JPH04132254A - Cmos増幅回路及びそれを用いたccd遅延線 - Google Patents
Cmos増幅回路及びそれを用いたccd遅延線Info
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- JPH04132254A JPH04132254A JP2251851A JP25185190A JPH04132254A JP H04132254 A JPH04132254 A JP H04132254A JP 2251851 A JP2251851 A JP 2251851A JP 25185190 A JP25185190 A JP 25185190A JP H04132254 A JPH04132254 A JP H04132254A
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- PHEDXBVPIONUQT-RGYGYFBISA-N phorbol 13-acetate 12-myristate Chemical compound C([C@]1(O)C(=O)C(C)=C[C@H]1[C@@]1(O)[C@H](C)[C@H]2OC(=O)CCCCCCCCCCCCC)C(CO)=C[C@H]1[C@H]1[C@]2(OC(C)=O)C1(C)C PHEDXBVPIONUQT-RGYGYFBISA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
- G11C27/04—Shift registers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/01—Shaping pulses
- H03K5/02—Shaping pulses by amplifying
- H03K5/023—Shaping pulses by amplifying using field effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
- H03K5/133—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals using a chain of active delay devices
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、CMOS半導体プロセスによって形成するC
MOS増幅回路と、該CM OS増幅回路をCCD遅延
線の出力回路に適用した遅延線に関する。
MOS増幅回路と、該CM OS増幅回路をCCD遅延
線の出力回路に適用した遅延線に関する。
〔従来の技術〕
近年、CMOS半導体プロセスで形成される集積回路装
置(所謂、ICやLS I)か、動作電圧範囲か広いと
か消費電力か少ない等の特徴を有することから広く普及
し、内部の信号増幅回路や出力段の電力増幅回路等にも
CMOS半導体プロセスで形成されるCMOS増幅回路
か適用されている。
置(所謂、ICやLS I)か、動作電圧範囲か広いと
か消費電力か少ない等の特徴を有することから広く普及
し、内部の信号増幅回路や出力段の電力増幅回路等にも
CMOS半導体プロセスで形成されるCMOS増幅回路
か適用されている。
従来、第7図中の符号A IV[Pで示すようなCMO
8増幅回路か知られている。これは、能動負荷型ソース
接地反転増幅回路であり、高電源電圧VCCと低電源電
圧V +:t (V cc > V KE)の間に、ゲ
ート電極とソース接点を接続することにより能動負荷と
なるPチャンネル型のMOS)ランジスタQ1 と、N
チャンネル型のMOS、hランジスタQ2か接続し、M
OSトランジスタQ2のゲート電極に入力する信号v6
を反転増幅して、トランジスタQ1とQ2の共通接続接
点に出力信号■。
8増幅回路か知られている。これは、能動負荷型ソース
接地反転増幅回路であり、高電源電圧VCCと低電源電
圧V +:t (V cc > V KE)の間に、ゲ
ート電極とソース接点を接続することにより能動負荷と
なるPチャンネル型のMOS)ランジスタQ1 と、N
チャンネル型のMOS、hランジスタQ2か接続し、M
OSトランジスタQ2のゲート電極に入力する信号v6
を反転増幅して、トランジスタQ1とQ2の共通接続接
点に出力信号■。
を発生する。
ここで、MOSトランジスタQ1の相互コンダクタンス
をg、い ドレイン・ソース間の抵抗をrd、L、MO
SトランジスタQ2の相互コンダクタンスをgl、ドレ
イン・ソース間の抵抗をr dgD とすると、出力イ
ンピーダンスZ。は、次式(1)となる。
をg、い ドレイン・ソース間の抵抗をrd、L、MO
SトランジスタQ2の相互コンダクタンスをgl、ドレ
イン・ソース間の抵抗をr dgD とすると、出力イ
ンピーダンスZ。は、次式(1)となる。
r diL xr dg。
又、電圧増幅率A、は、次式(2)の関係となる。
更に、この種の増幅回路は、抵抗r、8.とr a、。
の並列抵抗値か、
rd+L Xrdgo 1
の関係にあるので、上記式(2)の電圧増幅率A1は、
lIL
となる。
このようなCMOS増幅回路は、能動負荷型でない固定
抵抗を使用したソース接地反転増幅回路に比へてインピ
ーダンスを低くすることかでき、且つ小型化か可能とな
るという特徴を有している。
抵抗を使用したソース接地反転増幅回路に比へてインピ
ーダンスを低くすることかでき、且つ小型化か可能とな
るという特徴を有している。
又、−船釣に、MOS)ランジスタQ2のゲート電極に
人力する信号V0は、図示するような差動増幅器から供
給される。即ち、差動増幅器は、差動対を構成するNチ
ャンネル型のMOS)ランジスタQ、、Q、と、定電流
回路■。及び能動負荷を構成するPチャンネル型のMO
SトランジスタQ5.Q、から成り、MOSトランジス
タQ。
人力する信号V0は、図示するような差動増幅器から供
給される。即ち、差動増幅器は、差動対を構成するNチ
ャンネル型のMOS)ランジスタQ、、Q、と、定電流
回路■。及び能動負荷を構成するPチャンネル型のMO
