JPH0770946B2 - 電荷結合装置 - Google Patents
電荷結合装置Info
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- JPH0770946B2 JPH0770946B2 JP61107529A JP10752986A JPH0770946B2 JP H0770946 B2 JPH0770946 B2 JP H0770946B2 JP 61107529 A JP61107529 A JP 61107529A JP 10752986 A JP10752986 A JP 10752986A JP H0770946 B2 JPH0770946 B2 JP H0770946B2
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- charge
- floating diffusion
- electrometer
- gate electrode
- delay line
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H15/00—Transversal filters
- H03H15/02—Transversal filters using analogue shift registers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
- G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
Description
【発明の詳細な説明】 ＜発明の分野＞ この発明は、例えばトランスバーサル・フイルタにおい
て有効な長さ方向に沿つてタツプを有する電荷結合装置
（CCD）遅延線に関する。
て有効な長さ方向に沿つてタツプを有する電荷結合装置
（CCD）遅延線に関する。
＜発明の背景＞ 出力重み付け形式のCCDトランスバーサル・フイルタは
一連の入力信号サンプルに対して異なる遅延応答を与え
るためにタツプ付きCCD遅延線を使用しており、取出さ
れた上記入力信号サンプルは次いで線形合成される。線
形合成は応答出力の重み付けと、それらの加算的あるい
は減算的合成とからなる。CCDトランスバーサル・フイ
ルタで使用されるタツプ付CCD遅延線は、その長さ方向
に沿つて連続して設けられたタツプにおいて非破壊電荷
感知段を使用する必要があり、それによって、感知され
た電荷パケットは感知後、CCD遅延線に沿つて順方向に
クロツクされ続けることができる。
一連の入力信号サンプルに対して異なる遅延応答を与え
るためにタツプ付きCCD遅延線を使用しており、取出さ
れた上記入力信号サンプルは次いで線形合成される。線
形合成は応答出力の重み付けと、それらの加算的あるい
は減算的合成とからなる。CCDトランスバーサル・フイ
ルタで使用されるタツプ付CCD遅延線は、その長さ方向
に沿つて連続して設けられたタツプにおいて非破壊電荷
感知段を使用する必要があり、それによって、感知され
た電荷パケットは感知後、CCD遅延線に沿つて順方向に
クロツクされ続けることができる。
遅延線にタツプを設ける従来方法では、CCD遅延線の長
さ方向に沿う一連のゲート電極に“フローテイング”ゲ
ート電極を使用することを必要とする。これらのフロー
テイング・ゲートは、共通ドレンあるいは共通ソース増
幅器接続の形で電界効果トランジスタ（FET）のゲート
電極に接続している。FETは電荷パケツトの振幅を感知
し、出力信号電流あるいは電圧のサンプルを与える電位
計（エレクトロメータ）として動作する。これらのフロ
ーテイング・ゲートは、電位計の出力信号に対してDC成
分を再生するために、既知の電位に周期的にクランプさ
れなければならない。このクランプは習慣的に各フロー
テイング・ゲートに対してそれぞれの電界効果トランジ
スタで行なわれ、そのトランジスタの各々はそれに関連
するフローテイング・ゲート電極からリセツト電位源へ
の伝送ゲート接続中にある。フローティング・ゲート、
電位計FETのゲート電極、およびDC分再生クランプFETの
導電チヤンネルへの端部接続からなるゲート構造の下の
領域の総面積はかなりのものとなる傾向がある。そのた
め、ゲート構造のキヤパシタンスＣは相当に大きくな
り、その結果、各CCD遅延線のタツプから電位計の出力
に関連するＣ1/2に依存する相当な大きさのジヨンソン
・ノイズ（Johnson noise）が存在する。
さ方向に沿う一連のゲート電極に“フローテイング”ゲ
ート電極を使用することを必要とする。これらのフロー
テイング・ゲートは、共通ドレンあるいは共通ソース増
幅器接続の形で電界効果トランジスタ（FET）のゲート
電極に接続している。FETは電荷パケツトの振幅を感知
し、出力信号電流あるいは電圧のサンプルを与える電位
計（エレクトロメータ）として動作する。これらのフロ
ーテイング・ゲートは、電位計の出力信号に対してDC成
分を再生するために、既知の電位に周期的にクランプさ
れなければならない。このクランプは習慣的に各フロー
テイング・ゲートに対してそれぞれの電界効果トランジ
スタで行なわれ、そのトランジスタの各々はそれに関連
するフローテイング・ゲート電極からリセツト電位源へ
の伝送ゲート接続中にある。フローティング・ゲート、
電位計FETのゲート電極、およびDC分再生クランプFETの
導電チヤンネルへの端部接続からなるゲート構造の下の
領域の総面積はかなりのものとなる傾向がある。そのた
め、ゲート構造のキヤパシタンスＣは相当に大きくな
り、その結果、各CCD遅延線のタツプから電位計の出力
に関連するＣ1/2に依存する相当な大きさのジヨンソン
・ノイズ（Johnson noise）が存在する。
CCD用として利用できる最も低いノイズの電荷感知段は
フローテイング拡散電位計である。この電位計では、電
位計FETのゲート電極はCCD電荷転送チヤンネル中のフロ
ーテイング拡散部に接続しており、DC分再生のためのゲ
ート電極の基準電位へのクランプは、フローテイング拡
散部それ自身と基準電位に接続されたリセツト・ドレン
拡散部との間のFET作用によつて行なわれる。フローテ
イング拡散部と、導電チヤンネルの端部を特定するリセ
ツト・ドレン拡散部との間に位置するリセツト・ゲート
電極に供給されるリセツト・パルスによつて、リセツト
