JPH05191735A - Ccd solid-state image pickup element - Google Patents

Ccd solid-state image pickup element

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Publication number
JPH05191735A
JPH05191735A JP4005451A JP545192A JPH05191735A JP H05191735 A JPH05191735 A JP H05191735A JP 4005451 A JP4005451 A JP 4005451A JP 545192 A JP545192 A JP 545192A JP H05191735 A JPH05191735 A JP H05191735A
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JP
Japan
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mosfet
load
source
signal
source follower
Prior art date
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Pending
Application number
JP4005451A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hikiba
正行 引場
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05191735A publication Critical patent/JPH05191735A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase an output voltage by changing a conductance of a load MOSFET complementarily with respect to an amplifier MOSFET of a source follower circuit to increase the amplitude. CONSTITUTION:When a voltage signal generated from a detection capacitor CS is high, the conductance of amplifier MOSFETs Q2, Q4, Q6 is increased, a large current flows to a resistor RS thereby increasing a source potential. Thus, the conductance of load MOSFETs Q3, Q5, Q7 in a feedback amplifier AMP is decreased, the source potential of the Q2, Q4, Q6 is increased to increase the output voltage. When a voltage signal is low, the output voltage is lowered by a similar action. Then the output voltage is increased by applying positive feedback to a source output voltage of each amplifier MOSFET by the load MOSFET controlled by the self bias resistor RS and a feedbacks signal of the AMP.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、CCD型固体撮像素
子に関し、例えば、フローティング・ディフュージョン
・アンプ(以下、単にFDAという)を備えたものに利
用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD type solid-state image pickup device, for example, a technique effective when used in a device provided with a floating diffusion amplifier (hereinafter, simply referred to as FDA).

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD型固体撮像素子の電荷電圧変換回
路及び電圧増幅回路は、FDAが用いられる。このよう
なFDAに関しては、例えば米国特許第4,646,1
19号がある。
2. Description of the Related Art FDA is used for a charge-voltage conversion circuit and a voltage amplification circuit of a CCD type solid-state image pickup device. For such FDA, see, eg, US Pat. No. 4,646,1.
There is number 19.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなFDAを
用いた場合、電圧利得を大きくするためには、信号電荷
を受けて電圧信号に変換する検出用キャパシタの容量値
を小さくすればよい。しかし、このキャパシタの容量値
を小さくするには製造プロセス上の限界がある。そこ
で、上記電圧信号を電力増幅するソースフォロワ回路で
の利得を大きくすることが考えられる。しかし、ソース
フォロワ回路は、基本的には電力増幅を行うものであり
電圧信号の信号振幅そのものは大きくできなく、厳密に
は増幅MOSFETと負荷MOSFETとのコンダクタ
ンス比に対応して信号振幅を減衰させてしまう。
When the above FDA is used, in order to increase the voltage gain, the capacitance value of the detection capacitor that receives the signal charge and converts it into the voltage signal may be reduced. However, there is a limit in the manufacturing process to reduce the capacitance value of this capacitor. Therefore, it is conceivable to increase the gain in the source follower circuit that power-amplifies the voltage signal. However, since the source follower circuit basically performs power amplification, the signal amplitude itself of the voltage signal cannot be increased, and strictly speaking, the signal amplitude is attenuated according to the conductance ratio between the amplification MOSFET and the load MOSFET. Will end up.

【0004】この発明の目的は、ソースフォロワ回路を
用いつつ、実質的に出力電圧を上げることができるCC
D型固体撮像素子を提供することにある。この発明の前
記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の
記述および添付図面から明らかになるであろう。
It is an object of the present invention to use a source follower circuit and to substantially increase the output voltage of a CC.
It is to provide a D-type solid-state imaging device. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、CCD転送路から転送され
た信号電荷を電圧信号に変換する検出用キャパシタの電
圧信号を受ける増幅MOSFETと、この増幅MOSF
ETのソース側に設けられた負荷MOSFETとからな
る初段ソースフォロワ回路と、この初段ソースフォロワ
回路の出力信号を受けて増幅する少なくとも1つのソー
スフォロワ回路を備え、上記ソースフォロワ回路の負荷
MOSFETのソースに自己バイアス用抵抗手段を設け
て、この共通化されたソース電圧を帰還アンプを介して
負荷MOSFETのゲートに負帰還させる。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, an amplification MOSFET that receives the voltage signal of the detection capacitor that converts the signal charge transferred from the CCD transfer path into a voltage signal, and this amplification MOSF.
A source-follower circuit including a load MOSFET provided on the source side of the ET and at least one source-follower circuit for receiving and amplifying an output signal of the source-follower circuit of the first stage are provided, and the source of the load MOSFET of the source-follower circuit is A resistance means for self-bias is provided to negatively feed back the common source voltage to the gate of the load MOSFET via the feedback amplifier.

