FR2604820A1 - Dispositif a couplage de charge comportant un moyen particulier de detection de charge - Google Patents
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Abstract
UN DISPOSITIF A COUPLAGE DE CHARGE EMPLOI DES CIRCUITS DE MAINTIEN DE CRETE 30, 32 POUR DETECTER LES CHARGES ELECTRIQUES TRANSFEREES VIA DES REGISTRES AFIN DE FACILITER LA COMMANDE AUTOMATIQUE DE LA POLARISATION D'ENTREE. LES CIRCUITS DE MAINTIEN DE CRETE SONT RESPECTIVEMENT CONNECTES A DEUX REGISTRES DE REFERENCE 14, 16 QUI SONT CONCUS DE FACON QUE L'UN D'EUX POSSEDE UNE VALEUR NOMINALE MAXIMALE DONNEE DE CHARGE A TRANSFERER, ET L'AUTRE REGISTRE EST CONCU POUR TRANSFERER UNE CHARGE ELECTRIQUE CONSTITUANT UNE FRACTION DONNEE DE LA VALEUR NOMINALE DE CHARGE MAXIMALE DU PREMIER REGISTRE. LES CIRCUITS DE MAINTIEN DE CRETE MAINTIENNENT LES VALEURS DE CRETE DES SIGNAUX DE SORTIE DES REGISTRES DE REFERENCE, LESQUELS SIGNAUX SONT DELIVRES A UN COMPARATEUR QUI ASSURE LA COMMANDE PAR REACTION DE LA POLARISATION D'ENTREE DE L'UN DES REGISTRES. CETTE POLARISATION AINSI AJUSTEE EST EGALEMENT APPLIQUEE A L'ENTREE DE POLARISATION D'UN REGISTRE DE SIGNAL 12 QUI EST DESTINE A TRANSFERER UNE CHARGE ELECTRIQUE D'ENTREE.
Description
La présente invention concerne de façon générale un dis-
positif à couplage de charge (ci-après appelé "CCD"). Plus spécia-
lement, l'invention concerne un CCD ayant un dispositif particulier
d'ajustement ou de commande automatique de sa polarisation d'entrée.
Plus spécialement, L'invention concerne un CCD ayant un dispositif particulier de détection de charge améliore permettant de commander
automatiquement la polarisation d'entrée.
Récemment, l'utilisation de lignes de retard à CCD a connu une large utilisation dans les postes de télévision et appareils analogues comme moyens d'appliquer des retards. Lorsqu'elles sont employées dans des postes de télévision, les lignes de retard à CCD sont utilisées pour l'application de retards à des signaux analogiques, par exemple des signaux vidéo. Une charge de polarisation d'entrée continue est appliquée en commun à une section d'entrée à laquelle sont appliqués des signaux d'entrée destinés à la ligne de retard à CCD. Dans la technique antérieure, cette polarisation d'entrée
est fournie par une commande d'amplitude externe d'une certaine sorte.
Cette commande externe est ajustée de façon à appliquer une charge de polarisation ayant un niveau prédéterminé à la section d'entrée du CCD. Dans cette structure classique, le niveau de polarisation
d'entrée tend à fluctuer en raison de variations de la caracté-
ristique de température de la section d'entrée. De plus, des diffi-
cultés apparaissent en ce qui concerne l'ajustement précis de la charge de polarisation d'entrée par l'intermrédiaire de la commande
d'amplitude externe.
Par exemplele brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 139 784
décrit un circuit d'entrée à CCD qui est en mesure d'ajuster la pola-
risation d'entrée continue destinée à un registre de signal à CCD en faisant fonction de lignes de retard à CCD. On réalise une commande en réaction de la polarisation d'entrée continue en comparant la charge électrique transférée via un registre de référence avec un
signal de référence constant émanant d'une source de tension de réfé-
rence. Toutefois, la difficulté mentionnée ci-dessus peut se rencon-
trer même avec cette structure, puisqu 'un ajustement de la tension de référence émanant de la source de tension de référence sera encore
nécessaire. En outre, il peut se révéler difficile d'ajuster la ten-
tion de référence en correspondance précise avec les variations des
propriétés du registre de référence du fait de l'influence des varia-
tions de température et d'autres variations analogues. Pour surmonter l'inconvénient ci-dessus mentionné que l'on rencontre dans la technique antérieure, il a été proposé des CCD qui se distinguent par un ajustement ou une commande automatique de la polarisation d'entrée. Par exemple, un semblable type de CDD a été décrit dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique
déposée le 6 décembre 1984 sous le n 678 829 par la demanderesse.
Celle-ci a également fait l'objet d'un brevet Européen portant le
numéro de première publication 01 47 697, publié le 10 juillet 1985.
