DE69122543T2 - Ladungsabfühlschaltung des schwebenden Diffusion Typus zur Verwendung in einer Ladungsübertragungsanordnung - Google Patents

Ladungsabfühlschaltung des schwebenden Diffusion Typus zur Verwendung in einer Ladungsübertragungsanordnung

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Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsübertragungsanordnung zur Verwendung in einem Festkörper-Bildwandler, insbesondere vom Typ mit schwebender Diffusion, zur Verwendung in einem Signalladungsabfühlschaltkreis einer Ladungsübertragungsanordnung.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Das Dokument JP-A-54 115 043 beschreibt eine Ladungsübertragungsvorrichtung, bei der Rauschen, das an dem Ausgangsanschluß aufgrund eines Taktsignals mit gegebener Phase erzeugt wird, durch kapazitives Koppeln eines Taktsignals mit entgegengesetzter Phase an dem Ausgangsanschluß gelöscht wird. Ein typisches Beispiel einer Ladungsübertragungsanordnung, die beispielsweise in einem Linien- oder Flächenbildwandler verwendet wird, umfaßt ein CCD(ladungsgekoppelte Vorrichtung)-Schieberegister, das zusammen mit einer Bildsensorzellenanordnung gebildet ist, so daß in der Bildsensorzellenanordnung gespeicherte Signalladungen auf das CCD-Schieberegister übertragen werden und dann durch das CCD-Schieberegister durch Anlegen eines Mehrphasenübertragungsimpulses an Übertragungselektroden des CCD- Registers weitergeleitet werden. Die durch das CCD- Schieberegister übertragenen Signalladungen werden von einer Ausgangsgateelektrode seriell ausgegeben, die angrenzend an eine Übertragungselektrode vorgesehen ist, die auf einem Ladungsübertragungsbereich einer Endstufe des CCD- Schieberegisters geformt ist.
  • Eine schwebende Diffusion ist angrenzend an die Ausgangsgateelektrode vorgesehen. Die schwebende Diffusion bildet eine Source eines Rücksetz-MOS-Transistors, der verwendet wird, um die schwebende Diffusion auf einen Pegel zu bringen, der dem Pegel des Drains des Rücksetz-MOS-Transistors entspricht, jedesmal, bevor die Signalladung an die schwebende Diffusion übertragen wird. Zusätzlich ist die schwebende Diffusion mit einem Eingang eines Verstärkerschaltkreises verbunden, der beispielsweise aus einem Sourcefolger gebildet wird.
  • In der oben genannten Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion zur Verwendung in einer Ladungsübertragungsanordnung wird, wenn ein Übertragungsimpuls der Übertragungselektrode der Endstufe des CCD-Schieberegisters auf einem hohen Pegel verharrt, ein Rücksetzimpuls mit einem hohen Pegel auf das Gate des Rücksetz-MOS-Transistors angelegt, um den Rücksetz-MOS-Transistor einzuschalten, so daß die Sourcespannung des Rücksetz-MOS-Transistors und damit die Spannung der schwebenden Diffusion, hier mit Vp bezeichnet, auf dasselbe Potential gebracht wird wie die Drainspannung VRD des Rücksetz-MOS-Transistors. Danach wird der Rücksetzimpuls auf einen niedrigen Pegel gebracht, um den Rücksetztransistor auszuschalten, so daß die schwebende Diffusion in einen schwebenden Zustand gebracht wird. In diesem Zustand wird der Übertragungsimpuls der Übertragungselektrode der Endstufe des CCD-Schieberegisters auf einen niedrigen Pegel gebracht, so daß die in der Übertragungselektrode der Endstufe des CCD-Schieberegisters gespeicherten Signalladungen dazu gebracht werden, durch einen unter dem Ausgangsgate gebildeten Kanal in die schwebende Diffusion zu fließen. Das führt dazu, daß in der schwebenden Diffusion durch die eingeflossenen Signalladungen eine Spannungsänderung ΔVout verursacht wird und die Spannungsänderung ΔVout eine Signalausgabe bildet.