【0006】[0006]

【作用】上記した手段によれば、ソースフォロワ回路の
増幅MOSFETに対してに対して負荷MOSFETの
コンダクタンスが相補的に変化させられるから、信号振
幅を大きくさせることができる。
According to the above means, the conductance of the load MOSFET is changed complementarily to the amplification MOSFET of the source follower circuit, so that the signal amplitude can be increased.

【0007】[0007]

【実施例】図3には、この発明が適用されるCCD型固
体撮像素子の一実施例の概略回路構成図が示されてい
る。同図では、CCD型固体撮像素子そのもの理解を容
易にするため2行2列の合計4個からなるホトダイオー
ドD1〜D4が代表として例示的に示されている。実際
のCCD型固体撮像素子では、複数行と複数列にホトダ
イオードをマトリックス状に配置して、公知のように全
体で約20万から約40万のような多数のホトダイオー
ドが設けられるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a schematic circuit diagram of an embodiment of a CCD type solid-state image pickup device to which the present invention is applied. In the figure, photodiodes D1 to D4 each consisting of a total of four in two rows and two columns are exemplarily shown as a representative in order to facilitate understanding of the CCD type solid-state imaging device itself. In an actual CCD type solid-state imaging device, photodiodes are arranged in a matrix in a plurality of rows and a plurality of columns, and as is well known, a large number of photodiodes of about 200,000 to about 400,000 are provided.

【0008】ホトダイオードD1のアノード側は回路の
接地電位点に接続され、カソード側にホトゲート(以下
単にPGゲートという)が設けられて、光電変換された
信号電荷が垂直CCD(以下、VCCDと略す)のV1
ゲートに転送される。同じ列の他のホトダイオードD2
は、PGゲートを介してVCCDのV3ゲートに転送さ
れる。他の列のホトダイオードD3,D4も上記同様に
PGゲートを介してそれに対応したVCCDのV1とV
3ゲートに転送される。
The anode side of the photodiode D1 is connected to the ground potential point of the circuit, and the cathode side is provided with a photogate (hereinafter simply referred to as PG gate) so that the photoelectrically converted signal charges are vertical CCD (hereinafter abbreviated as VCCD). V1
Transferred to the gate. Another photodiode D2 in the same row
Are transferred to the V3 gate of the VCCD via the PG gate. The photodiodes D3 and D4 in the other columns are also connected to the corresponding V1 and V of the VCCD via the PG gate similarly to the above.
Transferred to 3 gates.

【0009】VCCDの最終段の信号電荷は、水平CC
D(以下、HCCDと略す)に転送される。HCCD
は、VCCDから次の信号電荷が転送されるまでの間に
転送パルスH1,H2に同期して1H期間内に高速に電
荷転送動作を行い、信号電荷を電圧信号に変換する検出
用キャパシタCSに伝える。HCCDの出力部に設けら
れるOGは出力ゲートであり、HCCDの信号電荷がス
ムーズに検出用キャパシタCSに転送させるよう作用す
る。出力ゲートOGには、タイミングパルスVGが供給
される。
The signal charge at the final stage of the VCCD is a horizontal CC.
D (hereinafter abbreviated as HCCD). HCCD
Is a high-speed charge transfer operation within 1H period in synchronization with the transfer pulses H1 and H2 until the next signal charge is transferred from the VCCD to the detection capacitor CS which converts the signal charge into a voltage signal. Tell. The OG provided at the output part of the HCCD is an output gate, and acts so that the signal charge of the HCCD is smoothly transferred to the detection capacitor CS. The timing pulse VG is supplied to the output gate OG.

