JPH06216672A - トランスバーサルフィルタ用増幅器 - Google Patents

トランスバーサルフィルタ用増幅器

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JPH06216672A
JPH06216672A JP392293A JP392293A JPH06216672A JP H06216672 A JPH06216672 A JP H06216672A JP 392293 A JP392293 A JP 392293A JP 392293 A JP392293 A JP 392293A JP H06216672 A JPH06216672 A JP H06216672A
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Akira Matsumoto
明 松本
Kenichi Ikegami
憲一 池上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リセット時におけるリンギングの発生を防止
してリセット後の電荷検出動作を速くすると共に、高精
度な信号検出を可能にする。 【構成】 電荷検出期間ではスイッチ41,42,4
3,44,62aがオフ状態となり、フローティングゲ
ート(FG)に誘起されたイメージ電荷が差動増幅回路
30で差動増幅される。リセット期間では、スイッチ4
1,42,43,44,62aがオン状態となり、差動
増幅回路30がボルテージフォロワ回路となってその利
得が0dBになる。このとき、位相補償手段62内の容
量62bが差動増幅回路30の出力側に接続されるの
で、その最大周波数が下がり、リセット時のリンギング
がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フローティングゲート
検出方式(以下、FGA方式という)の電荷結合素子
(以下、CCDという)を用いたトランスバーサルフィ
ルタ(遅延線フィルタ)において、その電荷検出部に設
けられるトランスバーサルフィルタ用増幅器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の一般的なトランスバーサ
ルフィルタの構成ブロック図である。このトランスバー
サルフィルタは、入力電圧Vinを順次遅延するCCD遅
延線からなる複数段の転送段101 〜10n を有し、そ
れらが縦続接続されている。各転送段101 〜10n
出力電圧V1 〜Vn は、重み係数hk (但し、k;1
1,2,…,n)が乗算され、加算回路20に入力され
る。加算回路20は、重み係数hk が乗算された各転送
段101 〜10n の出力電圧hk ・Vk を加算し、出力
電圧Vout として出力する機能を有している。この種の
トランスバーサルフィルタでは、入力電圧Vinが信号電
荷Qs の形で入力されると、その信号電荷Qs が各転送
段101 〜10n で順次遅延され、その各段の遅延出力
電圧V1 〜Vn に対して重み係数hk が乗算され、加算
回路20へ入力される。加算回路20では、各段の重み
係数乗算後の出力電圧Kk ・Vk を加算し、出力電圧V
out として出力する。
【0003】図3は、図2のトランスバーサルフィルタ
の概略の回路図である。このトランスバーサルフィルタ
では、図示しない半導体基板の表面に、各転送段101
〜10n を構成する転送電極11,12が順に配置さ
れ、それらの間に検出電極である各段のフローティング
ゲート(以下、FGという)13が配置されている。各
段のFG13は、(1+hk ):(1−hk )の長さの
比に2分割され、その両電極長の差hによって各段の重
み係数hk が決定される。各段の転送電極11,12に
は、クロックパルスφ1,φ2がそれぞれ印加されるよ
うになっている。各段の2分割されたFG13の一方の
FG13aが検出ライン14に、他方のFG13bが検
出ライン15に、それぞれ接続されている。検出ライン
14,15には、加算回路20を構成する増幅器20a
が接続され、その増幅器20aから出力電圧Vout を出
力するようになっている。
【0004】増幅器20aは、直流のバイアス電圧Va
(例えば、2.5V)が印加される差動増幅回路21を
有し、その+側入力端子が検出ライン14に、−側入力
端子が検出ライン15に、それぞれ接続されている。差
動増幅回路21の+側入力端子とバイアス電圧Va との
間には、リセット手段を構成するリセット用容量22と
リセット用スイッチ24とが並列に接続されている。ま
た、差動増幅回路21の出力端子とその−側入力端子と