  • Da jedoch in dem oben genannten Signalladungsabfühlschaltkreis zwischen dem Gate des Rücksetz-MOS-Transistors und der schwebenden Diffusion sich eine gekoppelte Kapazität befindet, erfährt der Pegel der schwebenden Diffusion einen Spannungsabfall ΔφR, ein sog. "Rücksetz-Durchführungs-Rauschen", wenn der Rücksetzimpuls von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel gebracht wird. In der Regel beträgt dieser durch das "Rücksetz-Durchführungs-Rauschen" verursachte Spannungsabfall ΔφR wenige 100 Millivolt, was ein beträchtlicher Wert ist im Vergleich mit einer Netttosignalausgangsspannung ΔVout, die in einem Bereich von wenigen 10 Millivolt bis zu wenigen 100 Millivolt liegt.
  • Im allgemeinen wird die Signalausgabe durch einen Abtast- Halte-Schaltkreis in einen A/D(Analog/Digital)-Wandler eingespeist. Um den Pegel der Signalausgabe an den Eingangspegel des A/D-Wandlers anzupassen, wird in diesem Fall die Signalausgabe durch einen Verstärker verstärkt. Wenn z.B. die Signalausgabe ΔVout in der Größenordnung von wenigen 10 Millivolt liegt, wird die Signalausgabe einige zehnmal verstärkt. Bei dieser Verstärkung wird das Rücksetz-Durchführungs-Rauschen ΔφR ebenfalls einige zehnmal verstärkt, so daß die Komponente des Rücksetz-Durchführungs-Rauschens ΔφR einige 10 Volt erreicht.
  • Da dem mit dem Signalladungsabfühlschaltkreis verbundenen Verstärker im allgemeinen ein breiter dynamischer Bereich und eine hervorragende Frequenzcharakteristik abverlangt werden, wird ein Verstärker, der große Signale verarbeiten kann, kostenintensiv. Das hat zur Folge, daß das Maß der Verstärkung in dem Verstärker derzeit auf einen Bereich von einigen Malen begrenzt ist. Dennoch wird in diesem Fall, wenn der Pegel der Signalausgabe im Vergleich zu einer Referenzspannung des A/D-Wandlers gering ist, ein Umwandlungsfehler größer und ein S/R(Signal/Rausch)-Verhältnis geringer. Um dieses Problem zu lösen, könnte eine Verringerung der Referenzspannung des A/D-Wandlers in Betracht gezogen werden. Dieses Verfahren ist jedoch unvorteilhaft, da die Genauigkeit des A/D-Wandlers geringer wird, mit der Folge, daß sich das S/R-Verhältnis verschlechtert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalladungsabfühlschaltung der Ladungsübertragungsanordnung bereitzustellen, mit der die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Schaltung beseitigt werden.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Signalladungsabfühlschaltung der Ladungsübertragungsanordnung vom Typ mit schwebender Diffusion bereitzustellen, die in der Lage ist, das Rücksetz-Durchführungs-Rauschen ausreichend zu unterdrücken, so daß, selbst wenn das Ausgangssignal der Ladungsübertragungsanordnung klein ist, ein Verstärkungsfaktor eines angeschlossenen Verstärkers auf einige 10 gebracht werden kann und ein ausreichend hohes S/R-Verhältnis sichergestellt werden kann.
