JPS5841008B2 - 電荷転送形トランスバ−サルフイルタの入力加重方式 - Google Patents

電荷転送形トランスバ−サルフイルタの入力加重方式

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JPS5841008B2
JPS5841008B2 JP10041578A JP10041578A JPS5841008B2 JP S5841008 B2 JPS5841008 B2 JP S5841008B2 JP 10041578 A JP10041578 A JP 10041578A JP 10041578 A JP10041578 A JP 10041578A JP S5841008 B2 JPS5841008 B2 JP S5841008B2
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JP
Japan
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input
charge transfer
gate electrode
signal
electrode
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JP10041578A
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JPS5527713A (en
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建郎 坂上
哲也 飯田
八十二 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H15/00Transversal filters
    • H03H15/02Transversal filters using analogue shift registers
    • H03H15/023Transversal filters using analogue shift registers with parallel-input configuration

Landscapes

  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は外部電気信号によって各信号電荷の重み係数
がプログラム可能な電荷転送形トランスバーサルフィル
タの入力加重方式に関する。
周知の如く、電荷結合素子(以下CCDと略称する)や
バケツリレー素子(以下BBDと略称する)のような電
荷転送素子(以下CTDと略称する)は、その遅延機能
を利用してトランスバーサルフィルタに応用することが
できる。
最近、複数に分岐された入力信号を予じめ定められた係
数で重み付けを行ない、CTDで加算、遅延を順次行な
うことにより、集積度が高く、周波数特性の優れたトラ
ンスバーサルフィルタが開発されている。
これは入力加重方式電荷転送形トランスバーサルフィル
タと称され、入力信号の加重回路としてMOSFETの
ような可変インピーダンス素子を用いることにより各重
み係数がプログラム可能なトランスバーサルフィルタが
容易に構成できる。
しかしMOSFETのような可変インピーダンス素子を
用いた入力加重回路はその構造上、電荷転送素子で構成
される遅延加算両部に比較して数倍乃至10倍程度の大
きな面積を必要とし、集積回路としての集積度を著しく
低下させている。
第1図は入力加重方式電荷転送形トランスバーサルフィ
ルタの一般的なブロック構成図である。
入力信号は端子1a、1b、1c、1dより入力加重回
路2a、2b、2c、2dに入力され、この信号は端子
3a、3b、3c、3dから各々与えられる電気信号に
よって利得制御され信号電荷として電荷転送デバイス4
の各段に入力される。
電荷転送素子4の各段に入力された信号電荷は遅延と加
算とが順次繰返されながら出力段に到達し、出力検出回
路5により端子6から出力信号として取出される。
このような構成とすることにより出力加重方式のトラン
スバーサルフィルタで必要な出力信号の加算回路が不要
となるので、回路素子数が著しく低減することになる。
さらにまた電荷転送素子はそれ自身極めて集積度の高い
素子であるので、第1図に示す入力加重方式電荷転送形
トランスバーサルフィルタは集積回路化するのに極めて
適した回路構成であるといえる。
しかしながら入力信号の加重回路としてMOSFETの
ような可変インピーダンス素子を用いると、これが電荷
転素子に比較して集積度が低いため、遅延段数が多い場
合には全体として相当程度大きなチップサイズの集積回
路となってしまうといった欠点がある。
この発明は上記点に鑑みなされたもので、信号電荷注入
手段に信号電荷の利得制御を電気的に行なう電極を設け
ることにより、電荷転送素子の高い集積度を維持しつつ
、各段の重み係数が任意に設定可能な電荷転送形トラン
スバーサルフィルタの入力加重方式を提供することを目
的とし、さらには各段とも入力信号と反転入力信号釜々
に対応する独立の2組の入力加重手段をもつことにより
、正、負の重み係数が任意に設定可能な電荷転送形トラ
ンスバーサルフィルタの入力加重方式を提供することを
目的とするものである。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第2図はこの発明の原理的な回路構成図である。
入力信号vinには直流バイアス電圧vBが重畳されて
端子11より各段の一方の信号電荷注入手段12に入力
される。
この信号電荷注入手段12においてサンプラに相当する
電極13を経て容量に相当した電極14へ入力される。
また反転入力信号vinには直流バイアス電圧vBが重
畳されて端子11′より各段の他力の信号電荷注入手段
12′に入力され、この後サンプラに相当する電極13
′を経て可変容量14′へ入力される。
これらの可変容量14.14’は各々端子15.15’
を介して入力する制御電圧Vhk(−1−) 、 Vh
k(:に応じて容量が変化し、これら可変容量14.