・クランプ用の導電チヤンネルが電荷転送チヤンネル中
に誘起される。フローテイング拡散部に接続されたゲー
ト電極構造は、電荷転送チヤンネルの外に配置されたク
ランプFETのチヤンネル電極にオーミック・コンタクト
する必要はないので、より小さく作ることができる。ゲ
ート構造のキヤパシタンスＣ、従つてジヨンソン・ノイ
ズは、フローティング・ゲート電位計のそれらより著し
く減少する。
フローテイング拡散電位計である。この電位計では、電
位計FETのゲート電極はCCD電荷転送チヤンネル中のフロ
ーテイング拡散部に接続しており、DC分再生のためのゲ
ート電極の基準電位へのクランプは、フローテイング拡
散部それ自身と基準電位に接続されたリセツト・ドレン
拡散部との間のFET作用によつて行なわれる。フローテ
イング拡散部と、導電チヤンネルの端部を特定するリセ
ツト・ドレン拡散部との間に位置するリセツト・ゲート
電極に供給されるリセツト・パルスによつて、リセツト
・クランプ用の導電チヤンネルが電荷転送チヤンネル中
に誘起される。フローテイング拡散部に接続されたゲー
ト電極構造は、電荷転送チヤンネルの外に配置されたク
ランプFETのチヤンネル電極にオーミック・コンタクト
する必要はないので、より小さく作ることができる。ゲ
ート構造のキヤパシタンスＣ、従つてジヨンソン・ノイ
ズは、フローティング・ゲート電位計のそれらより著し
く減少する。
1982年５月18日付けで「SIGNAL FROM A CHARGE TRANSFE
R DEVICE（電荷転送装置から取出される信号）」という
名称で特許された米国特許第4,330,753号明細書中に
は、電荷転送装置の出力段から比較的ノイズのない信号
を得ることを特徴とした方法が示されている。この特許
明細書に示されている方法では、規則的にサンプリング
する電位計段からの出力信号は帯域通過フイルタを通さ
れて、電位計段のクロツク周波数の高調波の側方部に位
置する両側波帯振幅変調の側波帯を分離する。これらの
側波帯はクロック周波数の高調波で動作するスイッチン
グ復調器を使用して同期検波され、側波帯はヘテロダイ
ンされて、ベースバンド・スペクトルに変換される。こ
の同期検波は、電位計段の応答出力のベースバンド・ス
ペクトル中のフリッカー・ノイズ、すなわち1/fノイズ
に対しては応答しない。
R DEVICE（電荷転送装置から取出される信号）」という
名称で特許された米国特許第4,330,753号明細書中に
は、電荷転送装置の出力段から比較的ノイズのない信号
を得ることを特徴とした方法が示されている。この特許
明細書に示されている方法では、規則的にサンプリング
する電位計段からの出力信号は帯域通過フイルタを通さ
れて、電位計段のクロツク周波数の高調波の側方部に位
置する両側波帯振幅変調の側波帯を分離する。これらの
側波帯はクロック周波数の高調波で動作するスイッチン
グ復調器を使用して同期検波され、側波帯はヘテロダイ
ンされて、ベースバンド・スペクトルに変換される。こ
の同期検波は、電位計段の応答出力のベースバンド・ス
ペクトル中のフリッカー・ノイズ、すなわち1/fノイズ
に対しては応答しない。
フローテイング拡散電位計はフローテイング拡散部をリ
セツトすることなくビデオ周波数のクロツク周波数で動
作させられるが、この動作の後に同期検波処理は行なわ
れない。フローテイング拡散部をリセツトしない、ある
いは電位計の応答出力を同期検波することのないこの動
作によると、後続する電荷パケツト中に電荷パケツトの
スミア（しみ）を生じさせる。このスミアは、フローテ
イング拡散部のリセツトを省略したことに伴なう電荷転
送の非効率のために生ずる。本願発明者は、このスミア
は特に低周波数でのベースバンド・スペクトル応答性を
低下させるが、電位計段のクロツク周波数の側波帯での
スペクトル応答性には感知できる程の影響を与えないこ
とを発見した。1985年12月３日付けで「REDUCTION OF N
OISE IN SIGNAL FROM CHARGE TRANSFER DEVICES（電荷
転送装置から取出される信号中のノイズの減少）」とい
う名称で特許された米国特許第4,556,851号明細書中に
は、ドレン電位にリセツトするのではなくチヤンネル内
電位にリセツトされるフローテイング拡散部が示されて
いる。電位計中のスミアは低周波抑制濾波によつて除去
され、フイルタの応答出力は電位計段のクロツク周波数
で同期検波されてスミアのない出力信号を得ることがで
きる。
セツトすることなくビデオ周波数のクロツク周波数で動
作させられるが、この動作の後に同期検波処理は行なわ
れない。フローテイング拡散部をリセツトしない、ある
いは電位計の応答出力を同期検波することのないこの動
作によると、後続する電荷パケツト中に電荷パケツトの
スミア（しみ）を生じさせる。このスミアは、フローテ
イング拡散部のリセツトを省略したことに伴なう電荷転
送の非効率のために生ずる。本願発明者は、このスミア
は特に低周波数でのベースバンド・スペクトル応答性を
低下させるが、電位計段のクロツク周波数の側波帯での
スペクトル応答性には感知できる程の影響を与えないこ
とを発見した。1985年12月３日付けで「REDUCTION OF N
OISE IN SIGNAL FROM CHARGE TRANSFER DEVICES（電荷
転送装置から取出される信号中のノイズの減少）」とい
う名称で特許された米国特許第4,556,851号明細書中に
は、ドレン電位にリセツトするのではなくチヤンネル内
電位にリセツトされるフローテイング拡散部が示されて
いる。電位計中のスミアは低周波抑制濾波によつて除去
され、フイルタの応答出力は電位計段のクロツク周波数
で同期検波されてスミアのない出力信号を得ることがで
きる。
＜発明の概要＞ 本願発明では、フローテイング拡散電位計中のフローテ
イング拡散部は、CCDクロツク遅延線のタップの位置に
配置されている。フローテイング拡散電位計の出力信号
は電位計のクロツク周波数の高調波で検波されて、CCD
遅延線からの改良された応答出力を取出すことができ
る。検波は例えば電位計のクロツク周波数の高調波で動
作するスイツチを使用して同期的に行なわれる。
イング拡散部は、CCDクロツク遅延線のタップの位置に
配置されている。フローテイング拡散電位計の出力信号