Un CCD analogue offrant une commande automatique de la tension de polarisation a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique
n 4 625 322, délivré le 25 novembre 1986. Ces deux CDD antérieure-
ment proposés sont dotés d'une source de tension de référence qui produit un signal de référence destiné à être comparé avec la charge électrique transférée via un registre de référence. La polarisation
d'entrée appliquée au registre de référence fait l'objet d'une com-
mande de réaction sur la base de la différence entre la charge trans-
férée via le registre de référence et la valeur du signal de réfé-
rence. Les conditions de fonctionnement de la source de tension de référence sont prévues pour adapter celles du registre de référence de façon que la valeur du signal de référence varie en fonction des conditions de fonctionnement du registre de référence. La source de tension de référence comprend un autre registre de référence réglé sur une fraction donnée de la valeur nominale de charge maximale du registre de référence. La section d'entrée du registre de référence est couplée à la section d'entrée d'un registre de signal à CCD de manière à appliquer sensiblement la même polarisation à ce dernier
que celle appliquée au premier.
Ces CCD proposés par la technique antérieure se sont révélés en mesure de fournir une structure d'entrée pour dispositif à couplage de charge qui s'est montrée apte à ajuster automatiquement la charge de poLarisation d'entrée de ceLui-ci. Avec Les CDD ci-dessus
mentionnés possédant un dispositif particuLier d'ajustement auto-
matique de la charge de polarisation d'entrée, une structure d'entrée des CDD peut éliminer l'influence des variations de température sur la polarisation d'entrée. Alors que les CDD de la technique antérieure cidessus
mentionnés qui sont dotés de moyens particuliers d'ajustement auto-
matique de la polarisation d'entrée ont été avantageusement employés
dans Les divers domaines, ils présentent toujours un inconvénient.
Ainsi, il est utilisé un circuit d'échantillonnage et de maintien comme circuit détecteur de charge, ce qui tend à superposer au
signal de réaction une impulsion de synchronisation servant à syn-
chroniser l'échantillonnage et le maintien.
C'est dcnc un but de l'invention de fournir un CDD amélioré possédant un dispositif particulier d'ajustement automatique de la polarisation d'entrée qui évite de superposer un bruit au signal de
réaction commandant la polarisation d'entrée.
Pour réaliser le but de l'invention, ainsi que d'autres buts, un dispositif à couplage de charge selon l'invention emploie
des circuits de maintien de crête pour détecter les charges élec-
triques transférées via des registres de référence afin de faciliter la commande automatique de polarisation d'entrée. Les circuits de maintien de crête sont respectivement connectés à une paire de registres de référence qui sont ainsi conçus que l'un des registres de référence présente une valeur nominale maximale donnée et l'autre registre de référence est conçu pour transférer une charge électrique correspondant à une fractiondDnnée de la valeur nominale de charge maximale du registre mentionné en premier. Les circuits de maintien de crête maintiennent les valeurs de crête des signaux de sortie
des registres de référence à destination d'un comparateur qui com-
mande par réaction la polarisation d'entrée de l'un des registres.
Cette polarisation ainsi ajustée est également appliquée à la pola-
risation d'entrée d'un registre de signal oui est conçu pour trans-
férer la charge électrique d'entrée.
Selon un aspect de l'invention, un dispositif à couplage de charge comprend un registre de signal servant à transférer des charges électriques d'entrée, le registre de signal ayant une section d'entrée, un premier registre de référence possédant sensiblement La
même structure et La même capacité de manipulation de charge à trans-
férer que la section d'entrée du registre de signal, le premier registre de référence possédant une première section de sortie, un deuxième registre de référence ayant sensibLement la même structure que Le premier registre de référence et étant doté d'une capacité de manipulation de charge à transférer qui est étalonnée sur une valeur nominale donnée relativement à la manipulation de la charge du premier registre de référence, le deuxième registre de référence
ayant une deuxième section de sortie, un premier circuit de main-
tien de crête connecté à la première section de sortie du premier registre de référence afin"de maintenir la valeur de crête de la charge transférée via le premier registre de référence, un deuxième circuit de maintien de crête connecté à la deuxième section de sortie du deuxième registre de référence afin de maintenir la valeur de crête de la charge transférée via le deuxième registre de référence, et un moyen permettant d'obtenir une polarisation d'entrée continue destinée à la section d'entrée du registre de signal sur la base des valeurs de crête maintenues par les premier et deuxième circuits de
maintien de crête.
Le dispositif à couplage de charge ci-dessus présenté peut être un dispositif à couplage de charge du type amplificateur à grille flottante qui possède des sections de sortie des premier et deuxième registres de référence comprenant une grille flottante afin de délivrer des signaux de sortie correspondant aux charges respectivement transférées vias les canaux de transfert des premier et deuxième registres de référence. Le dispositif à couplage de charge peut comporter en outre un moyen permettant de former des puits de potentiel dans les canaux de transfert des premier et deuxième registres et en aval de la grille flottante, les puits de
potentiel étant plus profonds qu'en amont de la grille flottante.
Dans une structure pratique et préférée, le moyen permettant de former un puit de potentiel en aval de la grille flottante comprend un moyen servant à élever le niveau des impulsions de transfert qui sont appliquées aux électrodes de transfert des premier et deuxième registres de référence et à les appliquer à la section des premier et deuxième registres de référence correspondants en aval de la
grille flottante.