【0010】上記容量CSにより信号電荷が電圧信号に
変換される。この電圧信号は、FDA(Floating Diffu
sion Amplifier) と呼ばれるようなプリアンプPAによ
り増幅されて出力端子OUTから送出される。上記検出
用キャパシタCSに転送された信号電荷は、上記のよう
なプリアンプPAを通して電圧信号として出力される
と、MOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ)Q1の形態で示されたリセットゲートRG及びリセ
ットドレインRDによりにより1画素毎にリセット、言
い換えるならば掃き出される。上記リセットゲートRG
とリセットドレインは実質的にMOSFETと同じ構造
である。リセットゲートRGにはリセットタイミングパ
ルスが供給され、リセットドレインRDには動作電圧の
ような一定の電圧が供給される。
Signal charges are converted into voltage signals by the capacitance CS. This voltage signal is FDA (Floating Diffu
The signal is amplified by a preamplifier PA called a sion amplifier) and transmitted from the output terminal OUT. When the signal charge transferred to the detection capacitor CS is output as a voltage signal through the preamplifier PA as described above, the reset gate RG and the reset drain shown in the form of a MOSFET (insulated gate field effect transistor) Q1. By RD, it is reset every one pixel, in other words, it is swept out. The reset gate RG
The reset drain has substantially the same structure as the MOSFET. A reset timing pulse is supplied to the reset gate RG, and a constant voltage such as an operating voltage is supplied to the reset drain RD.

【0011】このCCD型固体撮像素子の信号電荷の読
み出し動作の概略を次に説明する。PGゲートに供給さ
れるタイミングパルスがハイレベルにされると、PGゲ
ートと接続されるVCCDのV1ゲートとV3ゲートが
ハイレベルにされる。これにより、ホトダイオードD
1,D2(D3,D4)の光電変換電荷がVCCDのV
1,V3ゲートに読み出される。
An outline of the signal charge reading operation of the CCD type solid-state image pickup device will be described below. When the timing pulse supplied to the PG gate is set to the high level, the V1 gate and the V3 gate of the VCCD connected to the PG gate are set to the high level. As a result, the photodiode D
The photoelectric conversion charges of 1, D2 (D3, D4) are V of VCCD
1, read to V3 gate.

【0012】例えば、奇数フィールドではV2ゲートが
ハイレベルにされる。これにより、V1とV3ゲート下
の信号電荷が混合されてV2ゲート下に一旦集められ
る。以下、次のタイミングではV3ゲートがハイレベル
に、更に次のタイミングではV4ゲートがハイレベルに
されて上記信号電荷が下方向に転送される。以下、V1
〜V4の順序で各ゲートがハイレベルにされて、それよ
り上に配置されるホトダイオードにより変換された光電
変換電荷を上記同様に転送するものである。
For example, in the odd field, the V2 gate is set to the high level. As a result, the signal charges under the V1 and V3 gates are mixed and temporarily collected under the V2 gate. Thereafter, the V3 gate is set to the high level at the next timing, and the V4 gate is set to the high level at the next timing, so that the signal charges are transferred downward. Below, V1
Each gate is set to a high level in the order of .about.V4, and the photoelectric conversion charges converted by the photodiode arranged above the gate are transferred in the same manner as above.

【0013】偶数フィールドでは、上記のV2ゲートに
代わってV4がハイレベルにされる。これにより、1行
ずれてV3とV1ゲート下の信号電荷が混合されてV4
ゲート下に一旦集められる。以下、次のタイミングでは
V1ゲートがハイレベルに、更に次のタイミングではV
2ゲートがハイレベルにされて上記信号電荷が下方向転
送される。このように奇数フィールドと偶数フィールド
とで信号電荷の組み合わせを1行シフトすることより等
価的にインタレースでの読み出しが行われる。
In the even field, V4 is set to the high level in place of the above V2 gate. As a result, the signal charges under the V3 and V1 gates are mixed with a shift of one row, and V4 is mixed.
Collected once under the gate. Hereinafter, the V1 gate becomes high level at the next timing, and V1 at the next timing.
The two gates are set to the high level and the signal charges are transferred downward. In this way, interlaced readout is equivalently performed by shifting the combination of signal charges in the odd field and the even field by one row.