は電位計のクロツク周波数の高調波で検波されて、CCD
遅延線からの改良された応答出力を取出すことができ
る。検波は例えば電位計のクロツク周波数の高調波で動
作するスイツチを使用して同期的に行なわれる。
この発明の特徴による多数タツプCCD遅延線では、各タ
ツプにはそれぞれフローテイング拡散電位計が設けられ
ており、電位計の出力信号は電位計のクロツク周波数の
高調波で同期検波される。このような多数タツプCCD遅
延線を使用したトランスバーサル・フイルタはこの発明
のさらに他の特徴となる点である。
ツプにはそれぞれフローテイング拡散電位計が設けられ
ており、電位計の出力信号は電位計のクロツク周波数の
高調波で同期検波される。このような多数タツプCCD遅
延線を使用したトランスバーサル・フイルタはこの発明
のさらに他の特徴となる点である。
＜実施例の詳細な説明＞ 以下、図示の実施例によつてこの発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は周波数fCで順方向にクロツクされるCCD遅延線
５を示す。φ１相ゲート電極およびDCゲート電極が第１
のポリシリコン層中に設けられているものとして示され
ている。SIG1、φ２相、およびφＲゲート電極が第２の
ポリシリコン層中に形成されているものとして示されて
いる。SIG2およびφ３ゲート電極が第３のポリシリコン
層中に形成されているものとして示されている。CCD遅
延線５の電荷転送チヤンネルは表面チヤンネル形あるい
は半導体基板中の埋込みチヤンネルのいずれかで構成さ
れており、後者は一般に表面再結合による問題を避ける
ために望ましい。第１図の例では連続するクロツク位相
φ１、φ２、φ３をもつた３相クロックが使用され、リ
セット・パルスφＲとして、φ２と同じパルスが使用さ
れる。説明の都合上、電荷転送チャネルはＰ形基板中の
ｎ形であると仮定する。
５を示す。φ１相ゲート電極およびDCゲート電極が第１
のポリシリコン層中に設けられているものとして示され
ている。SIG1、φ２相、およびφＲゲート電極が第２の
ポリシリコン層中に形成されているものとして示されて
いる。SIG2およびφ３ゲート電極が第３のポリシリコン
層中に形成されているものとして示されている。CCD遅
延線５の電荷転送チヤンネルは表面チヤンネル形あるい
は半導体基板中の埋込みチヤンネルのいずれかで構成さ
れており、後者は一般に表面再結合による問題を避ける
ために望ましい。第１図の例では連続するクロツク位相
φ１、φ２、φ３をもつた３相クロックが使用され、リ
セット・パルスφＲとして、φ２と同じパルスが使用さ
れる。説明の都合上、電荷転送チャネルはＰ形基板中の
ｎ形であると仮定する。
CCD遅延線５には、その入力端における充満−排出入力
段６の一部としてのクロツク周波数fCのパルスが供給さ
れるソース拡散部10、その長さ方向に沿うフローテイン
グ拡散部11、12、13、14、15、およびその出力段におけ
るドレイン拡散部16が設けられている。フローテイング
拡散部11乃至15の各連続する対間の電荷転送チヤンネル
を横切つて、これらのフローテイング拡散部の下に電荷
パケツトの形で現われるサンプルを差動的に個々に遅延
させるように動作する一連のゲート電極が設けられてい
る。絶縁ゲート電界効果トランジスタ21、22、23、24、
25のゲート電極は、フローテイング拡散部11、12、13、
14、15にオーム接触しており、且つ電位計として動作す
るようにソースおよびドレン電極が接続されている。図
に示す特定の電位計はソース・ホロワとして、すなわち
共通ドレン増幅器として動作するようにFET21乃至25の
動作条件を定めている。これらの特定の電位計の接続
は、FET21乃至25のドレン電位計およびドレン拡散部16
を動作電位源＋Ｖに接続するバスにオーム接続する手段
を含んでいる。この特定の電位計の接続はまたFET21、2
2、23、24、25のソース電極を各ソース負荷抵抗31、3
2、33、34、35を経て基板電位（アースとして示されて
いる）に接続する手段を有している。
段６の一部としてのクロツク周波数fCのパルスが供給さ
れるソース拡散部10、その長さ方向に沿うフローテイン
グ拡散部11、12、13、14、15、およびその出力段におけ
るドレイン拡散部16が設けられている。フローテイング
拡散部11乃至15の各連続する対間の電荷転送チヤンネル
を横切つて、これらのフローテイング拡散部の下に電荷
パケツトの形で現われるサンプルを差動的に個々に遅延
させるように動作する一連のゲート電極が設けられてい
る。絶縁ゲート電界効果トランジスタ21、22、23、24、
25のゲート電極は、フローテイング拡散部11、12、13、
14、15にオーム接触しており、且つ電位計として動作す
るようにソースおよびドレン電極が接続されている。図
に示す特定の電位計はソース・ホロワとして、すなわち
共通ドレン増幅器として動作するようにFET21乃至25の
動作条件を定めている。これらの特定の電位計の接続
は、FET21乃至25のドレン電位計およびドレン拡散部16
を動作電位源＋Ｖに接続するバスにオーム接続する手段
を含んでいる。この特定の電位計の接続はまたFET21、2
2、23、24、25のソース電極を各ソース負荷抵抗31、3
2、33、34、35を経て基板電位（アースとして示されて
いる）に接続する手段を有している。
FET21乃至25およびそれらのソース・ホロワ接続は、CCD
用の通常のフローテイング拡散電位計出力段と同様にタ
ツプ付きCCD遅延線５と共に同じ半導体基板中に含まれ
ているものと仮定する。FET21、22、23、24、25のソー
ス・ホロワ出力は、基板外に設けられたバッファ増幅器
41、42、43、44、45の各入力にそれぞれ接続されてお
り、これらの各増幅器は数倍の電圧増幅を与えるもので
ある。バツフア増幅器41、42、43、44、45は、また、こ
れに後続する、縦続配列された同期検波器51、52、53、
54、55に対する低ソース・インピーダンスを与えること
ができる。
用の通常のフローテイング拡散電位計出力段と同様にタ
ツプ付きCCD遅延線５と共に同じ半導体基板中に含まれ
ているものと仮定する。FET21、22、23、24、25のソー
ス・ホロワ出力は、基板外に設けられたバッファ増幅器
41、42、43、44、45の各入力にそれぞれ接続されてお