  • Die obigen und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion zur Verwendung in einer Ladungsübertragungsanordnung erfüllt, die einen in einer Halbleiterschicht geformten Ladungsübertragungsbereich und eine Anzahl von Übertragungselektroden aufweist, die durch eine isolierende Schicht auf dem Ladungsübertragungsbereich geformt sind. Die Signalladungsabfühlschaltung umfaßt eine schwebende Diffusion, die angrenzend an eine Endstufe des Ladungsübertragungsbereichs in der Halbleiterschicht geformt ist, ein Rücksetzdrain, der getrennt von der schwebenden Diffusion in der Halbleiterschicht geformt ist und an den eine Rücksetzdrainspannung angelegt ist, ein Rücksetzgate, das über einer isolierenden Schicht auf einem Abschnitt der Halbleiterschicht zwischen der schwebenden Diffusion und dem Rücksetzdrain geformt ist, wobei die schwebende Diffusion, der Rücksetzdrain und das Rücksetzgate einen Rücksetztransistor bilden, und einen Verstärker mit einem Eingang, der so an die schwebende Diffusion angeschlossen ist, um eine in der schwebenden Diffusion auftretende Spannungsänderung zu erfassen, wobei der Verstärker eine erste Verstärkerstufe mit einem ersten MOS-Transistor aufweist, der ein an die schwebende Diffusion angeschlossenes Gate und einen an einer Hochspannung angeschlossenen Drain hat, wobei die Source des ersten MOS-Transistors an eine erste Last angeschlossen ist, so daß ein erster Sourcefolger gebildet wird, und eine zweite Verstärkerstufe, die einen an die Source des ersten MOS-Transistors angeschlossenen Eingang hat und einen an einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Ausgangsknoten, und einen Ausgangssteuerungsschaltkreis, der an den ersten MOS- Transistor angeschlossen ist und in Übereinstimmung mit einem auf das Rücksetzgate angelegten Rücksetzimpuls gesteuert wird, so daß, wenn der Rücksetztransistor ausgeschaltet ist, der erste Sourcefolger ein Signal ausgibt, das einen höheren Pegel hat als das vom ersten Sourcefolger ausgegebene, wenn der Rücksetztransistor eingeschaltet ist.
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen offenbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Endstufe eines CCD-Schieberegisters, eine dieser zugeordneten schwebenden Diffusion und einen Rücksetztransistor zeigt;
  • Fig. 2 ist ein Kurvendiagramm, in dem das Rücksetz-Durchführungs-Rauschen dargestellt ist;
  • Fig. 3 ist ein Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion für die Ladungsübertragungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 ist ein Diagramm, das den normalen Betriebsbereich der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform darstellt; und
  • Fig. 5 und 6 sind Schaltpläne einer zweiten und einer dritten Ausführungsform der Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion für die Ladungsübertragungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht gezeigt, die eine Endstufe eines CCD-Schieberegisters, eine zugeordnete schwebende Diffusion und einen Rücksetztransistor darstellt.
  • Die gezeigte Endstufe des CCD-Schieberegisters umfaßt ein Halbleitersubstrat 10, z.B. vom P-Typ, und einen Ladungsübertragungsbereich 2 vom N&supmin;-Typ, der auf dem Halbleitersubstrat 10 geformt ist. Auf diesem Übertragungsbereich 2 sind eine Anzahl von Übertragungselektroden durch eine isolierende Schicht (nicht gezeigt) geformt. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist in Fig. 1 nur die letzte der Übertragungselektroden gezeigt und mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Angrenzend an die letzte Übertragungselektrode 3 der Endstufe des CCD-Schieberegisters ist an einem Endabschnitt des Übertragungsbereichs 2 ein Ausgangsgate 4 vorgesehen. Angrenzend an den Übertragungsbereich 2 ist eine schwebende Diffusion 5 vom N&spplus;-Typ auf dem Halbleitersubstrat 10 geformt. Diese schwebende Diffusion 5 besitzt eine hohe Unreinheitskonzentration. Ferner ist angrenzend an die schwebende Diffusion 5 ein Bereich 6 vom N&supmin;-Typ auf dem Halbleitersubstrat 10 geformt, und ein Rücksetzgate 7 ist über dem Bereich 6 durch eine isolierende Schicht (nicht gezeigt) angeordnet. Zusätzlich ist angrenzend an den Bereich 6 ein Drainbereich 8 vom N&spplus;-Typ mit einer hohen Unreinheitskonzentration geformt. Dadurch wird ein CCD-Schieberegister mit einem versenkten Kanal gebildet. Zusätzlich bilden die schwebende Diffusion 5, das Rücksetzgate 7 und der Drainbereich 8 einen Rücksetz-MOS-Transistor vom Verarmungstyp. Dennoch wird dieser Rücksetz-MOS-Transistor im Anreicherungsmodus verwendet.
