaltkreis der Fig. 6 löst diese Probleme.

In Fig. 6 ist der erste Schaltkreis 2, der in der Vorstufe des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 plaziert ist, aufgebaut durch einen perfekten Integrator 61, der einen Integrations kondensator 62 in seinem negativen Rückkopplungsteil, einen nicht invertierenden Verstärker 63 zur Verstärkung des Aus gangssignals des perfekten Integrators 61 und einen Rückkopp lungswiderstand 64 zwischen der Ausgangsseite des nicht in vertierenden Verstärkers 63 und der Eingangsseite des perfek ten Integrators 61 geschaltet ist, aufweist. Unter einem perfekten Integrator wird hier ein solcher verstanden, der in seinem Rückkopplungsteil nur einen Integrationskondensator (entsprechend dem Integrator 61 in der Fig. 6) aufweist, während ein nicht perfekter Integrator zusätzlich zu dem Integrationskondensator in dem Rückkopplungsteil einen zu dem Integrationskondensator parallel geschalteten Widerstand aufweist (entsprechend dem ersten Schaltkreis 2 der Fig. 1), durch den eine Stromkomponente fließt. Die Spannung geteilt durch die Widerstände 65 und 66 wird auf das Eingangsende des nicht invertierenden Verstärkers 63 gegeben. Der Rückkopplungswiderstand 64 verursacht die Entladung des Kon densators 62 über den Ausgang des nicht invertierenden Ver stärkers 63. Eine derartige Konstruktion des ersten Schalt kreises gestattet die Anwendung von bipolaren Elementen, da die Impedanz durch Gegenseitigkeit des nicht invertierenden Verstärkers 63 reduziert ist. Entsprechend können alle Ele mente (inklusive die Analogschalter) bipolare Elemente sein, mit Ausnahme des JFET des perfekten Integrators 61, die die monolithische Fabrikation des Integrators 1 erleichtern.

Wenn beispielsweise für den vorliegenden ersten Schaltkreis die Verstärkung des nicht invertierenden Verstärkers 63 hun dert Mal ist, ist die Kapazität des integrierenden Kondensa tors 62 10 pF (= 0,1 pF×100) für die Integrationsoperation gleich der des Schaltkreises, der in Fig. 1 gezeigt ist. Ebenso bei niedrigen Frequenzen, oder in dem Strom-Zu-Span nung konvertierenden Modus wird der Offset des Verstärkers nicht verstärkt.

Dennoch muß in dem ersten Schaltkreis der Widerstand des Rückkopplungswiderstands 64 auch 100 Mal so groß wie der Rückkopplungswiderstand 23 sein. Wenn der Sensor mit dem Eingangsende des ersten Schaltkreises verbunden ist, erzeugt der Sensorausgangskondensator 101 eine Phasenverzögerung, die möglicherweise den Integrator dazu bringt, zu oszillieren.

In Fig. 7 ist ein weiteres Beispiel des ersten Schaltkreises gezeigt, welches die Probleme des ersten Schaltkreises der Fig. 6 löst und ist gleichzeitig zweckmäßig für die Verbin dung mit einem Sensor, der eine große Sensorausgangs-Kapazi tät 101 hat.

Im vorliegenden ersten Schaltkreis ist eine Serienschaltung von Widerständen 67 und 68 mit dem Ausgangsende des nicht in vertierenden Verstärkers 63 verbunden. Ein Ende des Wider stands 68 ist geerdet. Der Knoten zwischen den Widerständen 67 und 68 ist mit dem Rückkopplungswiderstand 64 verbunden. Die verbleibende Konstruktion des ersten Schaltkreises ist die gleiche wie jene des ersten Schaltkreises der Fig. 6.

Wenn im vorliegenden so konstruierten ersten Schaltkreis die elektrischen Widerstände der Widerstände 67 und 68 so ausge sucht sind, daß sie dem Verhältnis 9:1 genügen, kann die Spannung, die an dem Rückkopplungswiderstand 64 liegt, 1/10 Mal so hoch wie die Ausgangsspannung sein und konsequenter weise kann der elektrische Widerstand des Rückkopplungswider stands 64 um 1/10 reduziert werden, verglichen mit dem in Fig. 6. Dementsprechend wird, wenn das kapazitive Element (Sensor) mit dem Eingangsende des Integrators verbunden ist, die Oszillation wegen der Phasenverzögerung nicht in Erschei nung treten, ebenso wie die gedämpften Schwingungen und das Überschwingen.