【0014】このようにVCDDにより読み出された信
号電荷は、その転送動作によりHCCDにパラレルに転
送され、次の信号電荷が転送されるまでの1H期間内に
HCCDでは高速に電荷転送動作を行い、プリアンプP
Aを通して電圧信号として出力させる。
The signal charges thus read out by the VCDD are transferred in parallel to the HCCD by the transfer operation, and the charge transfer operation is performed at high speed in the HCCD within a 1H period until the next signal charge is transferred. , Preamplifier P
A voltage signal is output through A.

【0015】図1には、この発明に係るFDAの一実施
例の回路図が示されている。この実施例のFDAは、次
の回路により構成される。HCCDの出力部に設けられ
た出力ゲートOGを介して転送された信号電荷は、検出
用キャパシタCSに伝えられる。この検出用キャパシタ
CSにより変換された電圧信号は、増幅MOSFETQ
2とソース側に設けられた負荷MOSFETQ3かなら
る初段のソースフォロワ回路により電流増幅される。初
段ソースフォロワ回路の出力信号は、増幅MOSFET
Q4と負荷MOSFETQ5及び増幅MOSFETQ6
と負荷MOSFETQ7かならる2段ソースフォロワ回
路を介して外部端子OUTから送出される。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the FDA according to the present invention. The FDA of this embodiment is composed of the following circuits. The signal charge transferred via the output gate OG provided in the output part of the HCCD is transmitted to the detection capacitor CS. The voltage signal converted by the detection capacitor CS is supplied to the amplification MOSFET Q.
2 and current is amplified by the source follower circuit of the first stage consisting of the load MOSFET Q3 provided on the source side. The output signal of the first stage source follower circuit is an amplification MOSFET.
Q4, load MOSFET Q5, and amplification MOSFET Q6
And the load MOSFET Q7, and is sent from the external terminal OUT via a two-stage source follower circuit.

【0016】上記負荷MOSFETQ3、Q5及びQ7
は、デプレッション型MOSFETから構成され、その
ソースに回路の接地電位との間には自己バイアス用の抵
抗RSが設けられる。特に制限されないが、第2段目と
出力段の増幅MOSFETQ4,Q6は、デプレッショ
ン型MOSFETが用いられる。このようにデプレッシ
ョン型MOSFETを用いた場合には、そのゲートとソ
ース間のしきい値電圧による直流的なレベル損失がない
ので、動作電圧VDDをその分低くすることができる。
あるいは、動作電圧VDDに対する出力ダイナミックレ
ンジを大きくすることができる。
The load MOSFETs Q3, Q5 and Q7
Is composed of a depletion type MOSFET, and its source is provided with a resistor RS for self-bias between the source and the ground potential of the circuit. Although not particularly limited, depletion type MOSFETs are used as the amplification MOSFETs Q4 and Q6 in the second stage and the output stage. As described above, when the depletion type MOSFET is used, since there is no DC level loss due to the threshold voltage between the gate and the source, the operating voltage VDD can be lowered accordingly.
Alternatively, the output dynamic range with respect to the operating voltage VDD can be increased.

【0017】上記検出用キャパシタCSには、MOSF
ETQ1からなるリセット回路が設けられる。すなわ
ち、リセットゲートRGに供給されるタイミングパルス
がハイレベルにされるとMOSFETQ1がオン状態と
なり、リセットドレインRDの電位を検出用キャパシタ
CSに伝えて信号の掃き出しを行う。すなわち、次に転
送される信号電荷のためにキャパシタCSを構成する拡
散層が出力ゲートOGに対して深いポテンシャルを持つ
ようにされる。このようにして、CCD転送路側からの
信号電荷の転送が行われる。
The detection capacitor CS has a MOSF.
A reset circuit composed of ETQ1 is provided. That is, when the timing pulse supplied to the reset gate RG is set to the high level, the MOSFET Q1 is turned on, and the potential of the reset drain RD is transmitted to the detection capacitor CS to sweep out the signal. That is, the diffusion layer forming the capacitor CS has a deep potential with respect to the output gate OG for the signal charge to be transferred next. In this way, the signal charges are transferred from the CCD transfer path side.