SトランジスタQ5.Q、から成り、MOSトランジス
タQ。
のゲート電極に、各種の回路(図示せず)からの信号v
1か供給される。
1か供給される。
又、図示するように、差動増幅回路の非反転入力側のM
OS)ランジスタQ4のゲート電極に出力信号V0を帰
還することにより、リニアリティーの向上したボルテー
ジフォロワ・バッファアンプとして多用されている。
OS)ランジスタQ4のゲート電極に出力信号V0を帰
還することにより、リニアリティーの向上したボルテー
ジフォロワ・バッファアンプとして多用されている。
しかしながら、このような従来のCMOS増幅回路にあ
っては、第8図に示すように、高電源電圧V。0側に接
続されるMOSトランジスタQ1のスレッショルド電圧
vthの影響で、VCC側の出力DCダインミックレン
ジか圧迫されてしまう。
っては、第8図に示すように、高電源電圧V。0側に接
続されるMOSトランジスタQ1のスレッショルド電圧
vthの影響で、VCC側の出力DCダインミックレン
ジか圧迫されてしまう。
又、このようなCMOS増幅回路に複数の回路を従属接
続させる所謂バッファアンプとして使用する場合は、出
力インピーダンスZ0の低いことか望まれるか、MOS
)ランジスタQ2の入力信号v6の電圧降下に従って出
力信号V。の電圧か上昇すると、MOSトランジスタQ
1のゲート・ソース間のバイアス電圧VGSか低くなる
と共に、相互コンダクタンスgaLか小さくなる。この
結果、上記式(2)及び(4)から明らかなように、相
互コンダクタンスg、Lか小さくなるのに伴って出力イ
ンピーダンスZ0か増大してしまい、又、この出力イン
ピーダンスZ0の上昇によって高域遮断周波数f、か低
くなるので、発振を招来し易くなり、回路の不安定化か
問題となる。
続させる所謂バッファアンプとして使用する場合は、出
力インピーダンスZ0の低いことか望まれるか、MOS
)ランジスタQ2の入力信号v6の電圧降下に従って出
力信号V。の電圧か上昇すると、MOSトランジスタQ
1のゲート・ソース間のバイアス電圧VGSか低くなる
と共に、相互コンダクタンスgaLか小さくなる。この
結果、上記式(2)及び(4)から明らかなように、相
互コンダクタンスg、Lか小さくなるのに伴って出力イ
ンピーダンスZ0か増大してしまい、又、この出力イン
ピーダンスZ0の上昇によって高域遮断周波数f、か低
くなるので、発振を招来し易くなり、回路の不安定化か
問題となる。
又、MOS)ランジスタQ1のゲート・ドレイン間の容
量かMOSトランジスタQ2の容量負荷となるので、高
域遮断周波数f、がこの容量によって下げられ、周波数
帯域を上げることの妨げとなる問題かあった。
量かMOSトランジスタQ2の容量負荷となるので、高
域遮断周波数f、がこの容量によって下げられ、周波数
帯域を上げることの妨げとなる問題かあった。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて成されたもの
であり、従来の能動負荷型ソース接地反転増幅回路より
、ダイナミックレンジ、周波数帯域等の点て優れた能動
負荷型ソース接地反転増幅回路を提供することを目的と
する。
であり、従来の能動負荷型ソース接地反転増幅回路より
、ダイナミックレンジ、周波数帯域等の点て優れた能動
負荷型ソース接地反転増幅回路を提供することを目的と
する。
又、電荷転送デバイス(CCD)をビデオ信号の遅延線
として適用する場合に、広周波数帯域且つ低出力インピ
ーダンスの出力回路が要求されることから、本発明を適
用することにより優れた特性を存するCCD遅延線を提
供することを目的とする。
として適用する場合に、広周波数帯域且つ低出力インピ
ーダンスの出力回路が要求されることから、本発明を適
用することにより優れた特性を存するCCD遅延線を提
供することを目的とする。
このような目的を達成するために本発明は、駆動用MO
Sトランジスタに能動負荷用MOSトランジスタを接続
した能動負荷型ソース接地反転増幅回路から成るCCD
増幅回路において、該能動負荷用MOSトランジスタの
ドレイン・ソース間電圧にほぼ反比例すると共に所定電
圧たけレベルシフトした低出力インピーダンスの制御信
号で該能動負荷用MOSトランジスタのゲート電極の電
圧を制御させる制御回路を備えることとした。
Sトランジスタに能動負荷用MOSトランジスタを接続
した能動負荷型ソース接地反転増幅回路から成るCCD
増幅回路において、該能動負荷用MOSトランジスタの
ドレイン・ソース間電圧にほぼ反比例すると共に所定電
圧たけレベルシフトした低出力インピーダンスの制御信
号で該能動負荷用MOSトランジスタのゲート電極の電
圧を制御させる制御回路を備えることとした。
一実施態様として、上記駆動用MOSトランジスタのド
レイン・ソースrr!1電圧かゲート電極に印加され、
且つソース接点に定電流源か接続されるドレイン接地型
のバッファ回路の出力て能動負荷用MOSトランジスタ
のゲート電極を駆動することとした。
レイン・ソースrr!1電圧かゲート電極に印加され、
且つソース接点に定電流源か接続されるドレイン接地型
のバッファ回路の出力て能動負荷用MOSトランジスタ
のゲート電極を駆動することとした。
又、CCD遅延線は、電荷結合型デバイスの終端に、予
め決められた固定のゲート電圧に設定されたゲート部を
介して、所定不純物から成るフローティング・ディフュ
ージョンを形成すると共に、該フローティング・ディフ
ュージョンの注入電荷を検出するスイッチト・キャパシ
タ積分器を設け、上記電荷結合型デバイスより該フロー
ティング・ディフュージョンへ転送されて来る信号電荷
を該スイッチト・キャパシタ積分器で検出するCCD遅
延線において、該スイッチト・キャパシタ積分器は出力
段に上記のCCD増幅回路を適用した差動増幅器で構成
した。
め決められた固定のゲート電圧に設定されたゲート部を
介して、所定不純物から成るフローティング・ディフュ
ージョンを形成すると共に、該フローティング・ディフ
ュージョンの注入電荷を検出するスイッチト・キャパシ
タ積分器を設け、上記電荷結合型デバイスより該フロー
ティング・ディフュージョンへ転送されて来る信号電荷