の間には、リセット手段を構成するリセット用容量23
とリセット用スイッチ25とが並列に接続されている。
【0005】このトランスバーサルフィルタは、入力電
圧Vinが信号電荷Qs の形で入力される共に、クロック
パルスφ1,φ2が各段の転送電極11,12に順次印
加されると、該転送電極11,12下に形成されるポテ
ンシャル井戸の深さが変わる。そのため、入力された信
号電荷Qs は、各段の転送電極11,12、及びFG1
3下のポテンシャル井戸内を転送方向Xに沿って転送さ
れていく。そして、信号電荷Qs によって各段のFG1
3a,13bにイメージ電荷が誘起され、それが検出ラ
イン14,15を通して差動増幅回路21の+側入力端
子及び−側入力端子へ送られる。
【0006】電荷検出期間では、リセット用スイッチ2
4,25がオフ状態となり、差動増幅回路21により、
両FG13a,13bのイメージ電荷の差が求められ、
該差動増幅回路21の出力端子から出力電圧Vout が出
力される。この出力電圧Vou t は、次式(1)で表わせ
る。 電荷検出期間経過後のリセット期間になると、リセット
用スイッチ24,25がオン状態となり、差動増幅回路
21がボルテージフォロワ回路として動作し、該差動増
幅回路21の利得Aが0dBになる。この種のトランス
バーサルフィルタでは、電極長の差hによって重み係数
kが決定されるため、小さな重み係数hk も精度良く
得られる。しかも、差動増幅回路21でイメージ電荷の
差を求めることによって出力電圧Vout が得られるの
で、加算回路20の回路構成が簡単になるという利点を
有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トランスバーサルフィルタ用増幅器20aでは、次のよ
うな課題があった。図4は、図3のトランスバーサルフ
ィルタの電荷検出期間Ta及びリセット期間Tbを示す
図である。また、図5は図3の周波数−利得特性図であ
る。従来のトランスバーサルフィルタでは、図4及び図
5に示すように、電荷検出期間Taの経過後、リセット
期間Tbになると、リセット用スイッチ24,25をオ
ン状態にして差動増幅回路21の利得Aを0dBにす
る。利得Aを0dBにした場合、そのときの周波数f2
が高いため、リンギング(ピーキング)Pが生じる。そ
のため、周波数帯域内の群遅延時間が長くなり、リセッ
ト期間Tbの経過後の電荷検出動作を速くできないとい
う問題がある。
【0008】また、リセット期間Tbと次の電荷検出期
間Taとの間で、FG13の電圧が不安定となり、周波
数fの特性がずれる。そのため、高精度な信号検出がで
きないという問題がある。本発明は、前記従来技術が持
っていた課題として、リンギングPが生じるために、リ
セット後の電荷検出動作を速くできないという点と、高
精度な信号検出ができないという点について解決したト
ランスバーサルフィルタ用増幅器を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、複数段の信号電荷転送用転送電極間に配
置された分割構造の複数段のFGに誘起されるイメージ
電荷の差を増幅して重み付けされた信号を出力する差動
増幅段と、電荷検出後のリセット時に前記差動増幅段の
利得を0dBにするリセット手段とを、備えたトランス
バーサルフィルタ用増幅器において、位相補償手段を設
けている。この位相補償手段は、リセット時にのみオン
状態となるスイッチを介して位相補償用容量を前記差動
増幅段の出力側に接続する構成になっている。
【0010】
【作用】本発明によれば、以上のようにトランスバーサ
ルフィルタ用増幅器を構成したので、電荷検出期間では
FGに誘起されるイメージ電荷の差が差動増幅段で増幅
される。リセット期間では、リセット手段によって差動
増幅段の利得が0dBに設定される。このとき、位相補
償手段内のスイッチがオン状態となって位相補償用容量
が差動増幅段の出力側に接続される。そのため、利得が
0dBのときの最大周波数が下がり、該リセット時のリ
ンギングがなくなる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示すトランスバー
サルフィルタ用増幅器の構成図であり、従来の図2及び
図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されてい
る。この増幅器は、従来の図3に示す増幅器20aに代
えて検出ライン14,15に接続される回路であり、差
動増幅回路30と、スイッチ41,42,43,44等
で構成されるリセット手段と、該差動増幅回路30の出