Selon un autre aspect de l'invention, un dispositif à
couplage de charge comprend un registre de signal servant à trans-
férer une charge électrique d'entrée, le registre de signal ayant une section d'entrée, un premier registre de référence possédant une section d'entrée ayant sensiblement la même structure que ladite
section d'entrée du registre de signal, le premier registre de réfé-
rence transférant la charge électrique de sa section d'entrée à sa section de sortie et possédant une valeur nominale de charge maximale
donnée, un circuit de réaction connecté au premier registre de réfé-
rence de façon à recevoir une tension électrique correspondant sen-
siblement à la charge électrique transférée via le premier registre de référence, le circuit de réaction comportant un deuxième registre de référence servant à transférer une charge électrique qui est une fraction donnée de la valeur nominale de charge maximale du premier registre de référence et qui peut varier en fonction des conditions ambiantes relatives au premier registre de référence, un premier et un deuxième circuit de maintien de crête servant à maintenir les valeurs de crête des charges électriques transférées via les premier et deuxième registres de référence, et un comparateur recevant les valeurs de crête maintenues par les premier et deuxième circuits de maintien de crête afin d'obtenir un signal de réaction et de l'appliquer au registre de référence pour commander par réaction la polarisation appliquée au premier registre de référence et, ainsi, maintenir la charge électrique à une valeur accordée à la fraction donnée de la valeur nominale de charge maximale du premier registre de référence, et un moyen permettant de coupler le registre de signal au premier registre de référence afin de positionner la polarisation
d'entrée continue du registre de signal sur une polarisation sensi-
blement identique à celle du premier registre de référence.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un circuit de positionnement de la tension de référence destiné à un dispositif à couplage de charge principal, le dispositif à couplage de charge principal comportant une première électrode d'entrée, plusieurs électrodes de grille et une première électrode de sortie, toutes ces électrodes, à savoir la première électrode d'entrée, les électrodes de grille et la première électrode de sortie, étant formées sur un unique substrat semiconducteur, la première électrode d'entrée recevant un signal de courant alternatif et une première tension de polarisation continue, chacune des électrodes de grille recevant une tension d'impulsion, une charge électrique ne dépassant la charge électrique transférable maximale étant transférée de la première électrode d'entrée à la première électrode de sortie via un canal formé sous les électrodes de grille, la première électrode de sortie produit une tension de signal qui correspondant à la charge électrique transférée, le circuit depositionnement, ou fixation, de la tension de polarisation comprenant:
un premier dispositif à couplage de charge auxiliaire com-
portant une deuxième électrode d'entrée et une deuxième électrode de sortie formées chacune sur le substrat semiconducteur, la deuxième électrode d'entrée recevant une deuxième tension de polarisation continue, une charge électrique constituant une première fraction donnée de la charge transférable maximale du dispositif à couplage de charge principal étant détectée par la deuxième électrode de sortie, le premier dispositif à couplage de charge auxiliaire produisant une première tension de sortie qui correspondant à la charge électrique constituant la première fraction donnée de la charge transférable maximale du dispositif à couplage de charge principal; un premier circuit de maintien de crête connecté au premier dispositif à couplage de charge auxiliaire et recevant la première tension de sortie en provenance du premier dispositif à couplage de charge auxiliaire, afin de maintenir la valeur de crête de la première
tension de sortie dans Le but de produire une première tension con-
tinue;
un deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire com-
portant une troisième électrode d'entrée et une troisième électrode de sortie, formées chacune sur le substrat semiconducteur, Latroisième électrode d'entrée recevant une troisième tension de polarisation continue, la troisième électrode sortie produisant une deuxième
tension de sortie qui est fonction de la troisième tension de pola-
risation continue; un deuxième circuit de maintien de crête connecté au deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire et recevant la deuxième tension de sortie en provenance du deuxième dispositif à co. uplage de charge auxiliaire, afin de maintenir la valeur de crête de la deuxième tension de sortie dans le but de produire une deuxième tension continue; un circuit de comparaison connecté aux premier et deuxième
circuits de maintien de crête et recevant la première tension con-
tinue issue du premier circuit de maintien de crête et la deuxième tension continue issue du deuxième circuit de maintien de crête afin de comparer les première et deuxième tensions continues dans le but de produire un signal de détection lorsque la deuxième tension continue est différente de la première tension continue,
le signal de détection étant délivré au deuxième dispositif à cou-
plage de charge auxiliaire afin de faire varier la tension de pola-
risation d'entrée de manière que la deuxième tension continue devienne sensiblement égale à la première tension continue; et un moyen d'alimentation en tension de polarisation connecté
entre la troisième électrode d'entrée du deuxième dispositif à cou-
plage de charge auxiliaire et la première électrode d'entrée du
dispositif à couplage de charge principal afin de délivrer la troi-
sième polarisation continue de la troisième électrode d'entrée au dispositif à couplage de charge principal dans le but d'utiliser
la troisième tension de polarisation continue comme première pola-
risation continue de la première électrode d'entrée.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de
l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses carac-
téristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:
- la figure 1 est un schéma de principe du mode de réali-
sation préféré du CCD comportant un dispositif particulier d'ajuste-
ment automatique de la polarisation d'entrée selon l'invetion; et - la figure 2 est une représentation simplifiée montrant la structure détaillée du mode de réalisation préféré du CCD selon l'invention. On se reporte maintenant aux dessins, et en particulier à la figure 1. On va discuter ci-après l'idée générale du mode de réalisation préféré du CCD selon l'invention. Le mode de réalisation préféré du CCD comporte trois registres, à savoir un registre de signal 12, un première registre de référence 14 et un deuxième
registre de référence 16. Les premier et deuxième registres de réfé-
rence 14 et 16 coopèrent de façon à ajuster automatiquement la pola-
risation d'entrée du registre de signal 12. L'entrée du registre
de signal 12 est connectée à une source de signal 18 via un conden-
sateur 20 et un circuit de verrouillage d'entrée 22. Le circuit de verrouillage 22 comprend un amplificateur différentiel 24 dont une entrée d'inversion 26 est connectée à la ligne de signal 28 reliant
la sortie du condensateur 20 et l'entrée du registre de signal 12.