を該スイッチト・キャパシタ積分器で検出するCCD遅
延線において、該スイッチト・キャパシタ積分器は出力
段に上記のCCD増幅回路を適用した差動増幅器で構成
した。
このような構成を存する本発明のCCD増幅回路によれ
ば、出力信号の電圧振幅か大きくなっても能動負荷用M
OSトランジスタのゲート・ソース間に常に順バイアス
の電圧かかかるので、能動負荷用MOSトランジスタの
相互コンダクタンスか小さくならず、更に、ピンチオフ
電圧も小さくならない。更に、能動負荷用MOSトラン
ジスタのゲート容量は制御回路からの低出力インピーダ
スのソースフォロワ回路によって充電されるので、駆動
用MOSトランジスタの容量負荷とはならない。
ば、出力信号の電圧振幅か大きくなっても能動負荷用M
OSトランジスタのゲート・ソース間に常に順バイアス
の電圧かかかるので、能動負荷用MOSトランジスタの
相互コンダクタンスか小さくならず、更に、ピンチオフ
電圧も小さくならない。更に、能動負荷用MOSトラン
ジスタのゲート容量は制御回路からの低出力インピーダ
スのソースフォロワ回路によって充電されるので、駆動
用MOSトランジスタの容量負荷とはならない。
このような結果、ピンチオフ電圧の影響で出力信号の振
幅波形か漬れることかなくなってダイナミックレンジか
拡大すると共に、上記式(1)及び(4)から明らかな
ように、出力インピーダンスか上昇せず、更に、高域遮
断周波数を高くすることかできて広周波数帯域のCCD
増幅回路を実現することかできる。
幅波形か漬れることかなくなってダイナミックレンジか
拡大すると共に、上記式(1)及び(4)から明らかな
ように、出力インピーダンスか上昇せず、更に、高域遮
断周波数を高くすることかできて広周波数帯域のCCD
増幅回路を実現することかできる。
又、かかるCCD増幅回路をCCD遅延線の出力回路に
適用することにより、広周波数帯域のビデオ信号を処理
するCCD遅延線を実現することか可能となる。
適用することにより、広周波数帯域のビデオ信号を処理
するCCD遅延線を実現することか可能となる。
本発明のCCD増幅回路の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、第1図に基づいて構成を説明する。
る。まず、第1図に基づいて構成を説明する。
第1図において、点線範囲内に示す回路AMPかCCD
増幅回路の要部である。QフはNチャンネル型のMOS
)ランジスタてあり、ソース接点かアース電位等の低電
源電圧端子V!Eに接続し、ゲート接点に被増幅信号V
。か印加される。Q。
増幅回路の要部である。QフはNチャンネル型のMOS
)ランジスタてあり、ソース接点かアース電位等の低電
源電圧端子V!Eに接続し、ゲート接点に被増幅信号V
。か印加される。Q。
はPチャンネル型のMOS)ランジスタてあり、トルイ
ン接点が5ボルト等の高電源電圧端子V c cに接続
し、ソース接点かMOS)ランジスタQ7のドレイン接
点と接続すると共に、その共通接続接点Pに出力信号v
0か発生する。
ン接点が5ボルト等の高電源電圧端子V c cに接続
し、ソース接点かMOS)ランジスタQ7のドレイン接
点と接続すると共に、その共通接続接点Pに出力信号v
0か発生する。
Q、はNチャンネル型のMOSトランジスタであり、ゲ
ート電極が接点Pに接続すると共に、トレイン接点か電
源電圧端子y ccに接続し、更に、ソース接点かMO
SトランジスタQ8のゲート電極及び定電流回路■1を
介して電源電圧端子v、6に接続する。
ート電極が接点Pに接続すると共に、トレイン接点か電
源電圧端子y ccに接続し、更に、ソース接点かMO
SトランジスタQ8のゲート電極及び定電流回路■1を
介して電源電圧端子v、6に接続する。
このような構成のCCD増幅回路AMPは、例えば、C
MOSトランジスタQ1゜〜Q 13及び定電流回路I
2から構成される差動増幅器と組み合わせることにより
、電力増幅用バッファアンプ等に適用される。差動増幅
器は、差動対を形成するNチャンネル型のMOSトラン
ジスタQ l+1 、 Q l lとそれらの共通のソ
ース接点と電源端子VEE間に接続される定電流回路■
2と、差動対の能動負荷となるPチャンネル型のMOS
)−ランジスタQ1□Q Iffから成り、MOSトラ
ンジスタQ ++のゲート電極か接点Pに接続し、MO
S)ランジスタQ t。
MOSトランジスタQ1゜〜Q 13及び定電流回路I
2から構成される差動増幅器と組み合わせることにより
、電力増幅用バッファアンプ等に適用される。差動増幅
器は、差動対を形成するNチャンネル型のMOSトラン
ジスタQ l+1 、 Q l lとそれらの共通のソ
ース接点と電源端子VEE間に接続される定電流回路■
2と、差動対の能動負荷となるPチャンネル型のMOS
)−ランジスタQ1□Q Iffから成り、MOSトラ
ンジスタQ ++のゲート電極か接点Pに接続し、MO
S)ランジスタQ t。
のドレイン接点かMOS)ランジスタQ7のゲート電極
に接続すると共に、そのゲート電極に他の回路からの信
号V1を入力する。
に接続すると共に、そのゲート電極に他の回路からの信
号V1を入力する。
次に、かがる構成のCCD増幅回路AMPの作動を説明
する。MOS)ランジスタQ、と定電流回路11は、接
点Pに発生する出力信号V0を電力増幅しその出力信号
VxをMOS)ランジスタQ8のゲート電極に供給する
ドレイン接地量のレベルシフト回路を構成している。又
、MOS)ランシタQ、は、従来例に示したようなゲー
ト電極とソース接点の接続かなされておらず、ゲート・
ソース間のバイアス電圧か信号V工によって制御される
。
する。MOS)ランジスタQ、と定電流回路11は、接
点Pに発生する出力信号V0を電力増幅しその出力信号
VxをMOS)ランジスタQ8のゲート電極に供給する
ドレイン接地量のレベルシフト回路を構成している。又
、MOS)ランシタQ、は、従来例に示したようなゲー
ト電極とソース接点の接続かなされておらず、ゲート・
ソース間のバイアス電圧か信号V工によって制御される
。
まず、人力信号V6の振幅か電圧Vcc側へ振れる場合