力の位相補償を行う容量61と、リセット時にのみオン
状態となる位相補償手段62とを、備えている。即ち、
検出ライン14には、スイッチ41を介して直流のバイ
アス電圧Vb (例えば、2.5V)が印加されると共
に、容量52を介して差動増幅回路30の−側入力端子
が接続されている。また、検出ライン14は、容量51
を介して差動増幅回路30の出力端子に接続されると共
に、直列接続された該容量51及びスイッチ43を介し
て該差動増幅回路30の−側入力端子に接続されてい
る。
【0012】検出ライン15には、スイッチ42を介し
てバイアス電圧Vb が印加されると共に、容量54を介
して差動増幅回路30の+側入力端子が接続されてい
る。また、検出ライン15には、容量53を介して直流
のバイアス電圧VLA(例えば、2.5V)が印加され
ると共に、直列接続された該容量53及びスイッチ44
を介して差動増幅回路30の+側入力端子が接続されて
いる。差動増幅回路30の出力側と接地電位Vssとの間
には、出力の位相補償用容量61が接続されると共に、
リセット時にのみオン状態となる位相補償手段62が接
続されている。位相補償手段62は、リセット時にのみ
オン状態となるスイッチ62aと位相補償用容量62b
との直列回路で構成されている。
【0013】図6は、図1に示す増幅器の構成例を示す
回路図である。この増幅器では、各スイッチ41,4
2,43,44,62aが、PチャネルMOSトランジ
スタ(以下、PMOSという)及びNチャネルMOSト
ランジスタ(以下、NMOSという)が並列接続された
アナログスイッチで構成されている。これらのアナログ
スイッチは、リセット信号RSの“H”レベル及び反転
リセット信号RS/の“L”レベルでオン状態、リセッ
ト信号RSの“L”レベル及び反転リセット信号RS/
の“H”レベルでオフ状態となる。また、差動増幅回路
30は、差動増幅段と出力段とで構成されている。
【0014】差動増幅段は、+側入力端子の電圧によっ
てオン,オフ動作する入力用NMOS31と、−側入力
端子の電圧によってオン,オフ動作する入力用NMOS
32と、該NMOS31,32と電源電圧Vccとの間に
接続されたPMOS33,34からなるカレントミラー
回路と、該NMOS31,32と接地電位Vssとの間に
接続されゲートに直流のバイアス電圧VGS(例えば、
1.1V)が印加される電流源用NMOS35とで、構
成されている。出力段は、電源電圧Vccと出力電圧V
out との間に接続され差動増幅段の出力でオン,オフ動
作する出力用NMOS36と、出力端子Vout と接地電
位Vssとの間に接続されゲートにバイアス電圧VGSが
印加される電流源用NMOS37とで、構成されてい
る。図7は図6の電荷検出期間Ta及びリセット期間T
bの動作波形図、及び図8は図6の周波数−利得特性図
であり、これらの図を参照しつつ、図1及び図6の動作
を説明する。
【0015】先ず、図7の電荷検出期間Taでは、図6
のリセット信号RSが“L”レベル及び反転リセット信
号RS/が“H”レベルとなり、スイッチ41,42,
43,44,62aがオフ状態となる。従来と同様に、
図3の信号電荷Qs によって各段のFG13a,13b
にイメージ電荷が誘起され、それが検出ライン14,1
5を通して図1及び図6の増幅器へ送られる。図1及び
図6の増幅器内では、検出ライン14,15からのイメ
ージ電荷が容量52,54を介して差動増幅回路30内
の入力用NMOS31,32に入力される。すると、入
力されるイメージ電荷の差に応じて入力用NMOS3
1,32が相補的にオン,オフ動作し、その差が増幅さ
れて出力用MOS36がオン,オフ動作し、該出力用N
MOS36から出力電圧Vout が出力される。
【0016】次に、図6のリセット信号RSが“H”レ
ベル及び反転リセット信号RS/が“L”レベルとな
り、スイッチ41,42,43,44,62aがオン状
態となり、図7のリセット期間Tbになる。このリセッ
ト期間Tbでは、スイッチ41,42,43,44がオ
ン状態となるため、差動増幅回路30がボルテージフォ
ロワ回路として動作し、その利得Aが0dBになる。利
得Aが0dBの場合、従来の回路では、図5に示すよう
に周波数f2が高いため、リンギングPが生じる。これ
を解消するため、本実施例では位相補償手段62が設け
られているので、その中の容量62bが差動増幅段の出
力側に接続され、位相補償用の容量値が増加し、図8に
示すように周波数f2が周波数f2a へ下がる。
【0017】その結果、図7に示すように、リセット時
におけるリンギングPがなくなる。従って、周波数帯域