【0018】この実施例では、上記のような3段ソース
フォロワアンプでの電圧利得を大きくするため、言い換
えるならば、ソースフォロワ回路での信号減衰を減らし
て実質的にゲインを大きくするために、上記自己バイア
ス用抵抗RSにより形成された負荷MOSFETのソー
ス電位VSは、帰還アンプAMPにより反転増幅されて
負荷MOSFETQ3,Q5及びQ7のゲートに共通に
負帰還される。
In this embodiment, in order to increase the voltage gain in the above three-stage source follower amplifier, in other words, in order to reduce the signal attenuation in the source follower circuit and substantially increase the gain, The source potential VS of the load MOSFET formed by the self-biasing resistor RS is inverted and amplified by the feedback amplifier AMP and is negatively fed back to the gates of the load MOSFETs Q3, Q5 and Q7 in common.

【0019】この構成では、検出用キャパシタCSによ
り形成された電圧信号が高いとき、それに応じてソース
出力電圧が高くされるとともに増幅MOSFETQ2、
Q4及びQ6のコンダクタンスも大きくされる。それ
故、抵抗RSにはより大きな電流が流れてソース電位V
Sを高くするように作用する。帰還アンプAMPは、こ
のソース電位VSの上昇を受けて負荷MOSFETQ
3,Q5及びQ7のゲート電位を下げるように作用す
る。この結果、負荷MOSFETQ3,Q5及びQ7の
コンダクタンスが低下して、増幅MOSFETQ2,Q
4及びQ6のソース電位を高くするように作用し出力電
圧を高くする。
In this configuration, when the voltage signal formed by the detecting capacitor CS is high, the source output voltage is correspondingly increased and the amplification MOSFET Q2,
The conductance of Q4 and Q6 is also increased. Therefore, a larger current flows through the resistor RS and the source potential V
It acts to increase S. The feedback amplifier AMP receives the rise of the source potential VS and receives the load MOSFETQ.
3, it acts to lower the gate potential of Q5 and Q7. As a result, the conductances of the load MOSFETs Q3, Q5 and Q7 are reduced, and the amplification MOSFETs Q2 and Q7 are
4 and Q6 act to increase the source potential and increase the output voltage.

【0020】検出用キャパシタCSにより形成された電
圧信号が低いとき、それに応じてソース出力電圧が低く
されるとともに増幅MOSFETQ2、Q4及びQ6の
コンダクタンスも小さくされる。それ故、抵抗RSには
小さな電流しか流れないのでソース電位VSを低くする
ように作用する。帰還アンプAMPは、このソース電位
VSの低下を受けて負荷MOSFETQ3,Q5及びQ
7のゲート電位を上げるように作用する。この結果、負
荷MOSFETQ3,Q5及びQ7のコンダクタンスが
大きくなり、増幅MOSFETQ2,Q4及びQ6のソ
ース電位を低くするように作用し出力電圧をより低くく
する。
When the voltage signal formed by the detecting capacitor CS is low, the source output voltage is correspondingly lowered and the conductances of the amplification MOSFETs Q2, Q4 and Q6 are also reduced. Therefore, only a small current flows through the resistor RS, which acts to lower the source potential VS. The feedback amplifier AMP receives the drop of the source potential VS and receives the load MOSFETs Q3, Q5 and Q.
7 acts to raise the gate potential. As a result, the conductance of the load MOSFETs Q3, Q5, and Q7 becomes large, which acts to lower the source potential of the amplification MOSFETs Q2, Q4, and Q6, and lowers the output voltage.

【0021】このように、上記自己バイアス抵抗RSと
帰還アンプAMPの帰還信号により制御される負荷MO
SFETQ3,Q5及びQ7が各増幅MOSFETのソ
ース出力電圧に対して正帰還され結果、出力電圧を高く
することができる。このような帰還動作おいて、発振し
ない限界点に帰還量設定すれば従来のソースフォロワ回
路に比べて約3dB程度のゲインの上昇を見込める。
As described above, the load MO controlled by the feedback signal of the self-bias resistor RS and the feedback amplifier AMP.
Since the SFETs Q3, Q5 and Q7 are positively fed back to the source output voltage of each amplification MOSFET, the output voltage can be increased. In such a feedback operation, if the feedback amount is set to a limit point where oscillation does not occur, a gain increase of about 3 dB can be expected compared to the conventional source follower circuit.