、出力信号V。は、第2図中の期間τ1に示すように、
反転増幅された波形となると共に、信号Vxも反転増幅
された波形となり、MOSトランジスタQ、はゲート電
極電圧か降下して、順バイアスに維持される。
、出力信号V。は、第2図中の期間τ1に示すように、
反転増幅された波形となると共に、信号Vxも反転増幅
された波形となり、MOSトランジスタQ、はゲート電
極電圧か降下して、順バイアスに維持される。
一方、入力信号V。の振幅か電圧V。側へ振れる場合、
出力信号v0は、第2図中の期間で2に示すように、反
転増幅された波形となると共に、信号Vxも反転増幅さ
れた波形となり、MOSトランジスタQ8のゲート電極
電圧は上昇する。しかし、MOSトランジスタQ、のゲ
ート・ソース間電圧V。8分たけ信号V工はレベルシフ
トしているので、そのレベルシフト電圧V。8分だけ出
力信号v0の電圧よりもMOSトランジスタQ、のゲー
ト電極電圧は常に低くなり、MOS)ランジスタQ8は
常に順バイアスとなりビンチオフレない。
出力信号v0は、第2図中の期間で2に示すように、反
転増幅された波形となると共に、信号Vxも反転増幅さ
れた波形となり、MOSトランジスタQ8のゲート電極
電圧は上昇する。しかし、MOSトランジスタQ、のゲ
ート・ソース間電圧V。8分たけ信号V工はレベルシフ
トしているので、そのレベルシフト電圧V。8分だけ出
力信号v0の電圧よりもMOSトランジスタQ、のゲー
ト電極電圧は常に低くなり、MOS)ランジスタQ8は
常に順バイアスとなりビンチオフレない。
この結果、第2図中の期間τ2の出力波形に示すように
、波形か潰れることかなく、ダイナミックレンジか拡大
する。又、常に順バイアス状態に維持されることからN
丁OSトランジスタQ8の相互コンダクタンスg、、L
か小さくならないので、前記式(1)、 (2) 、
(4)から明らかなように、出力インピーダンスZ。を
低く維持することかできると共に、増幅率AVを向上さ
せることかできる。
、波形か潰れることかなく、ダイナミックレンジか拡大
する。又、常に順バイアス状態に維持されることからN
丁OSトランジスタQ8の相互コンダクタンスg、、L
か小さくならないので、前記式(1)、 (2) 、
(4)から明らかなように、出力インピーダンスZ。を
低く維持することかできると共に、増幅率AVを向上さ
せることかできる。
又、能動負荷となるMOS)ランジスタQ8のゲート電
極容量CDGとC3Gは、低インピーダンスの信号Vx
によって充電されるので、駆動用MOSトランジスタQ
7の容量負荷か軽減され、高域遮断周波数f、が上がる
。この結果、発振等のない安定化した広周波数帯域の増
幅回路を実現することかできる。
極容量CDGとC3Gは、低インピーダンスの信号Vx
によって充電されるので、駆動用MOSトランジスタQ
7の容量負荷か軽減され、高域遮断周波数f、が上がる
。この結果、発振等のない安定化した広周波数帯域の増
幅回路を実現することかできる。
尚、このCCD増幅回路の周波数対利得特性は第3図中
の特性曲線A y 1のような広周波数帯域特性(高域
遮断周波数をf2て示す)を有し、差動増幅器の周波数
対利得特性は同図中の特性曲線Av2のような周波数帯
域特性(高域遮断周波数をflて示す)を有することと
なる。そして、リニアリティーを向上させるために出力
信号V。を差動増幅器へ負帰還をかける場合には、駆動
用MO3)ランシスタQ7のケート・ソース間の容量C
6を適宜に調節して遮断周波数f1を遮断周波数f2か
ら遠ざけることて、位相補償を行うことかできる。
の特性曲線A y 1のような広周波数帯域特性(高域
遮断周波数をf2て示す)を有し、差動増幅器の周波数
対利得特性は同図中の特性曲線Av2のような周波数帯
域特性(高域遮断周波数をflて示す)を有することと
なる。そして、リニアリティーを向上させるために出力
信号V。を差動増幅器へ負帰還をかける場合には、駆動
用MO3)ランシスタQ7のケート・ソース間の容量C
6を適宜に調節して遮断周波数f1を遮断周波数f2か
ら遠ざけることて、位相補償を行うことかできる。
次に、電荷転送デバイスを用いたCCD遅延線の一実施
例を説明する。尚、この実施例は、本願発明者か特願平
2−103100号に示したCCD遅延線の改良に関す
る。
例を説明する。尚、この実施例は、本願発明者か特願平
2−103100号に示したCCD遅延線の改良に関す
る。
まず構造を第4図と共に説明する。第4図において、P
形半導体基板1の表面部分にN−形石鈍物のイオン注入
層2か形成され、更に、ゲート酸化膜を介して電荷転送
用のゲート電極が積層されることて遅延線の本体部分と
なる埋込チャネルCCD (BCCD)か形成されてい
る。尚、第4図には、BCCDの出力部分の一部分とし
て、ゲート電極3. 4. 5. 6. 7. 8を示
し、信号電荷を転送するための駆動信号φ1.φ2.φ
2、か印加されるようになっている。ここで、駆動信号
φ1.φ2は2相駆動力式による転送りロック信号であ
り、信号φ2Aは信号φ2に同期して正及び負の値をと
るクロック信号である。
形半導体基板1の表面部分にN−形石鈍物のイオン注入
層2か形成され、更に、ゲート酸化膜を介して電荷転送
用のゲート電極が積層されることて遅延線の本体部分と
なる埋込チャネルCCD (BCCD)か形成されてい
る。尚、第4図には、BCCDの出力部分の一部分とし
て、ゲート電極3. 4. 5. 6. 7. 8を示
し、信号電荷を転送するための駆動信号φ1.φ2.φ
2、か印加されるようになっている。ここで、駆動信号
φ1.φ2は2相駆動力式による転送りロック信号であ
り、信号φ2Aは信号φ2に同期して正及び負の値をと
るクロック信号である。
更に、ゲート電極8に続いて、一定の直流電圧OGか印
加されるゲート電極9が積層されると共に、ケート電極
9に続いてP形半導体基板lの表面部分にはN゛形不純
物層1oが埋設され、この不純物層IOに後述の出力回
路が接続している。
加されるゲート電極9が積層されると共に、ケート電極
9に続いてP形半導体基板lの表面部分にはN゛形不純
物層1oが埋設され、この不純物層IOに後述の出力回
路が接続している。