り、これらの各増幅器は数倍の電圧増幅を与えるもので
ある。バツフア増幅器41、42、43、44、45は、また、こ
れに後続する、縦続配列された同期検波器51、52、53、
54、55に対する低ソース・インピーダンスを与えること
ができる。
同期検波器51乃至55は、fCと高調波の関係にあるクロツ
ク周波数をもつたパルス列φＳに従つて切換わるスイツ
チング復調器を含んでいる。パルス列φＳのクロツク周
波数は、例えばfCに対して第１高調波の関係にある。同
期検波器51乃至55は、電位計FET11乃至15のソース電極
がそれぞれ供給する電位計の出力信号のベースバンド・
スペクトルの比較的低い周波数に対して実質的に応答し
ない形式のものである。例えば、同期検波器51乃至55の
各々は、バツフア増幅器41乃至45から同期検波器51乃至
55に供給される入力信号のベースバンド・スペクトルに
対し平衡した形式のスイツチング復調器を含んでいるも
のでよい。あるいは、他の例として同期検波器51乃至55
の各々は不平衡スイツチング復調器が後続して設けられ
たベースバンド抑制フイルタを含むものでもよいし、さ
らに他の例として同期検波器51乃至55の各々がφＳのパ
ルスに応答してサンプルするサンプル−ホールド回路が
後続して設けられたベースバンド抑制フイルタを含むも
のでもよい。
ク周波数をもつたパルス列φＳに従つて切換わるスイツ
チング復調器を含んでいる。パルス列φＳのクロツク周
波数は、例えばfCに対して第１高調波の関係にある。同
期検波器51乃至55は、電位計FET11乃至15のソース電極
がそれぞれ供給する電位計の出力信号のベースバンド・
スペクトルの比較的低い周波数に対して実質的に応答し
ない形式のものである。例えば、同期検波器51乃至55の
各々は、バツフア増幅器41乃至45から同期検波器51乃至
55に供給される入力信号のベースバンド・スペクトルに
対し平衡した形式のスイツチング復調器を含んでいるも
のでよい。あるいは、他の例として同期検波器51乃至55
の各々は不平衡スイツチング復調器が後続して設けられ
たベースバンド抑制フイルタを含むものでもよいし、さ
らに他の例として同期検波器51乃至55の各々がφＳのパ
ルスに応答してサンプルするサンプル−ホールド回路が
後続して設けられたベースバンド抑制フイルタを含むも
のでもよい。
同期検波器51、52、53、54、55の応答出力は回路網56で
線形合成されて、フイルタの入力信号に対する総合の応
答出力を発生する。フイルタの入力信号は、充満−排出
入力段６のゲート電極７および８供給される直流電位の
一方に重畳されたパルス変調として供給される。このパ
ルス変調の各パルスはパルス発生器20からソース拡散部
10に供給された周波数fCのパルスと重なり合っている。
簡単に言えば、充満−排出入力段６は従来通りに動作し
ている。
線形合成されて、フイルタの入力信号に対する総合の応
答出力を発生する。フイルタの入力信号は、充満−排出
入力段６のゲート電極７および８供給される直流電位の
一方に重畳されたパルス変調として供給される。このパ
ルス変調の各パルスはパルス発生器20からソース拡散部
10に供給された周波数fCのパルスと重なり合っている。
簡単に言えば、充満−排出入力段６は従来通りに動作し
ている。
線形合成回路網56は、例えば低域通過トランスバーサル
・フイルタ構成の場合と同様に重み付けおよびそれに続
く加算合成を行なう。あるいは、線形合成回路網56は、
例えば帯域通過トランスバーサル・フイルタの場合のよ
うに重み付けを行つて加算および減算合成の双方を行な
つてもよい。
・フイルタ構成の場合と同様に重み付けおよびそれに続
く加算合成を行なう。あるいは、線形合成回路網56は、
例えば帯域通過トランスバーサル・フイルタの場合のよ
うに重み付けを行つて加算および減算合成の双方を行な
つてもよい。
第１図のトランスバーサル・フイルタでは一例として３
相クロツクが示されている。短ゲート電極61乃至65はフ
ローテイング拡散部11乃至15にすぐに後続して設けられ
ており、直流電圧（DC）が供給されて、フローテイング
拡散部をゲート電極66乃至70に供給されるφ２クロツク
位相の信号から電気的にシールドしている。電流電圧が
供給される長ゲート電極71乃至75は、負方向のφ３クロ
ツク位相の信号によつて電荷パケツトが飛び越えて転送
される高さの障壁を作り、各電荷情報はそれぞれフロー
テイング拡散部11乃至15の下に流れ込む。フローテイン
グ拡散部の下に電荷パケツトを保持させるために、フロ
ーテイング拡散部11乃至15に後続する第１のクロツク電
極66乃至70は、φ３クロツク位相の変化の期間中、負電
圧でなければならない。
相クロツクが示されている。短ゲート電極61乃至65はフ
ローテイング拡散部11乃至15にすぐに後続して設けられ
ており、直流電圧（DC）が供給されて、フローテイング
拡散部をゲート電極66乃至70に供給されるφ２クロツク
位相の信号から電気的にシールドしている。電流電圧が
供給される長ゲート電極71乃至75は、負方向のφ３クロ
ツク位相の信号によつて電荷パケツトが飛び越えて転送
される高さの障壁を作り、各電荷情報はそれぞれフロー
テイング拡散部11乃至15の下に流れ込む。フローテイン
グ拡散部の下に電荷パケツトを保持させるために、フロ
ーテイング拡散部11乃至15に後続する第１のクロツク電
極66乃至70は、φ３クロツク位相の変化の期間中、負電
圧でなければならない。
同期検波器51乃至55は電荷レベルの変化のベースバンド
成分には応答せず、０周波数からさらに離れた電荷レベ
ルの変化に対してのみ応答し、電位計のサンプリング時
間の遅延がフイルタの応答を直線的に増加させることは
ない。従つて、φ２クロツク・パルスはリセツト・ゲー
ト電極76に供給されるリセットパルスφＲとして適した
ものであり、特別なφＲパルス用のバスを設ける必要は
ない。また、φ２クロツク位相はフローテイング拡散部
61乃至64に後続する第１のクロツク・ゲート電極に供給
するのに適したものである。
成分には応答せず、０周波数からさらに離れた電荷レベ
ルの変化に対してのみ応答し、電位計のサンプリング時
間の遅延がフイルタの応答を直線的に増加させることは
ない。従つて、φ２クロツク・パルスはリセツト・ゲー
ト電極76に供給されるリセットパルスφＲとして適した