14’に入力した信号電荷は各々サンプラに相当する電
極16.16’をへて電荷転送素子加算される。
可変容量14゜14′に蓄積される信号電荷 で表わされる。
ここでC〔Vhk(1)〕、 C(Vhk(→〕は各々
制御電圧VhkH−)、Vhk□の値によって定まる可
変容量、14.14’の容量、Vcは可変容量14.1
4’における充電電圧を各々表わす。
また電極16 、16’をへて電荷転送素子で加算され
る。
で表わされる。
従って電荷転送素子で加算される信号電荷の極性および
振幅は可変容量14.14’の大小関係でいずれの値も
とり得ることになる。
即ち第2図に示したような電荷注入手段12゜12′を
電荷転送素子の各段に設ければMOSFETのような可
変インピーダンス素子を用いることなく集積度が高く、
正負の重み付けが可能なトランスバーサルフィルタが実
現できる。
第3図はこの発明の一実施例の構成を示す平面図である
図において12a、12b、12c。12dは各々信号
電荷注入手段、17は電荷転送素子、18は出力検出回
路である。
1段目の信号電荷注入手段12aは各々1組のソース領
域19a、19a’、第1ゲート電極20 a 、 2
0a’。
第2ゲート電極21a、21a’と第3ゲート電極22
aとから構成されている。
同様に2段目ないし4段目の信号電荷注入手段12b〜
12dはソース領域19 b 、19 b’ 、19
c s 19 c’ sl 9d 、 19d’第1ゲ
ート電極20 b 、 20b’。
20c 、20c’、20d 、20d’、第2ゲート
電極21b、21b’、21c、21c’、21d。
21d′、第3ゲート電極22 b 、22 c t
22 d各々から構成されている。
各段の信号電荷注入手段12a〜12dにおいて1方の
第1ゲート電極208〜20dには直流電圧vBによっ
てバイアスされた入力信号Vinが印加され、他方の第
1ゲート電極20a′〜20d′には各々直流電圧vB
によってバイアスされた反転入力信号vinが印加され
る。
また1力の第2ゲート電極21a〜21dにはこの電極
下の容量を所望の値にするための制御電圧■h4(田、
vh3(4)、vh2(1)、vh、(4)が各各印加
され、他方の第2ゲート電極21a′〜21d′にはこ
の電極下の容量と所望の値にするための制御電圧Vh4
(−)、vh30.vh2(ハ)、vhl(へ)。
が各々印加される。
ソース領域19a〜19d。19a′〜19d′にはパ
ルスφSが印加され、第3ゲート電極22a〜22dに
はパルスφG −aが印加されており、各ソース領域1
9a〜19d。
19a′〜19d′から各第1ゲート電極20a〜20
d 、 20a’〜20d’下を通って各第2ゲート
電極21a〜21d、21a’〜21d’下へ電荷が注
入されている間は、各第3ゲート22a〜22dは閉じ
ており、各ソース領域19a〜19d t 19a’〜
19d′から電荷の注入が停止されている期間に各第3
ゲート電極22a〜22dを用いて各第2ゲート電極2
18〜21d。
21a′〜21a′下に蓄積された電荷を転送電極23
a〜23d各々へ転送する。
コノ時第2ゲート電極21a〜21d、21a’〜21
d′下に蓄積される信号電荷は前記o 、 (2)式を
満足し、各第2ゲート電極21a〜21d。
21a′〜21d′下の容量C(Vhk )はほぼC(
Vhk) −K・Vhk ・・・・・・・・
・(4)の関係にある。
ここでVhkは第2ゲート電極21 a〜21 d 、
21 a’〜21 d’に印加される制御電圧、Kは
定数である。
(4)式の容量変化は第2ゲート電極21a〜21 d
t 21 a’〜21d′下に形成される空乏領域の
実効面積がVhkの大きさによって変化するために生じ
るものである。
上記したような信号電荷注入手段により前記(3)式で
表わされる信号電荷が得られ、従って正、負の任意の係
数をもった重み付けが可能となる。
さらに転送電極23a〜23d各々に注入された信号電
荷は引続く転送電極24a〜24d。
25a〜25dによって順次遅延・加算された後フロー