尚、この実施例では、電圧OGを零ポルトに設定してい
る。
る。
次に出力回路を説明する。11.12は差動増幅器であ
り、差動増幅器11の反転入力接点にN″″形不純物層
10か接続し、非反転入力接点に所定のバイアス電圧v
8 (3ボルト)が印加され、反転入力接点と出力接点
の間に互いに並列な容量素子13及びアナログスイッチ
14が接続することによってスイッチト・キャパシタ積
分器を構成している。
り、差動増幅器11の反転入力接点にN″″形不純物層
10か接続し、非反転入力接点に所定のバイアス電圧v
8 (3ボルト)が印加され、反転入力接点と出力接点
の間に互いに並列な容量素子13及びアナログスイッチ
14が接続することによってスイッチト・キャパシタ積
分器を構成している。
差動増幅器12は非反転入力接点と出力接点が接続し、
且つ出力接点か出力端子15に接続することでバッファ
・アンプを構成している。
且つ出力接点か出力端子15に接続することでバッファ
・アンプを構成している。
差動増幅器11の出力接点と差動増幅器12の非反転入
力接点かアナログスイッチ16を介して接続すると共に
、差動増幅器12の非反転入力接点とアース接点間に容
量素子17か接続され、アナログスイッチ16と容量素
子17によってサンプル・ホールド回路を構成している
。
力接点かアナログスイッチ16を介して接続すると共に
、差動増幅器12の非反転入力接点とアース接点間に容
量素子17か接続され、アナログスイッチ16と容量素
子17によってサンプル・ホールド回路を構成している
。
この出力回路は、第5図に詳細に示す回路構成を有して
いる。第5図において、スイッチト・キャパシタ積分器
を構成するための差動増幅器11は、MOSトランシタ
Q 14〜Q 22から成り、アナログスイッチ16は
MOSトランジスタQ23Q 24及びインバータ回路
18から成り、バッファ・アンプ12はMOS)ランシ
タQ 25〜Q ’J3から成る。
いる。第5図において、スイッチト・キャパシタ積分器
を構成するための差動増幅器11は、MOSトランシタ
Q 14〜Q 22から成り、アナログスイッチ16は
MOSトランジスタQ23Q 24及びインバータ回路
18から成り、バッファ・アンプ12はMOS)ランシ
タQ 25〜Q ’J3から成る。
即ち、差動増幅器11は、Nチャンネル型のMOSトラ
ンジスタQI4.QISにより形成される差動対に、固
定バイアス電圧V II + 、4 Sの制御によって
定・電流回路となるNチャンネル型のMOS)ランジス
タQ Igと、能動負荷となるPチャンネル型(7)M
OS トラン’)ス9 Q17 Q1sカ接続し、M
OSトランシタQ +sのドレイン接点かMOS)ラン
シスタQ 19〜Q22から成るCCD増幅回路(第1
図の回路AMPに相当する)に接続することて構成され
ている。
ンジスタQI4.QISにより形成される差動対に、固
定バイアス電圧V II + 、4 Sの制御によって
定・電流回路となるNチャンネル型のMOS)ランジス
タQ Igと、能動負荷となるPチャンネル型(7)M
OS トラン’)ス9 Q17 Q1sカ接続し、M
OSトランシタQ +sのドレイン接点かMOS)ラン
シスタQ 19〜Q22から成るCCD増幅回路(第1
図の回路AMPに相当する)に接続することて構成され
ている。
即ち、Q iかNチャンネル型のMOSトランジスタか
ら成る駆動用MOSトランジスタ、Q 20かPチャン
ネル型のMOS)ランジスタから成る能動負荷用MOS
トランジスタ、Q21.Q22かレベルシフト回路を構
成するNチャンネル型のMOSトランジスタである。尚
、MOSトランジスタQ 22は固定バイアス電圧V
B I A Sで制御されることにより、第1図中の定
電流回路11を構成し、駆動用MOSトランジスタQ
19のゲート・ソース間に接続する容量素子CPIは位
相補償用に設けられている。
ら成る駆動用MOSトランジスタ、Q 20かPチャン
ネル型のMOS)ランジスタから成る能動負荷用MOS
トランジスタ、Q21.Q22かレベルシフト回路を構
成するNチャンネル型のMOSトランジスタである。尚
、MOSトランジスタQ 22は固定バイアス電圧V
B I A Sで制御されることにより、第1図中の定
電流回路11を構成し、駆動用MOSトランジスタQ
19のゲート・ソース間に接続する容量素子CPIは位
相補償用に設けられている。
そして、MOS)ランジスタQ +4のゲート電極と駆
動用MOSトランジスタQ IIのドレイン接点間に容
量素子13及びPチャネル型のMOS)ランジスタ14
か並列に接続し、MOSトランジスタQ +sのゲート
電極に固定バイアス電圧源v8か印加され、更に、MO
SトランジスタQ 14のゲート電極かフローティング
ディフユーショシ10i二接続することによって、スイ
ッチト・キャパシタ積分器か構成されている。
動用MOSトランジスタQ IIのドレイン接点間に容
量素子13及びPチャネル型のMOS)ランジスタ14
か並列に接続し、MOSトランジスタQ +sのゲート
電極に固定バイアス電圧源v8か印加され、更に、MO
SトランジスタQ 14のゲート電極かフローティング
ディフユーショシ10i二接続することによって、スイ
ッチト・キャパシタ積分器か構成されている。
サンプルホールド回路のためのアナログスイッチ16は
、サンプルホールド制御信号SHか“L”レベルのとき
に導通となるPチヤンネル型のMOSトランジスタQ
22と、ケート電極容量となるPチャンネル型のMO3
hラントランジスタか、MOSトランジスタQ8のソー
ス接点に直列接続し、更に、サンプルホールド制御信号
SHの反転信号をMOS)ランジスタQ 24のゲート
電極に印加するインバータ回路18により構成される。
、サンプルホールド制御信号SHか“L”レベルのとき
に導通となるPチヤンネル型のMOSトランジスタQ
22と、ケート電極容量となるPチャンネル型のMO3
hラントランジスタか、MOSトランジスタQ8のソー
ス接点に直列接続し、更に、サンプルホールド制御信号
SHの反転信号をMOS)ランジスタQ 24のゲート
電極に印加するインバータ回路18により構成される。