In jeden der obenerwähnten Integratoren ist in dem paral lelen Schaltkreis ein integrierender Kondensator 22 (62) und ein Rückkopplungswiderstand 23 (64) in der Rückkopplungs schleife enthalten. Der erste Schaltkreis 2 mit einer derar tigen Rückkopplungsschleife operiert als ein Integrator bei hohen Frequenzen und als ein Strom-Spannungs-Konverter bei tiefen Frequenzen. Der zweite Schaltkreis 3 kompensiert den Verluststrom durch den Rückkopplungswiderstand 23 (64). Ent sprechend erzeugt der Integrator einen Wert, der repräsenta tiv für das Ergebnis der Integration des Eingangsstromes (Sensorstrom) ist. In der Umwandlung der winzigen Ladung in die Spannung ist eine hohe S/N-Ausführung sichergestellt.

Die Bildleseeinrichtung, die den Integrator beinhaltet, der den Sensor an seinem Eingangsende aufweist, erzeugt ein Aus gangs-Bildsignal mit hoher Tonreproduktion.

In der oben beschriebenen Bildleseeinrichtung ist der verwen dete Sensor versehen mit einer Dünnfilm-Struktur, die aus amorphem Silizium erstellt wurde. Der Integrator der vorlie genden Erfindung kann mit anderen Typen eines Sensors gekop pelt werden, wie beispielsweise einem MOS-Bildsensors, der MOS-Schalter zum Schalten der Ströme der Fotodioden aufweist, einen CdS-Sensor basierend auf Fotoleitfähigkeit und einem a- Si-Sensor. Wenn der Integrator mit jedem dieser Sensoren ge koppelt wird, wird der Kopiereffekt und die Linearität der Ausführungen verbessert.

Der Integrator der vorliegenden Erfindung kann ein hohes S/N- Verhältnis bei der Umwandlung der winzigen Ladungssignale in eine Spannung gewährleisten. Entsprechend kann der Integrator als Miniatur-Strom-Detektor verwendet werden.

Da die Bildleseeinrichtung einen hohen S/N-Verhältnis-Inte grator verwendet, kann die Einrichtung ein Bildsignal mit ho her Ton-Reproduktion erzeugen und kann ebenfalls Bilddaten mit hoher Geschwindigkeit aufnehmen.

Claims

1. Integrator mit

- einem ersten Schaltkreis (2), der einen integrierenden Kondensator (22, 62) und einen Rückkopplungswiderstand (23, 64) aufweist, wobei beide parallel zueinander in einer negativen Rückkopplungsschleife des ersten Schaltkreises (2) geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
- der Integrator einen zweiten Schaltkreis (3) aufweist, der mit einer Ausgangsseite des ersten Schaltkreises (2) zur Kompensation eines Verluststroms durch den Rückkopplungswiderstand (23, 64) verbunden ist.

2. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltkreis (2) ein Verstärker ist, dessen Rückkopplungsteil einen Parallelschaltkreis mit einem integrierenden Kondensator (22) und dem Rückkopplungswiderstand (23) aufweist.

3. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltkreis (2) aufweist:

- einen ersten Verstärker, dessen Rückkopplungsteil den integrierenden Kondensator (62) beinhaltet;
- einen zweiten Verstärker (63) zur Verstärkung einer Aus gangsspannung des ersten Verstärkers; und
- einen Rückkopplungswiderstand (64), der zwischen einer Ausgangsseite des zweiten Verstärkers und einer Eingangsseite des ersten Verstärkers geschaltet ist.

4. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kompensationsschaltkreise (3) parallel zum Ausgang des ersten Schaltkreises (2) geschaltet sind und abwechselnd arbeiten.

5. Integrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltkreis (3) beinhaltet:

- einen Kondensator (31, 32) dessen eines Ende mit dem Ausgang des ersten Schaltkreises verbunden ist und dessen anderes Ende als Ausgangs-Terminal T_out verwendet wird;
- einer Konstantstromquelle (33, 34), die mit dem anderen Ende des Kondensators (31, 32) verbunden ist, um einen Strom zu erzeugen, der im wesentlichen proportional zur Ausgangsspannung des ersten Schaltkreises (2) ist; und
- einem Reset-Schalter (35, 36), der mit dem anderen Ende des Kondensators (31, 32) verbunden ist.

6. Integrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Bildleseeinrichtung mit einem Sensor (100) mit einem Stromausgang verwendet wird.