ものであり、特別なφＲパルス用のバスを設ける必要は
ない。また、φ２クロツク位相はフローテイング拡散部
61乃至64に後続する第１のクロツク・ゲート電極に供給
するのに適したものである。
第１図のトランスバーサル・フィルタでは、連続するタ
ップ点が１個のCCD電荷転送段だけ離れているので、ゲ
ート電極71乃至75には殆んど完全にφ１の代りに直流電
圧が供給されている。タツプ点が２個のCCD転送段離れ
ている場合は、各φ２ゲート電極とこれに後続するφ３
ゲート電極は一連のφ２ゲート電極、φ３ゲート電極、
φ１ゲート電極、φ２ゲート電極、およびφ３ゲート電
極と置換され得る。連続するタツプ点がさらに多数のCC
D電荷転送段離れている場合は、φ１ゲート電極、φ２
ゲート電極、φ３ゲート電極の規則的なくり返しがさら
に顕著になる。
ップ点が１個のCCD電荷転送段だけ離れているので、ゲ
ート電極71乃至75には殆んど完全にφ１の代りに直流電
圧が供給されている。タツプ点が２個のCCD転送段離れ
ている場合は、各φ２ゲート電極とこれに後続するφ３
ゲート電極は一連のφ２ゲート電極、φ３ゲート電極、
φ１ゲート電極、φ２ゲート電極、およびφ３ゲート電
極と置換され得る。連続するタツプ点がさらに多数のCC
D電荷転送段離れている場合は、φ１ゲート電極、φ２
ゲート電極、φ３ゲート電極の規則的なくり返しがさら
に顕著になる。
第２図は第１図のCCDトランスバーサル・フイルタの別
の例を示し、バツフア増幅器41、42、43、44、45によっ
てそれぞれ供給された増幅された電位計の応答出力は回
路網57で線形合成されて単一の同期検波器58に入力信号
として供給される。同期検波器58はfCの高調波（例えば
第１高調波）周波数で供給されたφＳパルス列に応答し
て、線形合成回路網57の高調波サブスペクトルの１つを
ベースバンドにヘテロダイン検波して、フイルタ全体の
応答出力を発生させる。
の例を示し、バツフア増幅器41、42、43、44、45によっ
てそれぞれ供給された増幅された電位計の応答出力は回
路網57で線形合成されて単一の同期検波器58に入力信号
として供給される。同期検波器58はfCの高調波（例えば
第１高調波）周波数で供給されたφＳパルス列に応答し
て、線形合成回路網57の高調波サブスペクトルの１つを
ベースバンドにヘテロダイン検波して、フイルタ全体の
応答出力を発生させる。
第２図のトランスバーサル・フイルタは同期検波器の変
換利得を整合させなければならないという問題を避ける
ことができ、また同期検波器の数を節約することができ
る。しかし、第１図のトランスバーサル・フイルタは、
線形合成が最後の段で行なわれるまで信号チヤンネルは
並列になつているので、ダイナミツク・レンジを大きく
とることができる。
換利得を整合させなければならないという問題を避ける
ことができ、また同期検波器の数を節約することができ
る。しかし、第１図のトランスバーサル・フイルタは、
線形合成が最後の段で行なわれるまで信号チヤンネルは
並列になつているので、ダイナミツク・レンジを大きく
とることができる。
正負のフィルタの重みが使用されるべきである場合は、
フィルタの重みの極性は第１図のトランスバーサル・フ
ィルタ中の同期検波器51ないし55によつて割当てられ
る。正のフイルタの重みを与える同期検波器はφ３パル
ス列によつて切換えられ、負の重みを与える同期検波器
はφＳパルス列から位相シフトされたパルス列によつて
切換えられる。
フィルタの重みの極性は第１図のトランスバーサル・フ
ィルタ中の同期検波器51ないし55によつて割当てられ
る。正のフイルタの重みを与える同期検波器はφ３パル
ス列によつて切換えられ、負の重みを与える同期検波器
はφＳパルス列から位相シフトされたパルス列によつて
切換えられる。
第３図はフローテイング拡散電位計の任意の１つに関連
して第１図および第２図のフイルタのいずれかに導入さ
れる変形例を示す。各フローテイング拡散部80はDC電圧
ではなくクロツク電圧φ１′が供給される各先行するゲ
ート電極81を持つている。このクロツク電圧はφ１より
も振幅の減少した、あるいは浅いクロツク電圧である
が、同様な位相をもつている。
して第１図および第２図のフイルタのいずれかに導入さ
れる変形例を示す。各フローテイング拡散部80はDC電圧
ではなくクロツク電圧φ１′が供給される各先行するゲ
ート電極81を持つている。このクロツク電圧はφ１より
も振幅の減少した、あるいは浅いクロツク電圧である
が、同様な位相をもつている。
第４図および第５図はフローテイング拡散電位計のいず
れか一方に関して第１図あるいは第２図のフイルタのい
ずれかに導入される他の変形例を示している。各フロー
テイング拡散部80は、それに後続するクロツクされるス
プリツト・ゲート電極構造をもつている。このスプリツ
ト・ゲート電極構造は、短いゲート電極81と、より長い
ゲート電極83とからなる。ゲート電極82はゲート電極83
と同じ電圧変化をもつたクロツクが供給されるが、その
下の電荷転送チヤンネルの部分中に、ゲート電極83の下
の電荷転送チヤンネルの部分に対して障壁を形成するよ
うに作られている。これは電荷の転送後、フローテイン
グ拡散部80に電荷が逆戻りするのを防止するために作ら
れる。第４図では、ゲート電極82をゲート電極83よりも
半導体基板に接近して配置することにより上記の電位障
壁が形成されている。第５図では、ゲート電極82と83と
の間に直流電圧源によつて概略的に示した直流バイアス
・オフセツト電位を導入する手段84によつて上記の電位
障壁が導入されている。ゲート電極82に対してφ２より
も大きな振幅をもち、フローテイング拡散部80からの電
荷の転送を助けるためにより正に振れるクロツク電圧φ
２′を供給するように変形することもできる。
れか一方に関して第１図あるいは第２図のフイルタのい
ずれかに導入される他の変形例を示している。各フロー
テイング拡散部80は、それに後続するクロツクされるス
プリツト・ゲート電極構造をもつている。このスプリツ
ト・ゲート電極構造は、短いゲート電極81と、より長い
ゲート電極83とからなる。ゲート電極82はゲート電極83
と同じ電圧変化をもつたクロツクが供給されるが、その
下の電荷転送チヤンネルの部分中に、ゲート電極83の下
の電荷転送チヤンネルの部分に対して障壁を形成するよ
うに作られている。これは電荷の転送後、フローテイン