そして、MOS)ランジスタQ 24の出力側接点に容
量素子17か接続することによりサンプル・ホールト回
路か形成されている。
量素子17か接続することによりサンプル・ホールト回
路か形成されている。
差動増幅器12は、Nチャンネル型の〜10Sトランジ
スタQ25.Q2.により形成される差動対に、固定バ
イアス電圧VBIASの制御によって定電流回路となる
Nチャンネル型のMOSトランジスタQ 27と、能動
負荷となるPチャンネル型のMOSトランジスタQ 2
8 、 Q 2Gか接続し、MOS)ランシタQ 25
のトルイン接点かCCD増幅回路(第1図中の回路AM
Pに相当する)に接続することにより構成されている。
スタQ25.Q2.により形成される差動対に、固定バ
イアス電圧VBIASの制御によって定電流回路となる
Nチャンネル型のMOSトランジスタQ 27と、能動
負荷となるPチャンネル型のMOSトランジスタQ 2
8 、 Q 2Gか接続し、MOS)ランシタQ 25
のトルイン接点かCCD増幅回路(第1図中の回路AM
Pに相当する)に接続することにより構成されている。
即ち、Q 20かNチャンネル型のMOSトランジスタ
から成る駆動用MOSトランジスタ、Off lかPチ
ャンネル型のMOSトランジスタから成る能動負荷用M
OSトランジスタ、Q22.にh:lかレベルシフト回
路を構成するNチャンネル型のMOSトランジスタであ
る。尚、MOS)ランジスタQ33は固定バイアス電圧
V II I A Sて制御されることにより、第1図
中の定電流回路I、を構成し、駆動用MOSトランジス
タQ 2oのゲート・ソース間に接続する容量素子CP
2は位相補償用に設け゛られている。
から成る駆動用MOSトランジスタ、Off lかPチ
ャンネル型のMOSトランジスタから成る能動負荷用M
OSトランジスタ、Q22.にh:lかレベルシフト回
路を構成するNチャンネル型のMOSトランジスタであ
る。尚、MOS)ランジスタQ33は固定バイアス電圧
V II I A Sて制御されることにより、第1図
中の定電流回路I、を構成し、駆動用MOSトランジス
タQ 2oのゲート・ソース間に接続する容量素子CP
2は位相補償用に設け゛られている。
そして、MOS)ランジスタQ3゜のゲート電極にサン
プル・ホールド回路の出力信号か供給され、MOS)ラ
ンジスタQ2.のゲート電極か出力端子15に直接接続
することにより、負帰還をかけたバッファアンプを構成
している。
プル・ホールド回路の出力信号か供給され、MOS)ラ
ンジスタQ2.のゲート電極か出力端子15に直接接続
することにより、負帰還をかけたバッファアンプを構成
している。
次に、かかるCCD遅延線の作動を、第6図の各制御用
の信号に従って示す第4図(a)、(b)のポテンシャ
ルプロフィールと共に説明する。
の信号に従って示す第4図(a)、(b)のポテンシャ
ルプロフィールと共に説明する。
尚、第4図(a)、(b)のポテンシャルプロフィール
は各ゲート電極に対応して示しである。
は各ゲート電極に対応して示しである。
まず、転送りロック信号φ1φ2に同期して所定周期で
転送されてくる各信号電荷を読取るために、各周期τの
最初に差動増幅器11に接続された容量素子13の不要
電荷を廃棄すると共に、フローティング・ディフュージ
ョン10の電位を初期化する。例えば、成る周期におけ
る時点Tlにおいて、リセット信号R3Tを“H”レベ
ルにしてアナログ・スイッチ14を導通させることによ
り、差動増幅器11の非反転入力接点と反転入力接点を
共に電圧VB(3ボルト)に設定する。これにより、フ
ローティング・ディフュージョン1O(=も3ボルトか
印加され、次にリセット信号RSTを“H”レベルに戻
してアナログ・スイッチ14を遮断させることにより、
フローティング・ディフュージョンlO下のポテシャル
・レベルを3ボルトに対応したレベルに初期化すること
かできる。
転送されてくる各信号電荷を読取るために、各周期τの
最初に差動増幅器11に接続された容量素子13の不要
電荷を廃棄すると共に、フローティング・ディフュージ
ョン10の電位を初期化する。例えば、成る周期におけ
る時点Tlにおいて、リセット信号R3Tを“H”レベ
ルにしてアナログ・スイッチ14を導通させることによ
り、差動増幅器11の非反転入力接点と反転入力接点を
共に電圧VB(3ボルト)に設定する。これにより、フ
ローティング・ディフュージョン1O(=も3ボルトか
印加され、次にリセット信号RSTを“H”レベルに戻
してアナログ・スイッチ14を遮断させることにより、
フローティング・ディフュージョンlO下のポテシャル
・レベルを3ボルトに対応したレベルに初期化すること
かできる。
尚、この初期化の時点Tlては第4図(a)に示すよう
に、最も出力側に位置する信号電荷q、かゲート電極8
下に転送され、次の信号電荷q2かケート電極4下に転
送される関係になる。
に、最も出力側に位置する信号電荷q、かゲート電極8
下に転送され、次の信号電荷q2かケート電極4下に転
送される関係になる。
次に、時点T2において、信号φ、か“H”レベル、φ
2が“L”レベル、クロック信号φ2.かマイナスの“
L”レベルとなることにより、第4図(b)に示すよう
に、ゲート電極7,8下のポテンシャルか浅くなるので
、信号電荷q1かゲート電極9下のポテンシャル障壁を
越えてフローティング・ディフュージョン10へ転送さ
れ、信号電荷q2かゲート電極6下に転送される。その
結果、信号電荷q、か容量素子13に充電され、差動増
幅器11の出力信号SC1か第6図に示すように変化す
る。
2が“L”レベル、クロック信号φ2.かマイナスの“
L”レベルとなることにより、第4図(b)に示すよう
に、ゲート電極7,8下のポテンシャルか浅くなるので
、信号電荷q1かゲート電極9下のポテンシャル障壁を
越えてフローティング・ディフュージョン10へ転送さ
れ、信号電荷q2かゲート電極6下に転送される。その
結果、信号電荷q、か容量素子13に充電され、差動増
幅器11の出力信号SC1か第6図に示すように変化す
る。
次に、時点T3において、サンプル・ホールド信号SR
か“L″レベルなることて該時点ての差動増幅器11の