  • An die Übertragungselektrode 3 wird ein Übertragungstakt φ&sub1; angelegt, wie in Fig. 2 gezeigt, und das Ausgangsgate 4 wird auf eine konstante Gatespannung VOG vorgespannt. Zusätzlich wird an dem Drain 8 des Rücksetz-MOS-Transistors eine Rücksetzdrainspannung VRD angelegt, und ein Rücksetzimpuls φR wird an das Rücksetzgate 7 angelegt. Die schwebende Diffusion 5 ist mit einem Eingang eines Verstärkers (nicht in Fig. 1 gezeigt) verbunden.
  • Wenn der an die Übertragungselektrode 3 der Endstufe des CCD-Schieberegisters angelegte Übertragungsimpuls φ&sub1; auf einem hohen Pegel gehalten wird, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, der Rücksetzimpuls φR zu einem Zeitpunkt t&sub1; mit einem hohen Pegel an das Rücksetzgate 7 des Rücksetz-MOS- Transistors angelegt, um den Rücksetz-MOS-Transistor einzuschalten, so daß die Sourcespannung des Rücksetz-MOS-Transistors, nämlich die Spannung Vp der schwebenden Diffusion 5, auf den gleichen Pegel gebracht wird wie die Drainspannung VRD des Rücksetz-MOS-Transistors. Danach wird, der Rücksetzimpuls φR auf einen niedrigen Pegel gebracht, um den Rücksetztransistor zu einem Zeitpunkt t&sub2; wie in Fig. 2 gezeigt, auszuschalten, so daß die schwebende Diffusion 5 in einen schwebenden Zustand versetzt wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird in dem Zustand zu einem Zeitpunkt t&sub3; der an die Übertragungselektrode 3 der Endstufe des CCD-Schieberegisters angelegte Übertragungsimpuls φ&sub1; auf einen niedrigen Pegel gebracht, so daß die unter der Übertragungselektrode 3 der Endstufe des CCD-Schieberegisters gespeicherten Signalladungen dazu gebracht werden, durch einen unter dem Ausgangsgate 4 geformten Kanal in die schwebende Diffusion 5 zu fließen. Das hat zur Folge, daß in der schwebenden Diffusion 5 durch die einfließenden Signalladungen eine Spannungsänderung ΔVout verursacht wird und die Spannungsänderung ΔVout eine Signalausgabe bildet.
  • Da sich jedoch in der oben genannten Signalladungsabfühlschaltung zwischen dem Rücksetzgate 7 des Rücksetz-MOS- Transistors und der schwebenden Diffusion 5 eine Kopplungskapazität CR befindet, erfährt das Potential der schwebenden Diffusion 5, wenn der Rücksetzimpuls φR von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel gebracht wird, einen Spannungsabfall ΔφR, ein sog. "Rücksetz-Durchführungs-Rauschen", das bereits erläutert wurde.
  • In Fig. 3 ist ein Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ladungsübertragungsanordnung gezeigt, wobei der Schaltkreis so gestaltet ist, um den Einfluß des Rücksetz-Durchführungs-Rauschens ΔφR zu minimieren.
  • In Fig. 3 sind Elemente, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird ausgelassen. Zusätzlich ist die schwebende Diffusion in Form einer Diode 1 dargestellt, und der Rücksetz- MOS-Transistor ist in Form eines Transistors Q&sub1; dargestellt. Eine imaginäre Ladungseinfließstelle der schwebenden Diffusion wird durch das Bezugszeichen P symbolisch dargestellt.
  • Die imaginäre Ladungseinfließstelle der schwebenden Diffusion ist mit einem Gate des MOS-Transistors Q&sub2; des Anreicherungstyps verbunden, wobei jeweils dessen Drain an eine Hochspannung VOD angeschlossen und seine Source über eine durch einen MOS-Transistor Q&sub3; vom Verarmungstyp gebildete aktive Last geerdet ist, so daß ein Sourcefolger erster Stufe gebildet wird. Deshalb bildet die Source des MOS- Transistors Q&sub2; einen Ausgangsknoten des Sourcefolgers erster Stufe.