グ拡散部80に電荷が逆戻りするのを防止するために作ら
れる。第４図では、ゲート電極82をゲート電極83よりも
半導体基板に接近して配置することにより上記の電位障
壁が形成されている。第５図では、ゲート電極82と83と
の間に直流電圧源によつて概略的に示した直流バイアス
・オフセツト電位を導入する手段84によつて上記の電位
障壁が導入されている。ゲート電極82に対してφ２より
も大きな振幅をもち、フローテイング拡散部80からの電
荷の転送を助けるためにより正に振れるクロツク電圧φ
２′を供給するように変形することもできる。
次に述べるように、CCDフイルタの設計者にとつては上
記のトランスバーサル・フイルタの他の幾つかの変形例
が考えられることは言う迄もない。この発明を実施した
他のCCDフイルタにおいて、３相クロツクの代りに単
相、２相、あるいはその多相クロツク法も使用すること
ができる。
記のトランスバーサル・フイルタの他の幾つかの変形例
が考えられることは言う迄もない。この発明を実施した
他のCCDフイルタにおいて、３相クロツクの代りに単
相、２相、あるいはその多相クロツク法も使用すること
ができる。
線形位相濾波が使用される場合は、重み付けの後よりも
むしろ重み付けの前に、ある信号の線形合成が可能なこ
とは言う迄もない。第１図および第２図に関連して述べ
た１対のフイルタに反対位相の入力信号を供給して、フ
ローテイング・ゲート電位計を使用したCCDフイルタで
のスプリツト・ゲート法と同等な正の重みが付けられた
タツプ信号および負の重みが付けられたタツプ信号を発
生させることもできる。出力フイルタの重みは、共通ド
レン増幅器接続よりもむしろ共通ソース増幅器接続で採
用されている電位計のFETの寸法を逓倍することによつ
て割当てられる。
むしろ重み付けの前に、ある信号の線形合成が可能なこ
とは言う迄もない。第１図および第２図に関連して述べ
た１対のフイルタに反対位相の入力信号を供給して、フ
ローテイング・ゲート電位計を使用したCCDフイルタで
のスプリツト・ゲート法と同等な正の重みが付けられた
タツプ信号および負の重みが付けられたタツプ信号を発
生させることもできる。出力フイルタの重みは、共通ド
レン増幅器接続よりもむしろ共通ソース増幅器接続で採
用されている電位計のFETの寸法を逓倍することによつ
て割当てられる。
反覆CCDフイルタは、ループ接続されたCCD遅延線中を循
環する電荷パケツトを感知するためにこの明細書中で述
べられている非破壊フローテイング電位計を使用するこ
とができる。そのため、ループ接続されたCCD遅延線を
使用した短かい段数のCCD直列メモリ構成を使用するこ
とができる。このような適用例えは、フローテイング・
ゲート電位計は、この発明に従つて破壊的あるいは非破
壊的に選択的に動作させられる。このような選択的な動
作は、フローテイング拡散部が配置される位置に隣接し
たループ接続されたCCD遅延線の側に単にリセツト・ゲ
ートおよびリセツト・ドレン構造を配置することによつ
て与えられる。
環する電荷パケツトを感知するためにこの明細書中で述
べられている非破壊フローテイング電位計を使用するこ
とができる。そのため、ループ接続されたCCD遅延線を
使用した短かい段数のCCD直列メモリ構成を使用するこ
とができる。このような適用例えは、フローテイング・
ゲート電位計は、この発明に従つて破壊的あるいは非破
壊的に選択的に動作させられる。このような選択的な動
作は、フローテイング拡散部が配置される位置に隣接し
たループ接続されたCCD遅延線の側に単にリセツト・ゲ
ートおよびリセツト・ドレン構造を配置することによつ
て与えられる。
この発明による非破壊フローテイング拡散電位計は、電
気的に注入された電荷のレベルだけでなく、電荷転送チ
ヤンネル中に光学的に生起された電荷のレベルを感知す
るために使用することもできる。特にこのような使用例
において、また電荷レベルが低く、固有のバイアス電荷
の存在しない他の適用例では、フアツト・ゼロ（fat−z
ero）バイアス電荷を使用することが望ましい。これ
は、フローテイング拡散部を通過する電荷転送が、同期
検波される、電位計の出力信号の高調波スペクトル中の
遅れを防止するのに充分なように行なわれる。充満−排
出入力段は、電位計のジヨンソン・ノイズによつてマス
クされる程度に低いノイズ・レベルで上記のようなフア
ツト・ゼロ・バイアスを注入することができる。電荷パ
ケツトがフローテイング拡散部に転送される期間中のみ
電位計の出力信号電圧をサンプルするように同期検波器
を構成することにより、遅れの効果を同期検波器の出力
信号中で抑制することができる。電荷転送クロツク周波
数の高調波における同期検波は、フローテイング拡散部
上の電荷レベルの変化に対してのみ感応する差動処理で
ある。フローテイング拡散部への電荷の電送は常に実質
的に完全である。フローテイング拡散部からのバケツト
・ブリゲード処理に似た電荷の転送は特に低振幅電荷に
対しては低能率である。フローテイング拡散部からの電
荷の転送に対する同期検波器の応答を押えることによ
り、不充分な電荷転送に伴なう遅れを防止することがで
きる。フローテイング拡散部からの単一バケツト・ブリ
ゲート段転送に似た電荷の転送、このような転送の効率
を改善するために使用される処置は、一般にこの発明に
関して有効である。
気的に注入された電荷のレベルだけでなく、電荷転送チ
ヤンネル中に光学的に生起された電荷のレベルを感知す
るために使用することもできる。特にこのような使用例
において、また電荷レベルが低く、固有のバイアス電荷
の存在しない他の適用例では、フアツト・ゼロ（fat−z
ero）バイアス電荷を使用することが望ましい。これ
は、フローテイング拡散部を通過する電荷転送が、同期
検波される、電位計の出力信号の高調波スペクトル中の
遅れを防止するのに充分なように行なわれる。充満−排
出入力段は、電位計のジヨンソン・ノイズによつてマス
クされる程度に低いノイズ・レベルで上記のようなフア
ツト・ゼロ・バイアスを注入することができる。電荷パ
ケツトがフローテイング拡散部に転送される期間中のみ
電位計の出力信号電圧をサンプルするように同期検波器
を構成することにより、遅れの効果を同期検波器の出力
信号中で抑制することができる。電荷転送クロツク周波
数の高調波における同期検波は、フローテイング拡散部
