DE69020073T2 - CCD mit einer Schaltung zur Behandlung eines fundamentalen Taktsignals. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ladungsgekoppelte Einrichtung, insbesondere auf eine ladungsgekoppelte Einrichtung, wie eine CCD-Verzögerungsleitung, zuw. Erzeugen von Signalen unter Benutzung eines Grund-Taktsignals.
• CCD-Verzögerungsleitungen aus jüngster Vergangenheit enthalten aus Gründen einer einfachen Verwendbarkeit in sich zahlreiche periphere Schaltungen. Insbesondere im Falle einer Videosignal-Verarbeitung usw. wird ein Signalfrequenzband von ungefähr 5 MHz erforderlich. Dementsprechend wird eine Frequenz von 2 bis 6 fsc (color subcarrier frequency = Farbhilfsträgerfrequenz) als Treiberfrequenz für CCD-Verzögerungsleitungen benutzt.
• Um eine Taktfrequenz von 2 bis 6 fsc zu erzeugen, ist es notwendig, eine PLL- (Phase-Locked Loop-)Schaltung (= Schaltung mit phasenstarrer Schleife) zu benutzen. Dementsprechend führt eine Benutzung weiterer IC's (Integrated Circuits = integrierte Schaltkreise) zu einer Erhöhung der Kosten und zu einer erhöhten Anzahl von Teilen über alles. Im Hinblick darauf werden CCD-Verzögerungsleitungen, die eine PLL-Schaltung auf ein und demselben Chip enthalten, entwickelt (s. z. B. "New Video Signal-Processing LSI's for 8 mm VCR's", Tokuya Eukuda et al, IEEE Transactions on cornmon electronics, June 1988).
• In einer CCD-Verzögerungsleitung, die in sich eine PLL-Schaltung enthält, wird ein Takt, der eine Frequenz von fsc hat, der PLL-Schaltung als ein externes Taktsignal zugeführt, um die Verzögerungsleitung zu aktivieren. Indessen kann dieses Signal mit der fsc-Komponente in andere Schaltungen innerhalb der CCD-Verzögerungsleitung hineinstreuen. Demzufolge kann ein schädlicher Einfluß durch dieses Fehlsignal auftreten. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem eine Streuung oder ein Übersprechen eines signals der fsc-Komponente auftritt, wenn ein einfarbiges Bild überwacht werden sollte, das Signal der fsc-Konponente einem Originalsignal überlagert. Als Ergebnis wird eine solche Signalkomponente so beurteilt, als wäre sie eine Farbkomponente für das Bild auf einem Monitor, und es wird eine Farbe in dem ursprünglich einfarbigen Bild erzeugt.
• Die Druckschrift US-A-4 228 660 offenbart ein Verfahren und eine Lösung zum Kompensieren von Anderungen in der Zeitbasis eines Videosignals, das in einem Video-Magnetbandsystem wiedergegeben wird, welches eine ladungsgekoppelte Einrichtung und eine PLL-Schaltung umfaßt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte ladungsgekoppelte Einrichtung zu schaffen, die dazu bestimmt ist, eine Einstreuung eines Taktsignals, das der Einrichtung zugeführt wird, in die in der Einrichtung enthaltene Schaltungsanordnung zu verhindern.
• Eine ladungsgekoppelte Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben.
• In der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vermöge unabhängiger Stromversorgung-leitungen und/oder Erdleitungen, der Einstreuungsweg minimal gehalten.
• Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer CCD gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration der PLL-Schaltung in den Ausführungsbeispiel darstellt.
• Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren beschrieben.
• Dieses Ausführungsbeispiel ist auf das Beispiel einer CCD- Verzögerungsleitung gerichtet, die einen Aufbau aufweist, in dem ein Taktsignal fsc als ein Grund-Taktsignal von außen eingegeben wird.