出力信号S01を容量素子17に保持し、該保持信号に
比例する出力信号S。を差動増幅器12を介して出力端
子15に発生させそして、時点T4において再び時点T
Iと同じ動作を開始し、次に転送されて来る信号電荷の
読出し処理を行い、同様に周期τの処理を繰り返すこと
て、逐次転送されて来る信号電荷を読み出す。
か“L″レベルなることて該時点ての差動増幅器11の
出力信号S01を容量素子17に保持し、該保持信号に
比例する出力信号S。を差動増幅器12を介して出力端
子15に発生させそして、時点T4において再び時点T
Iと同じ動作を開始し、次に転送されて来る信号電荷の
読出し処理を行い、同様に周期τの処理を繰り返すこと
て、逐次転送されて来る信号電荷を読み出す。
このように、この実施例のCCD遅延線によれば、出力
回路を構成するスイッチト・キャパシタ積分器とバッフ
ァアンプの出力段を本発明に関わるCCD増幅回路で形
成したことにより、出力インピーダンスを低くし、ビデ
オ信号を処理するための広周波数帯域化を図ることかで
きる。
回路を構成するスイッチト・キャパシタ積分器とバッフ
ァアンプの出力段を本発明に関わるCCD増幅回路で形
成したことにより、出力インピーダンスを低くし、ビデ
オ信号を処理するための広周波数帯域化を図ることかで
きる。
以上説明したように、本発明のCCD増幅回路によれは
、出力信号の電圧振幅か大きくなっても能動負荷用MO
Sトランジスタのゲート・ソース間に常に順バイアスの
電圧かかかるので、能動負荷用MOSトランジスタの相
互コンダクタンスか小さくならず、更に、ピンチオフ電
圧も小さくならない。更に、能動負荷用MO3I−ラン
シスタのゲート容量は制1a111回路からの低出力イ
ンピーダスの制御信号によって充電されるので、駆動用
MOSトランノスタの容量負荷とはならない。このよう
な結果、ピンチオフ電圧の影響て出力信号の振幅波形か
漬れることかなくなってダイナミックレンジか拡大する
と共に、出力インピーダンスか上昇せず、更に、高域遮
断周波数を高くすることかできて広周波数帯域のCCD
増幅回路を実現することかできる。
、出力信号の電圧振幅か大きくなっても能動負荷用MO
Sトランジスタのゲート・ソース間に常に順バイアスの
電圧かかかるので、能動負荷用MOSトランジスタの相
互コンダクタンスか小さくならず、更に、ピンチオフ電
圧も小さくならない。更に、能動負荷用MO3I−ラン
シスタのゲート容量は制1a111回路からの低出力イ
ンピーダスの制御信号によって充電されるので、駆動用
MOSトランノスタの容量負荷とはならない。このよう
な結果、ピンチオフ電圧の影響て出力信号の振幅波形か
漬れることかなくなってダイナミックレンジか拡大する
と共に、出力インピーダンスか上昇せず、更に、高域遮
断周波数を高くすることかできて広周波数帯域のCCD
増幅回路を実現することかできる。
又、かかるCCD増幅回路をCCD遅延線の出力回路に
適用することにより、広周波数帯域のビデオ信号を処理
するCCD遅延線を実現することか可能となる。
適用することにより、広周波数帯域のビデオ信号を処理
するCCD遅延線を実現することか可能となる。
第1図は本発明のCCD増幅回路の一実施例を示す回路
図、 第2図及び第3図は実施例の動作特性説明図、第4図は
CCD遅延線の一実施例の構造及び動作を説明する説明
図− 第5図は第4図に示すCCD遅延線の出力回路を詳細に
示す回路図、 第6図はCCD遅延線の出力回路を制御するための制置
用信号のタイミング・チャート、第7図はCCD増幅回
路の従来例を示す従来例構成図、 第8図は従来例の問題点を説明するための波形図である
。 符号の説明: AMP : CCD増幅回路 Q7.Q、、Q、:MOS)ランジスタ■、;定電流回
路 1;半導体基板 10;フローティング・ディフュージョン11.12:
差動増幅器 13.17:容量素子 14.16:アナログ・スイッチ 代理人 弁理士(6642)深沢 敏男(外 3 名) 第6図
図、 第2図及び第3図は実施例の動作特性説明図、第4図は
CCD遅延線の一実施例の構造及び動作を説明する説明
図− 第5図は第4図に示すCCD遅延線の出力回路を詳細に
示す回路図、 第6図はCCD遅延線の出力回路を制御するための制置
用信号のタイミング・チャート、第7図はCCD増幅回
路の従来例を示す従来例構成図、 第8図は従来例の問題点を説明するための波形図である
。 符号の説明: AMP : CCD増幅回路 Q7.Q、、Q、:MOS)ランジスタ■、;定電流回
路 1;半導体基板 10;フローティング・ディフュージョン11.12:
差動増幅器 13.17:容量素子 14.16:アナログ・スイッチ 代理人 弁理士(6642)深沢 敏男(外 3 名) 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)被増幅信号かゲート電極に印加される駆動用MO
Sトランジスタと、該駆動用MOSトランジスタに接続
する能動負荷用MOSトランジスタを有し、該駆動用M
OSトランジスタと能動負荷用MOSトランジスタの接
続接点に反転増幅信号を出力する能動負荷型ソース接地
反転増幅回路から成るCCD増幅回路において、 前記能動負荷用MOSトランジスタのドレイン・ソース
間電圧にほぼ反比例すると共に所定電圧だけレベルシフ
トした低出力インピーダンスの制御信号を、該能動負荷
用MOSトランジスタのゲート電極に供給する制御回路
を備えたことを特徴とするCCD増幅回路。(2)被増
幅信号かゲート電極に印加される駆動用MOSトランジ
スタと、該駆動用MOSトランジスタに接続する能動負
荷用MOSトランジスタを有し、該駆動用MOSトラン
ジスタと能動負荷用MOSトランジスタの接続接点に反
転増幅信号を出力する能動負荷型ソース接地反転増幅回
路から成るCCD増幅回路において、 前記反転増幅信号がゲート電極に印加され且つソース接
点に定電流源が接続されるドレイン接地型のレベルシフ
ト回路の出力信号で該能動負荷用MOSトランジスタの
ゲート電極を駆動する制御回路を備えたことを特徴とす
るCCD増幅回路。 (3)電荷転送デバイスの終端に、予め決められた固定