上の電荷レベルの変化に対してのみ感応する差動処理で
ある。フローテイング拡散部への電荷の電送は常に実質
的に完全である。フローテイング拡散部からのバケツト
・ブリゲード処理に似た電荷の転送は特に低振幅電荷に
対しては低能率である。フローテイング拡散部からの電
荷の転送に対する同期検波器の応答を押えることによ
り、不充分な電荷転送に伴なう遅れを防止することがで
きる。フローテイング拡散部からの単一バケツト・ブリ
ゲート段転送に似た電荷の転送、このような転送の効率
を改善するために使用される処置は、一般にこの発明に
関して有効である。
第１図はこの発明を実施した出力重み付け、電荷結合装
置トランスバーサル・フイルタの概略構成図、 第２図はこの発明を実施した出力重み付け、CCDトラン
スバーサル・フイルタの他の実施例の概略構成図、 第３図、第４図、第５図は、第１図および第２図におけ
る電位計フローテイング拡散部に隣接するゲート電極に
供給される電圧に関連するこの発明の他の実施例による
変形例を示す図である。 ５……CCD遅延線、11、12、13、14、15……フローテイ
ング拡散部、21、22、23、24、25……電界効果トランジ
スタ、51、52、53、54、55……同期検波器、56……線形
合成回路網。
置トランスバーサル・フイルタの概略構成図、 第２図はこの発明を実施した出力重み付け、CCDトラン
スバーサル・フイルタの他の実施例の概略構成図、 第３図、第４図、第５図は、第１図および第２図におけ
る電位計フローテイング拡散部に隣接するゲート電極に
供給される電圧に関連するこの発明の他の実施例による
変形例を示す図である。 ５……CCD遅延線、11、12、13、14、15……フローテイ
ング拡散部、21、22、23、24、25……電界効果トランジ
スタ、51、52、53、54、55……同期検波器、56……線形
合成回路網。
Claims (1)
- 【請求項１】CCDクロック遅延線であって、該遅延線の
長さ方向に連続的に配置した複数のフローティング拡散
部を有し、前記連続するフローティング拡散部の最後の
１つのみが周期的に基準電位にリセットされるCCDクロ
ック遅延線と、 複数の電荷効果トランジスタであって、該電荷効果トラ
ンジスタは前記１フローティング拡散部に対して１つ設
けてあり、前記フローティング拡散部の関連する１つに
接続したゲート電極と、該ゲート電極が接続されたフロ
ーティング拡散部の電荷のレベルに応答して電位計出力
信号を生成するために接続されたチャネルとをそれぞれ
含む電荷効果トランジスタと、 前記電位計出力信号に応答するとともに、前記CCDクロ
ック遅延線のクロック周波数の高調波に応答し、スミア
のない出力信号を生成する同期検波手段と備えたことを
特徴とする電荷結合装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US732607 | 1985-05-10 | ||
| US06/732,607 US4661788A (en) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | Tapped CCD delay line with non-destructive charge sensing using floating diffusions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62268204A JPS62268204A (ja) | 1987-11-20 |
| JPH0770946B2 true JPH0770946B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=24944235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61107529A Expired - Lifetime JPH0770946B2 (ja) | 1985-05-10 | 1986-05-09 | 電荷結合装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4661788A (ja) |
| JP (1) | JPH0770946B2 (ja) |
| KR (1) | KR950005178B1 (ja) |
| DE (1) | DE3615545C2 (ja) |
| FR (1) | FR2581810B1 (ja) |
| GB (1) | GB2176071B (ja) |
| HK (1) | HK594A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4661788A (en) | 1985-05-10 | 1987-04-28 | Rca Corporation | Tapped CCD delay line with non-destructive charge sensing using floating diffusions |
| JPS6316670A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-01-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電荷結合素子を用いた遅延素子 |
| JPS6358968A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 電荷結合素子 |
| JPH01110510A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-04-27 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 遷移金属触媒の前処理方法 |
| JP3141401B2 (ja) * | 1991-01-23 | 2001-03-05 | ソニー株式会社 | 電荷転送装置 |
| US5394003A (en) * | 1993-05-20 | 1995-02-28 | Electronic Decisions Inc. | Acoustic charge transport device buffered architecture |