• Sein Schaltungsaufbau ist in Form eines Blockschaltbilds in Fig. 1 gezeigt. Die CCD-Verzögerungsleitung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung zum Erzeugen einer Verzögerung um eine Zeile des NTSC-Systems und verwendet eine CMOS-Technologie. Uber einen Anschluß 21 wird ein durch eine Vorspannungsschaltung 7 vorzuspannendes Eingangssignal Vin einem CCD-Abschnitt 2 eingegeben, der aus einer ladungsgekoppelten Einrichtung besteht. Dieses Eingangsignal Vin wird um ungefähr 1H (horizontal) in dem CCD-Abschnitt 2 verzögert. Ein Ausgangssignal Vout, das auf diese Weise verzögert ist, wird über einen Anschluß 22 durch eine Ausgabeschaltung 6 ausgegeben. Dieses Ausgangssignal Vout wird für eine erforderliche Signalverarbeitung benutzt. Die CCD-Verzögerungsleitung ist mit einem Treiber 5 zum Treiben des CCD-Abschnitts 2 versehen. Ferner ist ein Zeitschaltsignal-Impulsgenerator 4 zum Liefern eines Treibersignals an den Treiber 5 vorgesehen. Der Zeitschaltsignal-Impulsgenerator 4 sendet außerdem einen erforderlichen Impuls an die Ausgabeschaltung 6.
• Von einer PLL-Schaltung 3 wird ein Taktsignal 4fsc einer Farbhilfsträgerfrequenz, die mit dem Faktor 4 mulipliziert ist, an den Zeitschaltsignal-Impulsgenerator 4 ausgegeben. Der PLL-Schaltung 3 wird über einen Anschluß 23 ein Taktsignal fsc (3,58 MHz), welches ein Grundtaktsignal ist, von außen eingegeben, um ein Taktsignal 4fsc, das mit dem Faktor 4 multipliziert ist, auf der Grundlage dieses Taktsignals fsc zu erzeugen?.
• Die CCD-Verzögerungsleitung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, welche einen Aufbau hat, wie er in dieser Blockschaltbild-Form gezeigt ist, ist durch eine Stromversorgungsleitung und eine Erdleitung gekennzeichnet. Insbesondere enthält die CCD-Verzögerungsleitung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei Systeme von Stromversorgungsleitungen 11 u. 13 sowie Erdleitungen 12 u. 14. Im einzelnen enthält diese CCD-Verzögerungsleitung die Stromversorgungsleitung 13 und die Erdleitung 14 ausschließlich für die PLL-Schaltung 3. Eine zweite Stromversorgungs-Spannung wird der Stromversorgungsleitung 13 ausschließlich für die PLL-Schaltung 3 über einen Anschluß 26 zugeführt. Ferner wird der Erdleitung 14 eine zweite Erdspannung aussschließlich für die PLL-Schaltung 3 über einen Anschluß 27 zugeführt. Diese Stromversorgungsleitungen 13 u.14 sind als ein Leiterbahnmuster definiert, das innerhalb der Einrichtung um den Bereich der PLL-Schaltung 3 gezogen ist, sich jedoch nicht zu anderen Schaltungsabschnitten hin erstreckt. Die Stromversorgungsleitung 11 und die Erdleitung 12 des anderen Systems sind solche für weitere Schaltungsabschnitte. Eine erste Stromversorgungs-Spannung wird der Stromversorgungs-leitung 11 über einen Anschluß 24 zugeführt, und eine erste Erdspannung wird der Erdleitung 12 über einen Anschluß 25 zugeführt. Hierbei sind die weiteren Schaltungsabschnitte der Zeitschaltsignal-Impulsgenerator 4, der Treiber 5, der CCD-Abschnitt 2, die Ausgabeschaltung 6 und die Eingangs-Vorspan-nungschaltung 7. Obgleich nicht gezeigt, sind die Stromver-sorgungsleitung 11 und die Erdleitung 12 mit betreffenden Schaltungsabschnitten verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind, wie zuvor ausgeführt, Stromversorgungsleitungen 11 u. 13 und die Erdleitungen 12 u. 14 von einer Struktur, die in einer Weise aus aus zwei Systemen besteht, daß die einen Leitungen ausschließlich für die PLL- Schaltung 3 und die anderen für weitere Schaltungsabschnitte vorgesehen sind. Demzufolge wird ein unerwünschtes Phänomen derart, daß eine Einstreuung der fsc-Komponente in ein Impulssignal zum Treiben der CCD oder in ein Abtastsignal unterdrückt wird, und es wird ein schädlicher Einfluß dahingehend, daß ein Signal durch die fsc-Komponente in der Ausgabeschaltung moduliert wird, verhindert. Ferner sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht nur die Leiterbahnmuster voneinander getrennt, sondern es sind zwei Systeme vorgesehen, um so die betreffenden enthaltenen Anschlüsse nach außen voneinander getrennt zu halten. Wie zuvor ausgeführt, kann durch die Möglichkeit, die Anschlüsse nach außen, nämlich die Anschlüsse 26 u. 27, ausschließlich für einen bestimmten Teil der Einrichtung zu benutzen, eine Einstreuung der fsc-Komponente, insbesondere in die PLL-Schaltung 3, auf einem kleineren Wert niedergehalten werden. Es sei angemerkt, daß die Stromversorgungsleitung 11 nicht notwendigerweise zum Zuführen nur einer einzigen Art von Spannung vorhanden sein muß, vielmehr zum Anlegen vieler Arten von Spannungen, z. B. 5 V u. 9 V, dienen kann.
• Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschaltbilds die Konfiguration der PLL-Schaltung der CCD-Verzögerungsleitung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Diese PLL-Schaltung enthält einen Phasenkomparator 31, einen spannungsgesteuerten Oszillator 33 und einen 1/4-Frequenzteiler 32, wobei extern ein Tiefpaßfilter 34 extern vorgesehen ist. In dieser PLL-Schaltung wird ein Signal fsc, das ein Grund-Taktsignal ist, dem Phasenkomparator 31 von außen über den Eingangsanschluß 23 zugeführt. Ein Ausgangssignal des Phasenkomparators 31 wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 33 über das Tiefpaßfilter 34 zugeführt, in dem dieses Ausgangssignal mit dem Faktor 4 multipliiziert wird. Das Signal 4fsc, das auf diese Weise von dem spannungsgesteuerten Oszillator 33 gewonnen ist, wird dem Zeitschaltsignal-Impulsgenerator 4 und außerdem dem 1/4-Frequenzteiler 32 zugeführt. In diesem 1/4-Frequenzteiler 32 wird das Signal 4fsc durch 4 dividiert, so daß es zu dem Grund-Taktsignal fsc rückgewandelt wird. Dieses Grund-Taktsignal fsc wird über den anderen Eingangsanschluß des Phasenkomparators 31 diesem eingegeben. In dieser PLL-Schaltung haben der Phasenkomparator 31 und der 1/4-Frequenzteiler 32 eine CMOS-Struktur. Das Signal fsc, welches das Grund-Taktsignal ist, wird mittels des Phasenkomparators 31 und des 1/4-Frequenzteilers 32, welche Schaltungstekle in der Figur durch gestrichelte Linien umgeben sind, verarbeitet. In der CCD-Verzögerungsleitung gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Stromversorgungsleitung 13 und die Erdleitung 14, die unabhängig von weiteren Schaltungsabschnitten sind, ausschließlich für den Phasenkomparator 31 und den 1/4-Frequenzteiler 32 benutzt. Wie zuvor ausgeführt, wild durch die Möglichkeit, daß die Stromversorgungsleitung 13 und die Erdleitung 14 ausschließlich für den Phasenkomparator 31 und den 1/4-Frequenzteiler 32, welche das Signal fsc verarbeiten, vorzusehen sind, eine Überlagerung des Ausgangssignals Vout durch das Signal fsc der Farbhilfsträgerfrequenz unterdrückt. Dementsprechend wird ein um 1H verzögertes Signal erzeugt, das eine kleine Störsignalkomponente hat. In Falle einer Ausführung auf einem Chip des Tiefpapfilters 34 können eine Stromversorgungsleitung und eine Erdleitung für das Tiefpaßfilter 34 durch Verlängerung der Stromversorgungsleitung und der Erdleitung, die für den Phasenkomparator 31 und den 1/4-Frequenzteiler 32 benutzt werden, gebildet sein.
• Es sei angemerkt, daß obwohl die PLL-Schaltung 3 in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel von einer Vierfach-Frequenzstruktur ist, diese nicht auf eine derartige Struktur beschränkt ist, und daher Frequenzteiler, die ein Verhältnis der Frequenzteilung größer 1/2 haben, benutzt werden können. Ferner kann die vorliegende Erfindung, obwohl eine Erläuterung in Verbindung mit dem Beispiel der CCD-Verzögerungsleitung in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gegeben wurde, auch auf ein CCD-Bildaufnahmeelernent angewendet werden, das seine periphere Schaltungsanordnung mit auf demselben Chip enthält. Zusätzlich kann, obwohl eine Anordnung dergestalt vorgesehen ist, daß gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sowohl die Stromversorgungsleibung als auch die Erdleitung unabhängig benutzt werden können, eine Anordnung derart vorgesehen sein, daß nur eine von diesen ausschließlich für einen bestimmten Teil der Schaltgung benutzt werden kann.

