JPS5950560A - Charge transfer device - Google Patents

Charge transfer device

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JPS5950560A
JPS5950560A JP16097282A JP16097282A JPS5950560A JP S5950560 A JPS5950560 A JP S5950560A JP 16097282 A JP16097282 A JP 16097282A JP 16097282 A JP16097282 A JP 16097282A JP S5950560 A JPS5950560 A JP S5950560A
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JP
Japan
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input
charge
signal
voltage
input signal
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Application number
JP16097282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masabumi Inmi
正文 員見
Toshinori Murata
村田 敏則
Yuji Ito
裕二 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G11C19/282Digital 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]
    • G11C19/285Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage

Abstract

PURPOSE:To contrive that the saturation of charges is difficult to generate at a transfer part even in the case of a plurality of input parts by a method wherein the value of input reference DC bias voltage is varied large and small by diode cut off method, according to the size of the maximum value of input signal. CONSTITUTION:The input signal Vin is impressed on an input diffused layer 12, a clock voltage phiG is impressed on an input gate electrode 18, and an input reference DC bias voltage VCC on the other input gate electrode 14. Then, signal charges proportional to the difference between the DC bias voltage VCC and the input signal Vin are injected and successively transferred. At that time, the value of the DC bias voltage VCC is varied large and small by a detection circuit 80 for the maximum voltage of the input signal, according to the size of the maximum value of the input signal Vin.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、時間的に変化しない電荷が信号電荷として注
入されるのを防ぎ、転送電荷の飽和が生じ難いようにし
た、特にタップ付きCCDに好適な、電荷転送装置(以
下CCDと略称)にに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a charge transfer device that prevents charge that does not change over time from being injected as a signal charge and makes saturation of transfer charges less likely to occur, and that is particularly suitable for tapped CCDs. (hereinafter abbreviated as CCD).

周知の如(、CODは、半導体基板と基板に対して絶縁
された電極群とン備え、これら電極下部の半導体基板内
に形成された電位井戸に蓄積される少数キャリアよりな
る信号電荷を、電極群に多相電圧乞印加してチャンネル
の長手方向に順次転送する装置で、アナログ信号の遅延
線などとして信号処理の分野に多くの用途を有する。
As is well known, COD includes a semiconductor substrate and a group of electrodes insulated from the substrate, and the signal charges made of minority carriers accumulated in potential wells formed in the semiconductor substrate below these electrodes are transferred to the electrodes. This is a device that applies multiphase voltages to groups and sequentially transfers them in the longitudinal direction of the channel, and has many uses in the field of signal processing, such as as a delay line for analog signals.

CODへの信号電荷入力法には種々あるが、第1図は、
ダイオードカットオフ法によるCCDの従来の入力部構
造を示し、10はp形シリコン基板、11は酸化シリコ
ン、12はn膨拡散層、13〜22はゲート電極である
。ゲート電極13〜22は一般にアルミニウムまたは多
結晶シリコン等で形成される。酸化シリコン11は基板
10とゲート電極13〜22を絶縁1−る。Vinは入
力信号電圧、VDDは直流バイアス電圧、φGはゲート
クロック、VCCは入力基準(直流バイアス)電圧、φ
3.φ、は電荷転送用クロックである。第2図は第1図
に示した各種クロックφ1.φ7.φGの振幅と位相を
示す。第3図(a) * (b) 、 (C) 、 (
d) ハ第1図に示したCOD入力部の動作説明図であ
る。図(a)は入力部基板表面付近の模式図、図の) 
、 (e) 。
There are various methods of inputting signal charges to the COD, but Fig. 1 shows the following:
The conventional input part structure of a CCD using the diode cutoff method is shown, in which 10 is a p-type silicon substrate, 11 is silicon oxide, 12 is an n-swelled diffusion layer, and 13 to 22 are gate electrodes. Gate electrodes 13-22 are generally made of aluminum, polycrystalline silicon, or the like. Silicon oxide 11 insulates substrate 10 and gate electrodes 13-22. Vin is the input signal voltage, VDD is the DC bias voltage, φG is the gate clock, VCC is the input reference (DC bias) voltage, φ
3. φ is a charge transfer clock. FIG. 2 shows the various clocks φ1 shown in FIG. φ7. The amplitude and phase of φG are shown. Figure 3 (a) * (b) , (C) , (
d) C is an explanatory diagram of the operation of the COD input section shown in FIG. 1. Figure (a) is a schematic diagram of the input section near the surface of the board.
, (e).