【0022】図2には、上記帰還アンプAMPの一実施
例の回路図が示されている。この実施例では、差動増幅
回路が用いられる。すなわち、差動増幅MOSFETQ
10とQ11の共通ソースに定電圧VCを受ける定電流
MOSFETQ14が設けられる。これらの差動MOS
FETQ10とQ11のドレインには、負荷としてディ
プレッション型MOSFETQ12とQ13が設けられ
る。これらの負荷MOSFETQ12とQ13は、その
ゲートとソースが共通化されることにより定電流負荷と
して作用する。
FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the feedback amplifier AMP. In this embodiment, a differential amplifier circuit is used. That is, the differential amplification MOSFET Q
A constant current MOSFET Q14 that receives a constant voltage VC is provided at the common source of 10 and Q11. These differential MOS
Depletion type MOSFETs Q12 and Q13 are provided as loads on the drains of the FETs Q10 and Q11. These load MOSFETs Q12 and Q13 act as a constant current load by sharing their gates and sources.

【0023】差動増幅MOSFETQ13のドレイン電
圧は、ソースフォロワ出力MOSFETQ15のゲート
に供給される。この増幅MOSFETQ15のソース
は、出力端子OUTとされるとともに、上記定電圧VC
を受ける定電流MOSFETQ16が負荷として設けら
れる。この構成では、差動増幅MOSFETQ10のゲ
ートは、非反転入力(+)とされ、差動増幅MOSFE
TQ11のゲートは、反転入力(−)とされる。したが
って、負帰還アンプとして用いるときには、上記反転入
力(−)としての差動増幅MOSFETQ11のゲート
に上記ソース電圧VSが供給されるとともに、出力端子
OUTとの間に利得設定用の帰還回路が設けられる。非
反転入力(+)としての差動増幅MOSFETQ10の
ゲートにはバイアス回路が設けられる。
The drain voltage of the differential amplification MOSFET Q13 is supplied to the gate of the source follower output MOSFET Q15. The source of the amplification MOSFET Q15 is the output terminal OUT, and the constant voltage VC
A constant current MOSFET Q16 that receives the voltage is provided as a load. In this configuration, the gate of the differential amplification MOSFET Q10 is a non-inverting input (+), and the differential amplification MOSFET
The gate of TQ11 is an inverting input (-). Therefore, when used as a negative feedback amplifier, the source voltage VS is supplied to the gate of the differential amplification MOSFET Q11 as the inverting input (-), and a feedback circuit for gain setting is provided between the gate and the output terminal OUT. .. A bias circuit is provided at the gate of the differential amplification MOSFET Q10 as the non-inverting input (+).

【0024】CCD型固体撮像素子がCMOS回路によ
り構成される場合、上記差動増幅回路の負荷回路は、P
チャンネル型MOSFETを電流ミラー形態にして構成
するものであってもよい。あるいは、Nチャンネル型M
OSFETのゲートとドレインを接続して負荷として用
いるものであってもよい。また、帰還アンプAMPは、
上記のような差動増幅回路の他に、ゲート入力でソース
接地の増幅MOSFETと、そのドレインに負荷MOS
FET等からなる負荷回路からなる反転増幅回路を利用
するものであってもよい。
When the CCD type solid-state image pickup device is composed of a CMOS circuit, the load circuit of the differential amplifier circuit is P
The channel type MOSFET may be configured in the form of a current mirror. Or N channel type M
The gate and drain of the OSFET may be connected and used as a load. The feedback amplifier AMP is
In addition to the differential amplifier circuit as described above, an amplifier MOSFET having a gate input and a source grounded, and a load MOS on its drain
It is also possible to use an inverting amplifier circuit composed of a load circuit composed of an FET or the like.