D'autre part, les sorties des premier et deuxième registres de référence 14 et 16 sont connectées à des circuits de maintien de crête 30 et 32 qui maintiennent la crête du signal de sortie de
charge transférée provenant des registres respectivement correspon-
dant. Les circuits de maintien de crête 30 et 32 coopèrent respecti-
vement avec des condensateurs de maintien de crête 34 et 36. Le signal de sortie du circuit de maintien de crête 30 est connecté à une entrée d'inversion 38 d'un amplificateur différentiel 40. D'autre part, la sortie du circuit de maintien de crête 32 est connectée à une entrée de non-inversion 42 de l'amplificateur différentiel 40. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 40 est connecté à une entrée de noninversion 44 de l'amplificateur différentiel 24 du circuit de verrouillage d'entrée 22 et à l'entrée du premier registre de référence 14. Un filtre passe-bas 46, qui comprend une résistance 48 et un condensateur 50, s'interpose entre la sortie de l'amplificateur différentiel 40 et l'entrée du première registre de référence 14. Le filtre passe-bas 46 sert à former une polarisation d'entrée directe pour le registre de signal 12. La polarisation d'entrée directe, qui est le signal de sortie du filtre passe-bas 46, est ainsi également appliquée à l'entrée de non-inversion 44 de l'amplificateur différentiel 24 du circuit de verrouillage d'entrée
22 au titre de la tension de référence servant à ajuster la pola-
risation d'entrée du registre de signal 12.
Comme on peut le voir sur la figure 1, l'entrée du deuxième registre de référence 16 est connectée à une source d'alimentation électrique 52 qui est étalonnée de façon à maintenir la région de source du deuxième registre de référence 16 saturée par la charge
électrique appliquée, ce qui maintient son plein potentiel de por-
teur de charge.
Pour faciliter l'ajustement automatique de la polarisation d'entrée du registre de signal à un niveau voulu prédéterminé, le premier registre de référence 14 possède sensiblement la même largeur de canal W1 que le registre 12 et une longueur de canal prédéterminée Q1 qui peut être plus courte que la longueur de canal Q0 du registre de signal. Le deuxième registre de référence 16 possède sensiblement
la même longueur de canal Q1 que le premier registre de référence.
La section terminale d'entrée 16a du deuxième registre de référence 16 est dotée d'une largeur de canal W2 présentant une relation donnée avec celle de la section terminale d'entrée 14a du premier registre
de référence 14. La relation des largeurs de canal W1 et W2 des sec-
tions terminales d'entrée 14a et 16a des premier et deuxième regis-
tres 14 et 16 est déterminée de façon à être en mrapport avec le niveau de la polarisation d'entrée voulue et en rapport avec le taux de l'intervalle à dynamique du registre de signal. Par exemple, lorsque la section terminale d'entrée 16a du deuxième registre de référence 16 possède une largeur de canal W2 qui n'est que la moitié de celle du premier registre de référence 14 et que la section terminale de sortie 16b du deuxième registre de référence 16 possède la même
largeur de canal W1 que les deux autres registres 12 et 14, la pola-
risation d'entrée peut être fixée à la moitié de la valeur nominale de la charge maximale du premier registre de référence. Ainsi, la polarisation d'entrée peut être automatiquement ajustée de façon à être maintenue à la moitié de la valeur nominale de charge maximale
du premier registre.
La figure 2 montre la structure détaillée du mode de réa-
lisation préféré du CDD selon l'invention en terme de ligne de retard à CDD, employant un dispositif à canaux enterrés à deux
phases comportant des électrodes de grille à n canaux à deux niveaux.