のゲート電圧に設定されたゲート部を介して、所定不純
物から成るフローティング・ディフュージョンを形成す
ると共に、該フローティング・ディフュージョンの注入
電荷を検出するスイッチト・キャパシタ積分器を設け、
上記電荷転送デバイスより該フローティング・ディフュ
ージョンヘ転送されて来る信号電荷を該スイッチト・キ
ャパシタ積分器で検出するCCD遅延線において、前記
スイッチト・キャパシタ積分器は、 被増幅信号かゲート電極に印加される駆動用MOSトラ
ンジスタと、該駆動用MOSトランジスタに接続する能
動負荷用MOSトランジスタを有し、該駆動用MOSト
ランジスタと能動負荷用MOSトランジスタの接続接点
に反転増幅信号を出力する能動負荷型ソース接地反転増
幅回路から成るCCD増幅回路であって、能動負荷用M
OSトランジスタのドレイン・ソース間電圧にほぼ反比
例すると共に所定電圧だけレベルシフトした低出力イン
ピーダンスの制御信号を該能動負荷用MOSトランジス
タのゲート電極に供給する制御回路を備えたCCD増幅
回路を、出力段回路とした差動増幅器か適用されること
を特徴とするCCD遅延線。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2251851A JPH04132254A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Cmos増幅回路及びそれを用いたccd遅延線 |
US07/764,512 US5252868A (en) | 1990-09-25 | 1991-09-20 | CMOS amplifier circuit and CCD delay line with CMOS amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2251851A JPH04132254A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Cmos増幅回路及びそれを用いたccd遅延線 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04132254A true JPH04132254A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17228867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2251851A Pending JPH04132254A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Cmos増幅回路及びそれを用いたccd遅延線 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5252868A (ja) |
JP (1) | JPH04132254A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19527384C2 (de) * | 1995-07-27 | 1997-08-21 | Zentr Mikroelekt Dresden Gmbh | Schaltungsanordnung zur Analogsignalverarbeitung |
JP4158214B2 (ja) * | 1997-10-31 | 2008-10-01 | 沖電気工業株式会社 | 半導体集積回路 |
US6046638A (en) * | 1998-03-04 | 2000-04-04 | Nortel Networks Corporation | Receive amplifier for reception of high-speed data signals |
US6140877A (en) * | 1998-12-11 | 2000-10-31 | Micron Technology, Inc. | Low power supply CMOS differential amplifier topology |
JP3601052B2 (ja) | 1999-03-11 | 2004-12-15 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
US6573794B1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-06-03 | Analog Devices, Inc. | Operational amplifier |
US6677799B1 (en) | 2001-08-08 | 2004-01-13 | Analog Devices, Inc. | Integrator with high gain and fast transient response |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2541721A1 (de) * | 1975-09-18 | 1977-03-24 | Siemens Ag | Digitaler differenzverstaerker fuer ccd-anordnungen |
JPH0237823A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Sharp Corp | レベルシフト回路 |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2251851A patent/JPH04132254A/ja active Pending
-
1991
- 1991-09-20 US US07/764,512 patent/US5252868A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5252868A (en) | 1993-10-12 |
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