ティング拡散領域26に入力し、これに接続されるMO
S FET27と抵抗28とからなるソースフォロア
アンプの出力端子29からトランスバーサルフィルタ出
力として取り出される。
またフローティング拡散領域26に入力した電荷はリセ
ットゲート電極30とドレイン領域31とによって、リ
セットゲート電極30に与えられるパルスφRに同期し
てlクロック毎にリセットされる。
第4図a 、 b1第5図a 、 b1100a、b各
各は第2ゲート電極21a〜21d121a′〜21d
′各々に印加される制御電圧Vhk(−F)とV h
k Hの間の典型的な関係の例とこの時の制御電圧対信
号電荷の関係を示す特性図である。
まず第4図aはVhk(−1−)とVhk(→が相補的
な関係にある場合を示す。
すなわち、Vhk□=V、−Vhk(+)(Vt>Vc
) −・−−−−(!5)なる関係にある場合である
ここで■1は一定電圧、Vcは信号電荷が注入されなく
なる時の制御電圧すなわちカットオフ電圧である。
第4図すはこの時の制御電圧対信号電荷の関係を示す特
性図で、一点鎖線で示す特性曲線は入力信号vinに対
するもの、破線で示す特性曲線は反転入力信号vinに
対するもの、実線で示す特性曲線はこの2つを加算した
ものであり、前記(5)式を満足する時Vhk対θsi
gの線形性は最も良い。
第5図aはVhk(−1−)が変化し、Vhk(−)が
一定の場合を示す。
すなわちVhk(1)=可変 Vhk H= V2 s (V2> VC)
・・””(6)なる関係の場合である。
ここで■2は一定電圧、Vcはカットオフ電圧である。
第5図すはこの時の制御電圧対信号電荷の関係を示す特
性図で、一点鎖線で示す特性曲線は入力信号vinに対
するもの、破線で示す特性曲線は反転入力信号vinに
対するもの、実線で示す特性曲線はこの2つを加算した
ものである。
この時Vhk対θsigの線形性は上記の場合より少し
悪くなる。
第6図aはV h k (+)とVhk(→のどちらか
1方がカットオフ状態にある場合を示す。
すなわちVhkG+−)=可変、(V h k H<V
c )VhkH=可変、(V h k (+)< V
c ) ”−・(7)なる関係の場合である。
ここでVcはカットオフ電圧である。
第6図すはこの時の制御電圧対信号電荷の関係を示す特
性図で、図中右上の破線で示す特性曲線は入力信号Vi
nに対するもの、左下−直鎖点て示す特性曲線は反転入
力信号Vinに対するものである。
この時Vhk対θsigの関係に不感帯ができる。
ところで第3図に示した入力加重方式電荷転送形トラン
スバーサルフィルタは、第1ゲート電極下のポテンシャ
ルと第2ゲート電極下のポテンシャルが接近してくるカ
ットオフ電圧近辺で、人力信号対信号電荷の直線関係が
悪くなることがある。
第7図および第8図は各々この発明のさらに他の実施例
を示す回路構成図で、上記直線関係を改善するための一
つの方法を示すものである。
すなわち、第2ゲート電極21a、21a’に印加され
る制御電圧に第1ゲート電極20a、20a’に印加さ
れているのと同じ入力信号Vinあるいはvinを一部
重畳するようにしたものである。
これによりカットオフ近傍で第1ゲート電極20a。
20a′の入力信号vinあるいはvinが変化すると
第2ゲート電極21a、21a’の電圧もこれに比例し
て変化するので入力信号対信号電荷の直線関係が改善さ
れることになる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば電荷転送素子は3相駆動形CCDを用いて説明
したが、これは単相、2相、4相駆動形CCDでもよく
、さらにはBBDでもよい。
また電極構造は単一金属電極でなくともよく、重ね合せ
電極構造でもよいことは言うまでもない。
以上説明したようにこの発明によれば集積度を高くする
ことができるとともに、重み係数がプログラム可能な電
荷転送形トランスバーサルフィルタの入力加重方式を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は入力加重方式電荷転送形トランスバーサルフィ