Le système de CDD possède un substrat 10 de silicium de type P commun au registre de signal (de retard à CDD) 12, au premier registre de référence 14 et au deuxième registre de référence 16. Dans le mode de réalisation préféré, comme cela est représenté sur la figure 1, le registre de signal 12 possède une largeur de canal W1 et un nombre voulu de grilles. Le premier registre de référence 14 possède sensiblement la même largeur de canal W1 que le registre de signal 12 et une longueur de canal prédéterminée 21. Le deuxième registre de référence 16 possède sensiblement la même longueur de canal 1
que le premier registre de référence 14. La section terminale d'en-
trée 16a du deuxième registre de référence 16 possède une largeur de canal W2 qui n'est que la moitié de celle du premier registre de référence 14, et une longueur de canal prédéterminée 2. La section terminale de sortie 16b du deuxième registre de référence 16 possède la même largeur de canal W1 que les deux autres registres 12 et 14, et une longueur de canal prédéterminée 3' Les sections terminales d'entrée et de sortie 16a et 16b du deuxième registre
de référence 16 sont réunies par une section 16c de largeur variable.
Les canaux 12a, 14a et 16a des registres 12, 14 et 16 sont des rubans de silicium dopé de type N pris en sandwich entre le substrat 52 de silicium de type P et une couche isolante 54 de dixoyde de silicium. Il faut noter que, bien qu'il ait été illustré un système de CDD particulier pour faciliter la discusion de l'invention de manière détaillée, l'invention peut être employée dans divers types de systèmes de CDD; par exemple, comme cela est bien connu, les CCD peuvent être du type à canaux de surface ou à canaux enterrés et peuvent être excités par l'un quelconque de plusieurs schémas de déphasage des signaux de commande. Il faut également noter que d'autres structures d'électrodes, par exemple à une seule couche ou à trois couches, peuvent être employées, et que des électrodes de
métal et de silicium polycristallin peuvent être employées.
Le registre de signal 12 possède une région de source 56 qui comprend une diffusion N du substrat 52 de silicium de type P. Le registre de signal 12 possède égaLement une première et une deuxième électrode de griLLe en silicium poLycristallin 58 et 60 qui ont été déposées sur la couche isolante 54 et sont mutuellement isolées par une couche isolante intermédiaire 62 en dioxyde de
silicium. A l'électrode de grille 58, il est appliqué un F2D5.
D'autre part, à l'électrode de grille 60, il est appliqué une charge
de 5 V. Le registre de signal 12 possède également plusieurs élec-
trodes de premier niveau 64 et 68 et plusieurs électrodes de deuxième niveau 66 et 70 qui sont toutes faites de silicium polycristallin
et sont mutuellement isolées par des couches 62 de SiO2. Aux élec-
trodes 64 et 66, il est appliqué une impulsion d'horloge q2' D'autre
part, aux électrodes 68 et 70, il est appliqué une impulsion d'hor-
loge Q1 ' Les première et deuxième électrodes de grille d'entrée
58 et 60 s'étendent sur le canal 12a du premier registre de réfé-
rence 14 de façon qu'elles servent également d'électrodes de grille d'entrée pour ce dernier. Les électrodes de premier et de deuxième niveau 64, 66, 68 et 70 s'étendent à la fois sur le premier registre de référence 14 et sur le deuxième registre de référence 16 afin de faire fonction, par paires, pour chacun, d'électrodes d'étages de décalage. Le premier registre de référence 14 possède une région de
source 72 qui est analogue à celle du registre de signal 12 et com-
prend une diffusion N dans le substrat 52 de silicium de type P. Le premier registre de référence 14 possède également une grille ++ flottante N 74 et une région de diffusion N faisant fonction de région de drain à précharge 76. Le premier registre de référence 14 possède également des électrode de transfert 78, 80, 82 et 84 qui sont constituées de silicium polycristallin et sont déposées sur l'isolant de SiO2 52. Les électrodes de transfert 78 et 82 sont formées comme électrodes de deuxième niveau et sont respectivement connectéesaux condensateurs Cb et Ca. Les condensateurs Cb et Ca sont connectés de façon à recevoir les impulsions de transfert 2 et 1 D'autre part, les condensateurs Cb et Ca sont également connectés à
la source de tension de charge afin de recevoir 2,8 V et 5 V de ten-
sions de charge. A L'aide de ces tensions de charge, les condensa-
teurs Cb et Ca se chargent. Du fait du niveau de charge des conden-
sateurs Cb et Ca, les niveaux des impulsions d'horloge c2 et 1 s'élèvent. De même, les électrodes de transfert 80 et 84 sont des électrodes de premier niveau et sont connectées de façon à recevoir les impulsions d'horloge de niveau relevé via les condensateurs Cb et Ca. Ainsi, les électrodes de transfert 78, 80, 82 et 84 reçoivent des impulsions de transfert d'un niveau plus élevé que celles appliquées aux électrodes de transfert 64, 66, 68 et 70. Ceci amène la formation d'un puit de potentiel plus profond en aval de la grille
flottante 78.