  • Die Source des MOS-Transistors Q&sub2; ist ebenfalls mit einem Gate eines weiteren MOS-Transistors Q&sub4; vom Anreicherungstyp verbunden, wobei jeweils dessen Drain an die Hochspannung VOD angeschlossen und seine Source über eine durch einen MOS-Transistor Q&sub5; gebildete aktive Last geerdet ist, so daß ein Sourcefolger zweiter Stufe gebildet wird. Die Source des MOS-Transistors Q&sub4; ist ebenfalls mit einem Ausgangsanschluß Out verbunden. Zusätzlich ist die Source des MOS- Transistors Q&sub2; auch mit einem Drain eines dritten MOS-Transistors Q&sub6; vom Anreicherungstyp verbunden, wobei jeweils dessen Gate zum Empfangen des Rücksetzimpulses φR angeschlossen und seine Source geerdet ist.
  • Anhand Fig. 4, die eine Eingabe-/Ausgabecharakteristik des Sourcefolgers erster Stufe zeigt, wird nun eine Arbeitsweise des gezeigten Schaltkreises erläutert. In Fig. 4 zeigt eine Kurve A die Beziehung zwischen einer Eingangsspannung Vp und einer Ausgangsspannung V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe, wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem niedrigen Pegel befindet und deshalb der MOS-Transistor Q&sub6; in einem ausgeschalteten Zustand ist. Andererseits zeigt eine Kurve B die Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vp und der Ausgangsspannung V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe, wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem hohen Pegel befindet und deshalb der MOS-Transistor Q&sub6; in einem eingeschalteten Zustand ist. Wenn der MOS-Transistor Q&sub6; eingeschaltet ist, setzt sich die Last für den MOS-Transistor Q&sub2; aus einem die MOS-Transistoren Q&sub3; und Q&sub6; enthaltenen Parallelschaltkreis zusammen und deshalb nimmt der Gesamtstrom zu, der durch die Last für den MOS-Transistor Q&sub2; fließt, mit der Folge, daß eine Ausgangsoffsetspannung des Sourcefolgers erster Stufe verringert wird.
  • Unter der Annahme, daß sich der Rücksetzimpuls φR auf einem hohen Pegel befindet, schließt die Eingangsspannung Vp (Spannung des Bereichs schwebender Diffusion) das Rücksetz- Durchführungs-Rauschen synchron mit dem Rücksetzimpuls φR mit ein. In der Zeit während sich der Rücksetzimpuls φR auf hohem Pegel befindet, wird der MOS-Transistor Q&sub6; eingeschaltet, so daß der Sourcefolger erster Stufe an einer Stelle 1 auf der Kurve B in Fig. 4 arbeitet. Wenn der Rücksetzimpuls φR auf einen niedrigen Pegel gebracht wird und deshalb der MOS-Transistor Q&sub6; ausgeschaltet wird, bewegt sich der Arbeitsbereich (der nicht die Komponente des Rücksetz-Durchführungs-Rauschens enthält) des Sourcefolgers erster Stufe zu einem Bereich zwischen den Stellen 2 und 3 auf der Kurve A in Fig. 4.
  • Wie oben zu sehen, verringert sich die Ausgangsoffsetspannung nur dann, wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem hohen Pegel befindet. Deshalb wird, wie in Fig. 4 gezeigt, die in der Ausgangsspannung V&sub2; auftretende Komponente des Rücksetz-Durchführungs-Rauschens ΔφR verringert im Vergleich mit der in der Eingangsspannung Vp (an der Ladungseinfließstelle P) auftretenden Komponente des Rücksetz- Durchführungs-Rauschens ΔφR.
  • In Fig. 5 ist ein Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Signalladungsabfühlschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ladungsübertragungsanordnung gezeigt.
  • In der zweiten Ausführungsform ist der in der ersten Ausführungsform vorgesehene MOS-Transistor Q&sub6; weggelassen, und ein MOS-Transistor Q&sub7; vom Verarmungstyp ist zwischen der Hochspannung VOD und dem Drain des Treiber-MOS-Transistors Q&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe angeschlossen. Das Gate des MOS-Transistors Q&sub7; ist angeschlossen, um das invertierte Signal des Rücksetzimpulses φR zu empfangen.
  • Wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem hohen Pegel befindet, das heißt, wenn sich das invertierte Signal auf einem geringen Pegel befindet, hat der MOS-Transistor Q&sub7; einen hohen Widerstand, und der aus den MOS-Transistoren Q&sub2; und Q&sub3; bestehende Sourcefolger hat eine verringerte Ausgangsoffsetspannung. Wenn sich im Gegensatz dazu der Rücksetzimpuls φR auf einem geringen Pegel befindet, das heißt, wenn sich das invertierte Signal auf einem hohen Pegel befindet, verringert sich der Widerstand des MOS-Transistors Q&sub7;, und der aus den MOS-Transistoren Q&sub2; und Q&sub3; bestehende Sourcefolger hat eine erhöhte Offsetspannung. Das hat zur Folge, daß ein ähnlicher Effekt wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden kann.
  • Fig. 6 zeigt einen Schaltkreis einer dritten Ausführungsform der Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ladungsübertragungsanordnung.
  • Diese dritte Ausführungsform umfaßt eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C und einem MOS-Transistor Q&sub8; vom Verarmungstyp, der in der Weise einer aktiven Widerstandslast geschaltet und mit dem Ausgangsknoten V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe verbunden ist. Der Kondensator C ist angeschlossen, um das invertierte Signal des Rücksetzimpulses φR zu empfangen.
  • Bei dieser Anordnung wird, wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem hohen Pegel befindet, das heißt, wenn sich das invertierte Signal auf einem niedrigen Pegel befindet, der Ausgangsknoten V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe verringert. Wenn sich der Rücksetzimpuls φR auf einem niedrigen Pegel befindet, das heißt, wenn sich das invertierte Signal auf einem hohen Pegel befindet, wird der Ausgangsknoten V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe erhöht. Das am Eingangsknoten V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe auftretende Rücksetz-Durchführungs-Rauschen wird am Ausgangsknoten V&sub2; des Sourcefolgers erster Stufe eliminiert. Das hat zur Folge, daß ein ähnlicher Effekt wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden kann.
  • Wie oben zu sehen, ist die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, am Ausgangsknoten des Sourcefolgers erster Stufe das Rücksetz-Durchführungs-Rauschen zu unterdrücken oder zu eliminieren. Dementsprechend ist es möglich, einen Verstärker zur Verstärkung der Ausgangsspannung des Sourcefolgers auf einen an den Eingangspegel des A/D- Wandlers angepaßten Pegel zu geringen Kosten zu realisieren. Zusätzlich kann das S/R-Verhältnis des Ausgangssignals der Ladungsübertragungsanordnung erheblich verbessert werden.
  • Somit wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen beschrieben. Dennoch wird vermerkt, daß sich die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die beschriebenen Aufbauarten und Details beschränkt, sondern auch Änderungen und Modifikationen im Bereich der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (5)

1. Signalladungsabfühlschaltung vom Typ mit schwebender Diffusion zur Verwendung in einer Ladungsübertragungsanordnung mit einem in einer Halbleiterschicht (10) geformten Ladungsübertragungsbereich (2) und einer Anzahl von Übertragungselektroden (3), die durch eine isolierende Schicht auf dem Ladungsübertragungsbereich (2) geformt sind, wobei die Signalladungsabfühlschaltung eine schwebende Diffusion (5) aufweist, die angrenzend an eine Endschicht des Ladungsübertragungsbereichs (2) in der Halbleiterschicht (10) geformt ist, ein Rücksetz-Drain (8), der getrennt von der schwebenden Diffusion (5) in der Halbleiterschicht (10) geformt ist und an den eine Rücksetz-Drainspannung (VRD) angelegt ist, ein Rücksetz-Gate (7), das über eine isolierende Schicht auf einem Abschnitt (6) der Halbleiterschicht (10) zwischen der schwebenden Diffusion (5) und dem Rücksetz-Drain (8) geformt ist, wobei die schwebende Diffusion (5), der Rücksetz-Anschluß (8) und das Rücksetz-Tor (7) einen Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) bilden, und einem Verstärker mit einem Ausgang (P), der so an die schwebende Diffusion (5) angeschlossen ist, um eine in der schwebenden Diffusion (5) auftretende Spannungsänderung (ΔVout) zu erfassen, wobei der Verstärker eine erste Verstärkerstufe mit einem ersten MOS-Transistor (Q&sub2;) aufweist, der ein an die schwebende Diffusion (5) angeschlossenes Gate und einen an eine Hochspannung (VOD) angeschlossenes Drain hat, wobei die Source des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) an eine erste Last (Q&sub3;) angeschlossen ist, so daß ein erster Sourcefolger gebildet wird, gekennzeichnet durch eine zweite Verstärkerstufe (Q&sub4;, Q&sub5;), die einen an die Source des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) angeschlossenen Eingang hat und einen an einen Ausgangsanschluß (Out) angeschlossenen Ausgangsknoten (V&sub2;) und einen Ausgangssteuerungsschaltkreis (Q&sub6;, Q&sub7;, Q&sub8;, C), der an den ersten MOS-Transistor (Q&sub2;) angeschlossen ist und in Übereinstimmung mit einem auf das Rücksetz-Gate (7) angelegten Rücksetz-Impuls (φR) gesteuert wird, so daß, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) ausgeschaltet ist, der erste Sourcefolger ein Signal ausgibt, das einen höheren Pegel hat als das vom ersten Sourcefolger ausgegebene, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) eingeschaltet ist.