| US6392260B1 (en) | 1999-04-29 | 2002-05-21 | Dalsa, Inc. | Architecture for a tapped CCD array |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4330753A (en) | 1980-06-04 | 1982-05-18 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for recovering a signal from a charge transfer device |
| US4556851A (en) | 1983-08-22 | 1985-12-03 | Rca Corporation | Reduction of noise in signal from charge transfer devices |
| GB2176071A (en) | 1985-05-10 | 1986-12-10 | Rca Corp | Tapped ccd delay line with non-destructive charge sensing using floating diffusions |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USB299480I5 (ja) * | 1972-10-20 | |||
| US4513260A (en) * | 1977-01-10 | 1985-04-23 | Texas Instruments Incorporated | Programmable frequency converting filter |
| JPS53112639A (en) * | 1977-03-14 | 1978-10-02 | Fujitsu Ltd | Charge transfer unit with tap |
| JPS53142846A (en) * | 1977-05-18 | 1978-12-12 | Nec Corp | Ccd non-circulation type filter |
| CA1219337A (en) * | 1983-08-22 | 1987-03-17 | Peter A. Levine | Reduced-noise ccd camera with single-sampled output |
-
1985
- 1985-05-10 US US06/732,607 patent/US4661788A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-05-08 GB GB08611237A patent/GB2176071B/en not_active Expired
- 1986-05-09 JP JP61107529A patent/JPH0770946B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-09 FR FR8606736A patent/FR2581810B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-09 KR KR1019860003611A patent/KR950005178B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-05-09 DE DE3615545A patent/DE3615545C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-06 HK HK5/94A patent/HK594A/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4330753A (en) | 1980-06-04 | 1982-05-18 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for recovering a signal from a charge transfer device |
| US4556851A (en) | 1983-08-22 | 1985-12-03 | Rca Corporation | Reduction of noise in signal from charge transfer devices |
| GB2176071A (en) | 1985-05-10 | 1986-12-10 | Rca Corp | Tapped ccd delay line with non-destructive charge sensing using floating diffusions |
| US4661788A (en) | 1985-05-10 | 1987-04-28 | Rca Corporation | Tapped CCD delay line with non-destructive charge sensing using floating diffusions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3615545A1 (de) | 1986-11-13 |
| KR950005178B1 (ko) | 1995-05-19 |
| FR2581810B1 (fr) | 1994-03-18 |
| GB2176071B (en) | 1989-01-11 |
| US4661788A (en) | 1987-04-28 |
| GB8611237D0 (en) | 1986-06-18 |
| HK594A (en) | 1994-01-14 |
| DE3615545C2 (de) | 1996-11-21 |
| JPS62268204A (ja) | 1987-11-20 |
| FR2581810A1 (fr) | 1986-11-14 |
| KR860009548A (ko) | 1986-12-23 |
| GB2176071A (en) | 1986-12-10 |
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