Le deuxième registre de référence 16 possède également une région de source 86 comprenant une région de diffusion N+ dans le
substrat 52 de silicium de type P. La région de source 86 est géomé-
triquement identique aux régions de source du registre de signal 12 et du premier registre de référence 14. Le deuxième registre de référence 16 possède également une grille flottante N 88 qui est identique à la grille 74 du premier registre de référence 14. Une région de drain à précharge 90 du deuxième registre de référence 16, analogue à la région 76, est également prévue sensiblement de la même manière que dans le premier registre de référence 14. Les électrodes de transfert de premier niveau et de deuxième niveau 64,
66, 68 et 70 sont également formés sur le deuxième registre de réfé-
rence 16, en commun avec le premier registre de référence 14. Le deuxième registre de référence 16 possède également les électrodes de transfert 78, 80, 82 et 84, en commun avec le premier registre
de référence 14. Les grilles flottantes 74 et 88 des premier et deuxième registres de
référence 14 et 16 sont respectivement connectées aux circuits de maintien de crête 30 et 32 afin de former, en combinaison, des systèmes de détection de charge transférée du type amplificateur
à grille flottante.
Ce système de détection de charge transférée du type ampli-
ficateur à grille flottante s'utilise avantageusement en raison de La tension plus faible demandée pour l'cbtension d'une charge sur La griLLe flottante 70, par comparaison avec ce qui est demandé
dans le système de détection de charge transférée du type amplifi-
cateur à diffusion flottante. Ainsi, tandis que Le système de détec-
tion de charge transférée du type amplificateur à diffusion flot- tante demande deux sources d'énergie électrique, l'une ayant 9 V et l'autre ayant 5 V par exemple, Le type amplificateur à grille flottante peut fonctionner avec une seule source d'énergie électrique,
par exemple 5V. Dans le cas du système de détection de charge trans-
férée du type amplificateur à grille flottante, il est nécessaire de former un puits de potentiel plus profond en aval de la griLLe flottante 70 qu'en amont de celle-ci. Pour former le puit de potentiel plus profond, il faut une tension plus élevée. Ceci est clairement un avantage se dégradant en inconvénient dans un amplificateur à grille flottante. Pour surmonter l'inconvénient ci-dessus mentionné, le mode de réalisation représenté utilise les condensateurs Ca et
Cb. Ces condensateurs Ca et Cb sont conçus pour recevoir les impul-
sions de transfert 1 et q2 et pour relever la tension des impulsions de transfert appliquées aux grilles de transfert 78, 80, 82 et 84 afin de rendre le puits de potentiel plus profond que cela n'était fixé ci-dessus dans le but de réussir à obtenir le transfert de la charge via les canaux 14a et 16a des premier et deuxième registres
de référence 14 et 16.
Le circuit de maintien de crête 30 comprend un circuit à émetteur suiveur 92, un transistor à effet de champ MOS (ou MOSFET) 94, et un condensateur de maintien de crête 96. De la même façon, le circuit de maintien de crête 32 comprend un circuit à émetteur suiveur 98, un MOSFET 100, et un condensateur de maintien de crête 102. Avec la structure ci-dessus indiquée, des circuits de maintien de crête sont en mesure de détecter le transfert de la charge via les premier et deuxième registres de référence 14 et 16. Ces circuits de maintien de crête 30 et 32 délivrent donc en sortie la valeur de crête
de la charge transférée à l'amplificateur différentiel 40. L'ampli-
ficateur différentiel 40 fournit donc le niveau de charge ajusté à l'amplificateur différentiel 24 du circuit de verrouillage d'entrée 22 via le filtre passe-bas 46 pour faire fonction de polarisation
d'entrée continue du registre de signal.
Le fonctionnement pratique de l'ajustement automatique de La polarisation d'entrée est sensibLement identique à celui décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 678 829 du 6 décembre 1984, cédé à la demanderesse. Ceci a également fait l'objet d'un brevet Européen portant le numéro de première publication 01 47 697 et publié le 10 juillet-1985. On pourra se reporter à ces
deux documents en cas de besoin.
Il faut noter que, par comparaison avec la technique anté-
rieure, l'invention se révèle avantageuse en ce qui concerne les
points suivants.
Tout d'abord, puisque les circuits de maintien de crête sont utilisés pour détecter la charge transférée via les premier et deuxième registre de référence, la structure de circuit des systèmes de détection de charge transférée peut en être notablement simplifiée. De plus, puisque le circuit de maintien de crête employé selon l'invention ne demande pas une impulsion de synchronisation
pour l'échantillonnage et le maintien, le bruit produit par l'impul-
sion de synchronisation de d'échantillonnage et de maintien ne se superposera jamais aux signaux de sortie des systèmes de détection
de charge transférée.