2. Signalladungsabfühlschaltung nach Anspruch 1, bei der die zweite Verstärkerstufe einen zweiten MOS-Transistor (Q&sub4;) beinhaltet, der ein an die Source des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) angeschlossenes Gate und ein an die Hochspannung (VOD) angeschlossenes Drain hat, wobei die Source des zweiten MOS-Transistors (Q&sub4;) an eine zweite Last (Q&sub5;) angeschlossen ist, so daß ein zweiter Sourcefolger gebildet wird, so daß die Source des zweiten MOS-Transistors (Q&sub4;) an den Ausgangsanschluß (Out) angeschlossen ist.
3. Signalladungsabfühlschaltung nach Anspruch 1, bei der der Ausgangssteuerungsschaltkreis einen MOS-Transistor (Q&sub6;) beinhaltet, der einen parallel zur ersten Last (Q&sub3;) angeschlossenen Stromweg und ein Gate hat, das angeschlossen ist, um den Rücksetz-Impuls (φR) zu empfangen, so daß, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) eingeschaltet ist, der MOS- Transistor (Q&sub6;) des Ausgangssteuerungsschaltkreises eingeschaltet wird, um eine Offsetspannung des ersten Sourcefolgers zu verringern, und, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) ausgeschaltet ist, der MOS-Transistor (Q&sub6;) des Ausgangssteuerungsschaltkreises ausgeschaltet wird, um die Offsetspannung des ersten Sourcefolgers zu erhöhen.
4. Signalladungsabfühlschaltung nach Anspruch 1, bei der der Ausgangssteuerungsschaltkreis einen Verarmungs-MOS- Transistor (Q&sub7;) beinhaltet, der einen zwischen der Hochspannung (VOD) und dem Drain des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) angeschlossenen Stromweg und ein Gate hat, das angeschlossen ist, um ein invertiertes Signal ( ) des Rücksetz-Impulses (φR) zu empfangen, so daß, wenn der Rücksetz- Transistor (Q&sub1;) eingeschaltet ist, der Verarmungs-MOS-Transistor (Q&sub7;) einen erhöhten Widerstand hat, um die Sourcespannung des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) zu verringern, und, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) ausgeschaltet ist, der Verarmungs-MOS-Transistor (Q&sub7;) einen verringerten Widerstand hat, um die Sourcespannung des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) zu erhöhen.
5. Signalladungsabfühlschaltung nach Anspruch 1, bei der der Ausgangssteuerungsschaltkreis eine Reihenschaltung bestehend aus einem Kondensator (C) und einer Widerstandslast (Q&sub8;) beinhaltet, wobei die Widerstandslast (Q&sub8;) an die Source des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) angeschlossen ist und der Kondensator (C) angeschlossen ist, um ein invertiertes Signal ( ) des Rücksetz-Impulses (φR) zu empfangen, so daß, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) eingeschaltet ist, eine Sourcespannung des ersten MOS-Transistors (Q&sub2;) verringert wird, und, wenn der Rücksetz-Transistor (Q&sub1;) ausgeschaltet ist, die Sourcespannung des ersten MOS- Transistors (Q&sub2;) erhöht wird.
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