内の群遅延時間が短くなり、リセット期間Tb経過後の
電荷検出期間Taにおける電荷検出動作を速くできる。
さらに、リセット期間Tbとそれに続く電荷検出期間T
aとの間におけるFG13の電圧が安定し、従来のよう
に周波数特性がずれないので、高精度な信号検出ができ
る。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (a) 図1及び図6の増幅器を、他のトランジスタ構
成にしてもよい。また、上記実施例では固定の位相補償
用容量61とリセット時のみ接続される位相補償用容量
62bとを設けているが、それらの容量や数を任意の数
にしたり、あるいは容量61を省略して位相補償手段6
2のみで位相補償をするようにしてもよい。 (b) 図1及び図6の増幅器が接続される電極構造
は、図3以外の他の構成に変更してもよい。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、位相補償手段を設けたので、リセット時にのみ位
相補償用容量が差動増幅段の出力側に接続され、該リセ
ット時における増幅器の利得0の場合において、該位相
補償用容量によって位相補償が行われ、周波数が下がっ
て従来のようなリンギングを防止できる。そのため、周
波数帯域内の群遅延時間が短くなり、リセット後の電荷
検出動作を速くできる。しかも、リセット期間とその後
の電荷検出期間との間でFGの電圧が安定し、周波数特
性がずれることなく、高精度な信号検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す増幅器の構成図である。
【図2】従来のトランスバーサルフィルタの構成ブロッ
ク図である。
【図3】図2に示すトランスバーサルフィルタの概略の
回路図である。
【図4】図3に示す増幅器の電荷検出期間及びリセット
期間の動作波形図である。
【図5】図3に示す増幅器の周波数−利得特性図であ
る。
【図6】図1に示す増幅器の構成例を示す回路図であ
る。
【図7】図6に示す増幅器の電荷検出期間及びリセット
期間の動作波形図である。
【図8】図6に示す増幅器の周波数−利得特性図であ
る。
【符号の説明】
11,12 転送電極 13,13a,13b フローティ
ングゲート(FG) 14,15 検出ライン 20 加算回路 30 差動増幅回
路 52,54,61,62b 容量 41,42,43,44,62a スイッチ 62 位相補償手

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数段の信号電荷転送用転送電極間に配
    置された分割構造の複数段のフローティングゲートに誘
    起されるイメージ電荷の差を増幅して重み付けされた信
    号を出力する差動増幅段と、 電荷検出後のリセット時に前記差動増幅段の利得を0d
    Bにするリセット手段とを、備えたトランスバーサルフ
    ィルタ用増幅器において、 前記リセット時にのみオン状態となるスイッチを介して
    位相補償用容量を前記差動増幅段の出力側に接続する構
    成の位相補償手段を、 設けたことを特徴とするトランスバーサルフィルタ用増
    幅器。
JP392293A 1993-01-13 1993-01-13 トランスバーサルフィルタ用増幅器 Expired - Lifetime JP2898160B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10342476B4 (de) * 2002-12-20 2008-04-30 Hewlett-Packard Development Co., L.P., Houston Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Zusammenbau- und Ausrichtungs-Fehlern in Sensoranordnungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10342476B4 (de) * 2002-12-20 2008-04-30 Hewlett-Packard Development Co., L.P., Houston Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Zusammenbau- und Ausrichtungs-Fehlern in Sensoranordnungen

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