De plus, selon le mode de réalisation présenté, puisque l'impulsion de transfert servant au transfert de la charge via les canaux des premier et deuxième registres de référence peut être utilisée pour obtenir une charge sur les grilles flottantes, on peut appliquer L'ajustement automatique de la polarisation d'entrée dans
les CCD du type amplificateur à grille flottante.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,
à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à
titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses
variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (12)
1. Dispositif à couplage de charge caractérisé en ce qu'iL comprend: un registre de signal (12) servant à transférer des charges électriques d'entrée, ledit registre de signal possédant une section d'entrée;
un premier registre de référence (14) possédant sensible-
ment la même structure et la même capacité de manipulation de charge à transférer que ladite section d'entrée du registre de signal, ledit premier registre de référence possédant une première section de sortie;
un deuxième registre de référence (16) possédant sensi-
blement la même structure que le premier registre de référence et étant doté d'une capacité de manipulation de charge à transférer
qui est réglée sur une valeur nominale donnée par rapport à la capa-
cité de manipulation de charge du premier registre de référence, le deuxième registre de référence possédant une deuxième section de sortie; un premier circuit de maintien de crête (30) connecté à ladite première section desortie dudit premier registre de référence afin de maintenir la valeur de crête de la charge transférée via le premier registre de référence; un deuxième circuit de maintien de crête (32) connecté à la deuxième section de sortie du deuxième registre de référence afin de maintenir la valeur de crête de la charge transférée via le deuxième registre de référence; et un moyen permettant d'obtenir une polarisation d'entrée continue pour ladite section d'entrée du registre de signal sur la base desdites valeurs crête maintenues par lesdits premier et deuxième
circuits de maintien de crête.
2. Dispositif à couplage de charge selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sections de sortie des premier et deuxième registres de référence comprennent des grilles flottantes servant à fournir des signaux de sortie correspondant aux charges respectivement transférées via les canaux de transfert desdits premier
et deuxième registres de référence.
3. Dispositif à couplage de charge seLon la revendication 2, caractérisé en ce qu'iL comprend en outre un moyen permettant de former des puits de potentiel dans lesdits canaux de transfert desdits premier et deuxième registres et en aval de ladite grille flottante, lesdits puits de potentiel étant plus profonds qu'en amont de ladite
grille flottante.
4. Dispositif à couplage de charge selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen servant à former des puits de potentiel en aval de ladite grille flottante comprend un moyen permettant d'élever le niveau des impulsions de transfert qui sont appliquées aux électrodes de transfert des premier et deuxième registres de référence et de les appliquer à la section des premier et deuxième
registres de référence correspondants en aval de ladite grille flot-
tante.
5. Dispositif à couplage de charge caractérisé en ce qu'il comprend: un registre de signal (12) servant à transferer une charge électrique d'entrée, le registre de signal possédant une section d'entrée; un premier registre de référence d4) possédant une section d'entrée ayant sensiblement la même structure que la section d'entrée
dudit registre de signal, le premier registre de référence trans-
férant la charge électrique de sa section d'entrée à sa section de sortie et ayant une valeur nominale donnée de charge maximale; un circuit de réaction connecté audit premier registre de référence afin de recevoir une tension électrique correspondant sensiblement à la charge électrique transférée via ledit premier registre de référence, ledit circuit de réaction comportant un deuxième registre de référence (16) servant à transférer une charge électrique constituant une fraction donnée de ladite valeur nominale de charge maximale dudit premier registre de référence et pouvant varier en fonction des conditions ambiantes dudit premier registre de référence, un premier et un deuxième circuit de maintien de crête
(30, 32) servant à maintenir les valeurs de crête des charges éLec-
triques transférées via les premier et deuxième registres de référence, et un comparateur recevant lesdites valeurs de crête maintenues par Les premier et deuxième circuits de maintien de crête afin d'obtenir un signal de réaction et d'appliquer ledit signal de réaction audit registre de référence pour commander par réaction la polarisation appliquée sur ledit premier registre de référence et, ainsi, main- tenir ladite charge électrique à une valeur concordant avec ladite fraction donnée de la valeur nominale de charge maximale du premier registre de référence; et un moyen servant à coupler ledit registre de signal avec
le premier registre de référence afin de positionner une polari-
sation d'entrée continue du registre de signal pour qu'elle soit sensiblement identique à la polarisation du premier registre de référence.
6. Dispositif à couplage de charge selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est un dispositif à couplage de charge
du type amplificateur à grille flottante.
7. Dispositif à couplage de charge selon la revendication
6, caractérisé en ce que les premier et deuxième registres de réfé-
rence comprennent des canaux de transfert de charge à travers lesquels des charges électriques sont transférées et des première et deuxième grilles flottantes connectées auxdits premier et deuxième circuits de maintien de crête afin de délivrer les charges correspondant à la charge électrique transférée via les premier et deuxième registres
de référence.
8. Dispositif à couplage de charge selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens servant à former des puits de potentiel dans lesdits canaux de transfert des premier et deuxième registres de référence et en aval de ladite grille flottante, lesdits puits de potentiel étant plus profonds
qu'en amont de ladite grille flottante.
