JPS5919297A - 電荷結合装置の出力回路 - Google Patents

電荷結合装置の出力回路

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JPS5919297A
JPS5919297A JP57128644A JP12864482A JPS5919297A JP S5919297 A JPS5919297 A JP S5919297A JP 57128644 A JP57128644 A JP 57128644A JP 12864482 A JP12864482 A JP 12864482A JP S5919297 A JPS5919297 A JP S5919297A
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JP
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charge
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voltage
floating gate
output circuit
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Tetsuya Iida
哲也 飯田
Kenro Sakagami
坂上 建郎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/04Shift registers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H15/00Transversal filters
    • H03H15/02Transversal filters using analogue shift registers

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はコムフィルタ、遅延線、分割電極型トランス
バーサルフィルタ′等に用いられる電荷結合装置4(以
下CCDとする)の出力回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
CCDから出力信号41り出す方法としては、従来フロ
ーティングゲートヲ用いた電荷検出法が一般的に用いら
れていた。第1図は、この様な従来のCCD出力回路の
一例を示すものであり、電荷検出に演算増幅器を用いた
ダブルスプリット43、4Mのトランスバーサルフィル
タを示している。
この様に、出力回路に演算増幅器OP+ 、 OPt。
OF2、積分容器C(+) 、 C(→、スイッチSW
+ 、 5VVzを用いて出力信号を検出する場合の動
作について説明する。
スイッチSW+ 、 SW2.が共にオン状態にあ−る
場合には、演算増幅器OP+ 、 OPtの入出力が短
絡され、各々の演算増幅器OP I、 OPtはボルテ
ージフォロアとして働く。
従って、演算増幅器OR、OPtの入力電圧Vr(+)
とVI(−)並びに出力電圧V献+)とVO(−)とは
、V r (”) = Vo (+) −VTV工(→
= Vo (−) −VT となり、フローティングゲートの電圧がVTにリセット
される。
咬たスイッチSW1.Sw!が共にオフ状態の場合には
フローティングゲー)Fの蓄積領域に電荷が転送され、
この電荷量をQとすれば、 VO(→= VT −Q/C(+) となる。VO(→も同様に、 VO(→=VT−Q/C(→ と7にる。尚、第1図に示したS 及びS−はそれぞれ
ポジティブ゛・センスライン・及びネガティブ゛・セン
スラインである。
とのl>(e VCして、ポジティブ・センスラインS
及びネガティブ・センスラインS−から演算増幅器OP
+ +’ OPt f:介して電圧として検出されたそ
れぞれの出力重圧は演算増幅器OPs Vcより減算さ
れて出力′電圧VOUTとなる。
〔従来技術の問題点〕
しかし、この様な演算増幅器を用いた従来の出力回路で
は、出力回路の出力直流′電圧はCCDのフロティング
ゲートのリセット電圧と等しくなり、そのjj(、圧を
変化させることができないという欠点があった。しかも
、演算増幅器の有する周波数帯域は100 KH2が限
変であり、第1図に示す様な回路を用いた場合には、取
扱えろ1訂号帯域は数10K)lz以下に/よってしま
う。
コムフィルタの様なビデオ信号処理用のCCDフィルタ