Claims (3)

1. Ladungsgekoppelte Einrichtung, die umfaßt:

ein Halbleiter-Substrat,

eine Frequenzmultiplizierer-Schaltung (3), die auf dem Substrat augebildet ist und eine PLL- (phase-locked loop-) Schaltung (31, 33, 34) enthält, welche Frequenzmultiplizierer-Schaltung ein erstes Taktsignal (fsc) von einem externen Eingangsanschluß (23) empfängt und ein zweites Taktsignal (4fsc) ausgibt, das eine Frequenz hat, welche ein Vielfaches der Frequenz des ersten Taktsignals ist,

einen ladungsgekoppelten Einrichtungsabschnitt (2), der auf dem Substrat ausgebildet ist, welcher ladungsgekoppelte Einrichtungsabschnitt als Treiberferquenz die Frequenz des zweiten Taktsignals hat,

dadurch gekennzeichnet, daß die ladungsgekoppelte Einrichtung ferner umfaßt:

eine erste Stromversorgungsleitung (11) und/oder eine erste Erdleitung (12), die auf dem Substrat ausgebildet sind und mit einem ersten externen Stromversorgungsanschluß (24) und/oder einem ersten externen Erdanschluß (25) zur Stromversorgung aller Schaltungen der ladungsgekoppelten Einrichtung mit Ausnahme der Frequenzmultiplizierer-Schaltung verbunden sind,

eine zweite Stromversorgungsleitung (13) und/oder eine zweite Erdleitung (14), die auf dem Substrat ausgebildet sind und mit einem zweiten externen Stromversorgungsanschluß (26) und/oder einem zweiten externen Erdanschluß (27) zur ausschließlichen Stromversorgung der Frequenzmultiplizierer- Schaltung verbunden sind.

2. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der ladungsgekoppelte Einrichtungsabschnitt (2) einen Eingangsanschluß (21) und einen Ausgangsanschluß (22) hat und ein Signal, das über den Eingangsanschluß eingegeben ist, über den Ausgangsanschluß (22) mit einer Verzögerung ausgegeben wird.

3. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach Anspruch 2, bei der das erste Taktsignal (fsc) ein Farbhilfsträger eines Fernsehsignals ist.