9. Dispositif à couplage de charge selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens servant à former des puits de potentiel en aval de ladite grille flottante comprennent des moyens permettant d'élever le niveau des impulsions de transfert qui sont appliquées aux électrodes de transfert desdits premier et deuxième registres de référence et de les appliquer à la section desdits premier et deuxième registres de référence correspondants en
aval de la grille flottante.
10. circuit de positionnement, ou fixation, de tension de polarisation destiné à un dispositif à couplage de charge principal, ledit dispositif à couplage de charge principal comportant une pre-
mière électrode d'entrée, plusieurs électrodes de grille et une pre-
mière électrode de sortie, toutes ces électrodes, à savoir la première électrode d'entrée, les électrodes de grille et la première électrode de sortie, étant formées sur un unique substrat semiconducteur, ladite première électrode d'entrée recevant un signal alternatif et une première tension de polarisation continue, chacune desdites électrodes de grille recevant une tension d'impulsion, une charge
électrique qui n'est pas supérieure à la charge électrique trans-
férable maximale étant transférée de ladite première électrode d'entrée à ladite première électrode de sortie via un canal formé sous lesdites électrodes de grille, ladite première électrode de sortie produisant une tension de signal correspondant à la charge
électrique transférée, ledit circuit de fixation de tension de pola-
risation étant caractérisé en ce qu'il comprend: un premier dispositif à couplage de charge auxiliaire comportant une deuxième électrode d'entrée et une deuxième électrode de sortie formées chacune sur ledit substrat semiconducteur, ladite
deuxième électrode d'entrée recevant une deuxième tension de pola-
risation continue, une charge électrique constituant une première
fraction donnée de ladite charge transférable maximale dudit dis-
positif à couplage de charge principal étant détectée par ladite deuxième électrode de sortie, ledit premier dispositif à couplage
de charge auxiliaire produisant une première tension de sortie cor-
respondant à ladite charge électrique constituant ladite première
fraction donnée de ladite charge transférable maximale dudit dis-
positif à couplage de charge principal; un premier circuit de maintien de crête (30) connecté audit premier dispositif à couplage de charge auxiliaire (14) et recevant ladite première tension de sortie en provenance du premier dispositif à couplage de charge auxiliaire afin de maintenir la valeur de crête
de ladite première tension de sortie pour produire une première ten-
sion continue; un deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire (16) comportant une troisième électrode d'entrée et une troisième
électrode de sortie formées chacune sur Ledit substrat semiconduc-
teur, ladite troisième électrode d'entrée recevant une troisième tension de polarisation continue, ladite troisième électrode de sortie produisant une deuxième tension de sortie en fonction de ladite troisième tension de polarisation continue; un deuxième circuit de maintien de crête (32) connecté
audit deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire et rece-
vant ladite deuxième tension de sortie en provenance dudit deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire afin de maintenir la valeur de crête de ladite deuxième tension de sortie pour produire une deuxième tension continue; un circuit de comparaison connecté auxdits premier et deuxième circuits de maintien de crête et recevant ladite première tension continue qui provient dudit premier circuit de maintien de crête et ladite deuxième tension continue qui provient dudit deuxième circuit de maintien de crête afin de comparer lesdites première et deuxième tensions continues pour produire un signal de détection lorsque ladite deuxième tension continue est différente de ladite première tension continue, le signal de détection étant délivré audit deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire afin de faire varier ladite tension de polarisation d'entrée de façon que ladite deuxième tension continue devienne sensiblement égale à ladite première tension continue; et un moyen d'alimentation en tension de polarisation connecté entre ladite troisième électrode d'entrée dudit deuxième dispositif à couplage de charge auxiliaire et ladite première électrode d'entrée dudit dispositif à couplage de charge principal (12) afin de délivrer ladite troisième polarisation continue de ladite troisième électrode
d'entrée audit dispositif à couplage de charge principal pour uti-
liser ladite troisième tension de polarisation continue comme première
polarisation continue de ladite première électrode d'entrée.
11. Circuit de fixation de tension de polarisation selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième dispositifs à couplage de charge auxiliaires sont des dispositifs à
couplage de charge dudit type amplificateur à grille flottante.
12. Circuit de fixation de tension de polarisation selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites deuxième et troisième électrodes d'entrée comprennent des grilles flottantes formées sur des canaux desdits premier et deuxième dispositifs à
couplage de charge auxiliaires, lesdits premier et deuxième dis-
positifs à couplage de charge auxiliaires possédant une ou plusieurs électrodes de grille entre lesdites deuxième et troisième électrodes et lesdites deuxième et troisième électrodes de sortie, auxquelles des impulsions de transfert sont appliquées pour transférer les
charges électriques, et une ou plusieurs électrodes de grille auxi-
liaires disposées en aval desdites première et deuxième électrodes
de sortie, lesquelles électrodes de grille cmxiliaires sont con-
nectées aux moyens permettant d'élever le n-Beau desdites impulsions de transfert pour recevoir les impulsions de transfert à niveau relevé.
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|---|---|---|---|
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| FR (1) | FR2604820B1 (fr) |
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Legal Events
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