を設計する場合について考えてみると、ビデオ信号帯域
はO〜4.2 MHzであるから、従来の演算増幅器を
使用したフローティング・ゲート′重荷検出方法による
出力回路を用いることはできない〜 〔発明の目的〕 この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しようとして
成されたものであり、ビデオ信号の様な高周波帯域まで
も取扱うことができ、しかも出力回路の出力直流電圧(
(CODフローティングゲートのリセット電圧と独立に
変化させることのできるCCDの出力回路を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、この発明によればフローティ
ングゲート電極下に蓄積された電荷量から出力信号を検
出する重荷結合装置の出力回路において、前記フローテ
ィングゲート電極と第1の電位レベル(VGG)点とを
第1及び第2の容量を介して直列接続し、前記フローテ
ィングゲート電極と前記第1の容積との接続点(第1接
続点)と第2の41位レベル(vf)点とをリセットク
ロックパルス(ψn)によって駆動する第1のili制
御スイッチを介して接続し、前記第1の容:d、と第2
の容器との接続点(第2接続点)と第3の電位レベル(
Vo )点とを前記リセットクロックパルス(ψR)に
よって、1%動する第2の制御スイッチを介して接続し
、前記第2の接続点から前記出力信号を検出するように
する。
なお、ここでは説明を簡単にするため、第1及び第2め
制御スイッチのリセットクロックパルスを等しいものと
しているが、これには限定されず、フローティングゲー
ト電極下の電荷を次段に転送するモードの間に第1及び
第2の制御スイッチがオンするようなパルスでありさえ
すれば何ら差しつかえない。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。
第2図はこの発明の実施例に係る構成図を示すものであ
る。この実施例によれば、P型シリコン基板1の載面近
傍に形成した。N−J鰻2と、部分圧メ2層3とから成
るNチャンネルCCDが形成されている。ゲートは、第
1のポリシリコンゲート4及び第2のポリシリコンゲー
ト5から成る2層シリコン構造となっている。この場合
、第2のポリシリコンゲー)5Fの空乏層は第1のポリ
ンIJ mlンゲー)4Fの空乏層より浅く形成される
q Q+〜qはNチャンネルMO8)ランテスタ、co
、Ccはそれぞれ容量、R+、R2はそれぞれ抵抗、6
はサンプルホールド回路、ψ1.ψ2.ψ8はそれぞれ
クロックイ言号である。
第2図中で点線で四んで示した部分が、この発明に係る
出力回路である。出力回路の出力電圧V’FOは、MO
S)ランジスタQ3+Q4.サンプルホールド回路6、
及び抵抗R1,R2によるバッファ回路を介して、出力
信号として喉出さね、る。
次に、第2図乃至第4図を参照しつつ以上の実施例の動
作について説明する。第3図は、第2図に示したCCD
の電位井戸の分布図、第4図はクロック信号ψ1.ψ7
.ψ8のタイミング図であるー第4図において、時刻t
””t+においてはトランジスタQl、Q2がオン状態
にあるため、出力回路の出力′準、圧VFX)及びVF
GばそれぞれVFo = Vo 。
VFG二VTとなる。このとき、フローティングゲート
7のFの市vilr Qll  1は次段に転送されフ
ローテイングゲー)7Fには′電荷が存在しなくなる。
尚、ここでVTはリセット電圧と呼ばれ電荷転送にとっ
て重要な電圧である。この電圧1直は、前段からの電荷
転送(t = tz)及び次段への転送(を−t+)全
スムーズに行うために、最適な値に設定されろ。Voは
出力直流電圧と呼ばれ、リセット電圧vTと全く無関係
に決められる。
時刻t”tzになると、トランジスタQl、Q2がオフ
状態となり、またフローテイングゲー)7Fに電荷Qn
が転送されてくる。この「電荷Qnはゲートと基板間の
酸化膜容性C6X及び容量Ccを介して容量Coの一端
に誘起される。従って、出力電圧和はQn /Coだけ
変化する。この結果、VR) = Vo + Qn /
C。
となる。尚、この実施例の場合はNチャネルCCDであ
るから、Qn(Oである。−また、転送されて■ くる電荷の出力電圧に対する変換利得は−であり、O 容ft、 Coのみで決定される。
第5図(a) 、 (b)は、それぞれ時刻t ”” 
t+ 、 tz tzにおける出力電圧VFDの変化の