【0025】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) CCD転送路から転送された信号電荷を電圧信
号に変換する検出用キャパシタの電圧信号を受ける増幅
MOSFETと、この増幅MOSFETのソース側に設
けられた負荷MOSFETとからなる初段ソースフォロ
ワ回路と、この初段ソースフォロワ回路の出力信号を受
けて増幅する少なくとも1つのソースフォロワ回路を備
えたプリアンプにおいて、上記ソースフォロワ回路の負
荷MOSFETのソースに自己バイアス用抵抗手段を設
けて、この共通化されたソース電圧を帰還アンプを介し
て負荷MOSFETのゲートに負帰還させることによ
り、ソースフォロワ回路の増幅MOSFETに対してに
対して負荷MOSFETのコンダクタンスが相補的に変
化させられて正帰還がかかり、信号振幅を大きくさせる
ことができるという効果が得られる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) A first-stage source follower including an amplification MOSFET that receives the voltage signal of the detection capacitor that converts the signal charge transferred from the CCD transfer path into a voltage signal, and a load MOSFET that is provided on the source side of the amplification MOSFET. In a preamplifier including a circuit and at least one source follower circuit that receives and amplifies an output signal of the first-stage source follower circuit, a self-biasing resistor means is provided at the source of the load MOSFET of the source follower circuit, and this commonization is performed. By negatively feeding back the generated source voltage to the gate of the load MOSFET via the feedback amplifier, the conductance of the load MOSFET is changed complementarily to the amplification MOSFET of the source follower circuit, and positive feedback is applied. It is possible to increase the signal amplitude The effect is obtained that that.

【0026】(2) 2段目以降の増幅MOSFETを
ディプレッション型MOSFETを用いることにより、
出力ダイナミックレンジを大きく採ることができるとい
う効果が得られる。
(2) By using a depletion type MOSFET as the second and subsequent amplification MOSFETs,
The effect that a large output dynamic range can be taken is obtained.

【0027】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、初段
ソースフォロワ回路と出力段ソースフォロワ回路からな
る2段ソースフォロワ回路により構成してもよい。CC
D転送路としては、上記二次元用のCCDの他に一次元
用のものであってもよい。すなわち、一列にホトダイオ
ードを並べておいて、その信号電荷をHCCDにパラレ
ルに転送してシリアルに出力させるような構成であって
もよい。この発明は、CCD型固体撮像素子として広く
利用できる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, it may be configured by a two-stage source follower circuit including a first stage source follower circuit and an output stage source follower circuit. CC
The D transfer path may be a one-dimensional one other than the two-dimensional CCD. In other words, the photodiodes may be arranged in a line, and the signal charges thereof may be transferred to the HCCD in parallel and serially output. The present invention can be widely used as a CCD type solid-state imaging device.

【0028】[0028]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、CCD転送路から転送され
た信号電荷を電圧信号に変換する検出用キャパシタの電
圧信号を受ける増幅MOSFETと、この増幅MOSF
ETのソース側に設けられた負荷MOSFETとからな
る初段ソースフォロワ回路と、この初段ソースフォロワ
回路の出力信号を受けて増幅する少なくとも1つのソー
スフォロワ回路を備えたプリアンプにおいて、上記ソー
スフォロワ回路の負荷MOSFETのソースに自己バイ
アス用抵抗手段を設けて、この共通化されたソース電圧
を帰還アンプを介して負荷MOSFETのゲートに負帰
還させることにより、ソースフォロワ回路の増幅MOS
FETに対してに対して負荷MOSFETのコンダクタ
ンスが相補的に変化させられて正帰還がかかり、信号振
幅を大きくさせることができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, an amplification MOSFET that receives the voltage signal of the detection capacitor that converts the signal charge transferred from the CCD transfer path into a voltage signal, and this amplification MOSF.
In a preamplifier equipped with a first-stage source follower circuit composed of a load MOSFET provided on the source side of ET and at least one source follower circuit for amplifying by receiving an output signal of the first-stage source follower circuit, a load of the source follower circuit is provided. Amplifying MOS of the source follower circuit is provided by providing self-biasing resistance means at the source of the MOSFET and negatively feeding back the common source voltage to the gate of the load MOSFET via the feedback amplifier.
The conductance of the load MOSFET is complementarily changed with respect to that of the FET, and positive feedback is applied to increase the signal amplitude.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係るFDAの一実施例を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an FDA according to the present invention.