ルタのブロック構成図、第2図はこの発明の一実施例の
原理的な回路構成図、第3図はこの発明の一実施例の構
成を示す平面図、第4図a。 b各々は上記実施例を説明するための特性図、第5図a
、b各々は上記実施例を説明するための特性図、第6図
a、b各々は上記実施例を説明するための特性図、第7
図および第8図は各々この発明の他の実施例を示す回路
構成図である。 2a〜2d・・・入力加重回路、4,17・・・電荷転
送素子、5,18・・・出力検出回路、12,12’。 12a〜12d・・・信号電荷注入手段、13,13’
。 16.16’・・・電極、14.14’・・・可変容量
、19a〜19d、19a′〜19d′・・・ソース領
域、20 a〜20 d 、 20a’〜20d”第1
ゲート電極、21a〜21d、21a′〜21d′・・
・第2ゲート電極、22a〜22d・・・第3ゲート電
極、23a〜23d、24a〜24d、25a〜25d
・・・転送電極、26・・・フローティング拡散領域、
27・・・MOSFET、 28・・・抵抗、30・・
・リセットゲート電極、31・・・ドレイン領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 信号を遅延および加算する電荷転送手段、この電荷
    転送手段の各段に対応して入力信号を所望の係数で重み
    付けして入力する入力手段、前記遅延および加算された
    信号を検知する手段を具備してなる入力加重方式電荷転
    送形トランスバーサルフィルタにおいて、上記入力手段
    は入力信号に比例した電荷を一時蓄積させるための電極
    を含み、この電極下に形成されるポテンシャル井戸の容
    量を外部電気信号によって所望の値に可変するように、
    この入力手段は前記電荷転送手段の各段に対して2組設
    けられていることを特徴とする電荷転送形トランスバー
    サルフィルタの入力加重方式。 2 前記電荷転送手段の各段に対して設けられた2組の
    入力手段はその各々がソース領域とこれに順次隣接して
    設けられる第1ゲート電極と第2ゲート電極と第3ゲー
    ト電極とを含み、一方の入力手段の第1ゲート電極には
    直流信号によってバイアスした入力信号を印加し、第2
    ゲート電極にはこの電極下に形成されるポテンシャル井
    戸の容量を所望の値にするための電気信号を印加し、他
    方の入力手段の第1ゲート電極には直流信号によってバ
    イアスした反転入力信号を印加し、第2ゲート電極には
    この電極下に形成されるポテンシャル井戸の容量を所望
    の値にするための電気信号を印加し、前記両入力手段の
    各ソース領域から各第1ゲート電極下を通って各第2ゲ
    ート電極下に電荷が注入されている間は各第3ゲートを
    閉じ、各ソース領域から電荷の注入が停止されている期
    間に各第3ゲートを開いて各転送電極下へ電荷を転送す
    るようにした特許請求の範囲第1項記載の電荷転送形ト
    ランスバーサルフィルタの入力加重方式。 3 特許請求の範囲第2項の前記電荷転送手段の各段に
    対して設けられた2組の入力手段のうち少なくともどち
    らか一方の第2ゲート電極にはこの電極下に電荷を蓄積
    させないための電気信号を印加するようにした特許請求
    の範囲第2項記載の電荷転送形トランスバーサルフィル
    タの入力加重方式。 4 前記第2ゲート電極に印加される電気信号に、第1
    ゲートに印加される入力信号の一部又は全部を重畳する
    ようにした特許請求の範囲第2項あるいは第3項のいず
    れかに記載の電荷転送形トランスバーサルフィルタの入
    力加重方式。
JP10041578A 1978-08-17 1978-08-17 電荷転送形トランスバ−サルフイルタの入力加重方式 Expired JPS5841008B2 (ja)

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