状態を等制約に示した説明図である。この様に出力回路
の出力直流電圧Voとリセット電圧■とを全く独立に決
めることができ、しかも電荷・電圧変換利得(−)を独
C。
立に定めることができる。
第6図は、この発明の第2の実施例を示すものである。
これは、第2図に示した実施例において、電源VGGを
出力直流電圧Voと等しくした場合である。電源’ba
は、特別定まった電圧を与える必要はたく、低インピー
ダンスで駆動すればよいため、出力直流電圧■。と共通
に接続して用いることかできる。
第7図は、この発明の第3の実施例を示すものであり、
単相駆動型CCDにこの発明を適用した場合を示してい
るーすなわち、第6図で示す実施例中のクロック信号ψ
、奢リセット電圧VTで、クロック′11.圧ψ、をク
ロック電圧ψ□で置換したものである。この場合の、ク
ロック信号ψ1.ψiのタイミングを示すのが第8図で
ある。
第9図は、この発明の第4の実施例を示すものであり、
第7図の実施例におけるフローティングゲートのうち転
送用フローティングゲートのみを、リセット電1圧VT
に直接接続するよう構成している。
動作についても8g 7図の場合と略同じである。
〔発明の効果〕
この発明は、以上の様に、フローティングゲートの雷1
位検出に際して、演算増幅器′f使用することなく容量
を介して検出する様に構成−fることにより、出力回路
のを扱い1言号帯域を高周波1】11域捷で拡大するこ
とができる。
゛また、この発明によれば、出力回路の出力直流電圧を
CCDフロティングゲート(ハリセット電圧と全く独立
に設定することができるブこめ、出力回路の出力信号処
理が極めて容易となる。
唄に、この発明によれば、電荷・電圧変換利得が、出力
直流電圧に依存せず容【4のみによって定−まる/jめ
、変動が少いという利点を有ゴーる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCCD出力回路を示した系統図、第2図
はこの発明の実施例の構成図、第3図は第2図の実施例
における′取位井戸分布図、第4図は第2図の実施例に
適用するクロック信号のタイムチャート、rP+ 5図
は第2図の実施例における出力電圧の変化を説明するた
めの等価回路図、第6図及び第7図d、それぞれこの発
明の第2及び第3の実施例の構成図、第8図は第7図の
実施例vc;4用するタイムチャート、第9図はこの発
明の第4の実施例の構成図である。 7・・・フローティングゲート(蓄積用) 、 Cc・
・・客用 (第1の容量) 、 Co・・・容量(第2
の容量)、■α)・・・電源(第1の電位レベル) 、
 Vo・・・出力直流電圧(第3の電位レベル) 、V
T・・・リセット心、圧(第2の電位レベル)、Ql・
・・トランジスタ (第2の制御スイッチ)、Q、・・
・トランジスタ (第1の制御スイッチ)、ψ8・・・
リセットクロックパルス、ψ、Iψ2・・・クロック信
号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、フローティングゲート電極下に蓄積された電荷沿か
    ら出力信号を検出する電荷結合装置の出力回路において
    、前記フローティングゲート電極と第1の電位レベル(
    ■一点とを第1及び第2の容量金介して直列接続し、前
    記フローティングゲート電極と前記第1の容量との接続
    点(第1接続点)と第2の電位レベル(Vf)点とを第
    2のリセットクロックパルス(ψβI)によって、!@
    動する第1の制御スイッチ全弁して接続し、前記第1の
    容量と第2の容量との接続点(第2接続点)と第3の電
    位レベル(Vo)点と2第2のリセットクロックパルス
    (ψR2)によって駆動する第2の制御スイッチを介し
    て接続し、前記第2接続点から前記出力信号を検出する
    ようにして成る電荷結合装置の出力回路。 2、特許請求の範囲第1項記載の出力回路において、前
    記第1の電位レベル(VGG)点と前記第3の電位レベ
    ル(Vo)点とを等しくして成る電荷結合装置の出力回
    路− 3、特許請求の範囲第1項及び第2項記載の出力回路に
    おいて、第1のリセットクロックパルスと第2のリセッ
    トクロックパルスとを等シくシて成る電荷結合装置の出
    力回路。
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