【図2】図1のFDAに用いられる帰還アンプの一実施
例を示す回路図である。
2 is a circuit diagram showing an embodiment of a feedback amplifier used in the FDA of FIG.

【図3】この発明が適用されるCCD型固体撮像素子の
一実施例を示す概略回路構成図である。
FIG. 3 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of a CCD type solid-state image pickup device to which the present invention is applied.

【符号の説明】 Q1〜Q16…MOSFET、CS…検出用キャパシ
タ、RS…自己バイアス用抵抗、AMP…帰還アンプ、
VCCD…垂直CCD、HCCD…水平CCD、PG…
ホトゲート、OG…出力ゲート、RG…リセットゲー
ト、RD…リセットドレイン、PA…プリアンプ(FD
A)、D1〜D4…ホトダイオード。
[Description of Reference Signs] Q1 to Q16 ... MOSFET, CS ... Detection capacitor, RS ... Self-biasing resistor, AMP ... Feedback amplifier,
VCCD ... Vertical CCD, HCCD ... Horizontal CCD, PG ...
Photogate, OG ... Output gate, RG ... Reset gate, RD ... Reset drain, PA ... Preamplifier (FD)
A), D1 to D4 ... Photodiodes.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CCD転送路から転送された信号電荷を
電圧信号に変換する検出用キャパシタと、上記電圧信号
を受ける増幅MOSFETと、この増幅MOSFETの
ソース側に設けられた負荷MOSFETとからなる初段
ソースフォロワ回路と、この初段ソースフォロワ回路の
出力信号を受けて増幅する少なくとも1つのソースフォ
ロワ回路と、上記ソースフォロワ回路の負荷MOSFE
Tのソースに共通に設けられた自己バイアス用抵抗手段
と、上記負荷MOSFETの共通化されたソース電圧を
受けて負荷MOSFETのゲートに共通に負帰還させる
帰還アンプとを備えてなることを特徴とするCCD型固
体撮像素子。
1. A first stage including a detection capacitor for converting a signal charge transferred from a CCD transfer path into a voltage signal, an amplification MOSFET for receiving the voltage signal, and a load MOSFET provided on the source side of the amplification MOSFET. A source follower circuit, at least one source follower circuit that receives and amplifies an output signal of the first-stage source follower circuit, and a load MOSFE of the source follower circuit.
And a feedback amplifier for receiving a common source voltage of the load MOSFET and commonly performing negative feedback to the gate of the load MOSFET. CCD solid-state image sensor.
【請求項2】 上記各ソースフォロワ回路の負荷MOS
FETと第2段以降のソースフォロワ増幅MOSFET
は、ディプレッション型MOSFETからなるものであ
ることを特徴とする請求項1のCCD型固体撮像素子。
2. A load MOS of each of the source follower circuits
FET and source follower amplification MOSFET in the second and subsequent stages
Is a depletion type MOSFET, and the CCD type solid-state image pickup device according to claim 1.
【請求項3】 上記CCD転送路は、二次元配列された
ホトダイオードのうち、縦方向に配置された複数列のホ
トダイオードの信号電荷をそれぞれ受ける複数からなる
垂直CCDと、これら複数の垂直CCDから転送される
信号電荷をパラレルに受けてシリアルに転送する水平C
CDとからなるものであることを特徴とする請求項1又
は請求項2のCCD型固体撮像素子。
3. The CCD transfer path comprises a plurality of vertical CCDs, which receive the signal charges of a plurality of vertically arranged photodiodes of the photodiodes arranged two-dimensionally, and transfer from the plurality of vertical CCDs. Horizontal C that receives the signal charges to be transferred in parallel and transfers them serially
The CCD type solid-state image pickup device according to claim 1 or 2, which comprises a CD.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11234567A (en) * 1998-02-13 1999-08-27 Sony Corp Output circuit for ccd solid-state image pickup element
US6147556A (en) * 1997-11-04 2000-11-14 Nec Corporation Solid-state image sensor
JP2017530607A (en) * 2014-09-05 2017-10-12 マーベル ワールド トレード リミテッド Phase noise reduction technology for quartz crystal circuits

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