(d)はそれぞれ第2図に示した時刻1. 、1. 、
1.におけるグー)を極16〜22下の基板内部のポテ
ンシャル及び電荷の移動を示す図である。n形波散層1
2に入力信号を印加し、時刻t、において図(b)に示
すように、ゲートクロックφGによってゲート電極18
を開くことにより、入力基準電圧VCCを印加するゲー
ト電極14下に、入力信号の振幅に比例した電荷ン満た
す。次に時刻t、においてゲートクロックφGによりゲ
ート電極18を閉じ、図(C)に示すように、ゲート電
極1B、i4及び19で形成される電位井戸に、信号電
荷Qsigを蓄積する。この信号電荷は時刻t、以降図
(d)に示すように転送用クロックφ4.φ、により7
1次転送されて行(。以上の動作が繰返し行われること
によりCOD内部に、入力信号電圧Vinの大きさに応
じた信号電荷Qsigが順次入力されて行(。n膨拡散
層12下の内部ポテンシャルを9’In、ゲート電極1
4下の内部ポテンシャルをψ。0とすると、内部ポテン
シャルψlnと信号電荷QsiHの関係は第4図に示す
ようになる。ψin>v(Hc]場合は第3図(b)で
ゲート電極14下の内部ポテンシャルψ。は、n膨拡散
層12下の内部ポテンシャルψinよりも小さいため、
時刻t1においてゲート電極14下には電荷が満たされ
ない。従って、この場合にはQsig=0となる。ψ。
(d) is the time 1. shown in FIG. 2, respectively. , 1. ,
1. FIG. 3 is a diagram showing the potential and charge movement inside the substrate under the poles 16 to 22. n-type scattering layer 1
2, and at time t, the gate electrode 18 is activated by the gate clock φG as shown in FIG.
By opening the gate electrode, a charge proportional to the amplitude of the input signal is filled under the gate electrode 14 to which the input reference voltage VCC is applied. Next, at time t, the gate electrode 18 is closed by the gate clock φG, and the signal charge Qsig is accumulated in the potential well formed by the gate electrodes 1B, i4, and 19, as shown in FIG. This signal charge is transferred to the transfer clock φ4 at time t, as shown in FIG. 7 due to φ
By repeating the above operations, the signal charge Qsig corresponding to the magnitude of the input signal voltage Vin is sequentially input into the COD, and the signal charge Qsig is input to the inside of the COD under the expansion diffusion layer 12. potential 9'In, gate electrode 1
4 The internal potential below is ψ. When it is set to 0, the relationship between the internal potential ψln and the signal charge QsiH is as shown in FIG. When ψin>v(Hc), the internal potential ψ under the gate electrode 14 in FIG. 3(b) is smaller than the internal potential ψin under the n-swelled diffusion layer 12, so
At time t1, the area under the gate electrode 14 is not filled with charge. Therefore, in this case, Qsig=0. ψ.

≦ψin<ψ。。≦ψin<ψ. .

の場合にはQsigはψInに対して直線的に変化すや
。またψio〈ψ。の場合には、Q5□3がCCpの転
送部における電位井戸の最大電荷蓄積量Qmaxより大
きくなるため飽和する。従って、従来一般にはダイナミ
ックレンジ確保のため、入力信号の直流電圧値は、n膨
拡散層12下の内部ポテンシャルが第4図に示すψDC
となるように股足していた。
In this case, Qsig changes linearly with respect to ψIn. Also ψio〈ψ. In the case of , Q5□3 becomes larger than the maximum charge storage amount Qmax of the potential well in the transfer section of CCp, and therefore becomes saturated. Therefore, conventionally, in order to ensure a dynamic range, the DC voltage value of the input signal is set so that the internal potential under the n-swelled diffusion layer 12 is ψDC as shown in FIG.
He was walking with his legs crossed.

しかし上記従来のダイオードカット法による信号電荷入
力方法には下記の如き欠点があった。
However, the conventional signal charge input method using the diode cut method has the following drawbacks.

第5図は、タップ付きCCD遅延線を用いて構成した入
力加重形トランスバーザルフィルタのブロック図で% 
 50は入力端子−51は出力端子、52はCCDを用
いたタップ付き遅延線、56〜56は利得制御回路、τ
はタップ遅延時間間隔である。ここで利得制御回路53
〜56の各出力信号をタッグ付きCCD遅延線に入力す
る方法として第1〜4図で説明した従来のダイオードカ
ットオフ法を用いると、各タップより第4図に示す余分
な電荷も、α(時間的に変化せず信号電荷として役立た
ない〕が入力されるため、タップ付きCCD遅延線の転
送部において電荷が飽和し易くなるという欠点が生ずる
Figure 5 is a block diagram of an input weighted transversal filter constructed using tapped CCD delay lines.
50 is an input terminal, 51 is an output terminal, 52 is a tapped delay line using a CCD, 56 to 56 are gain control circuits, τ
is the tap delay time interval. Here, the gain control circuit 53
If the conventional diode cutoff method explained in Figs. 1 to 4 is used as a method of inputting each of the output signals of ~56 to the tagged CCD delay line, the excess charge shown in Fig. 4 from each tap will also be reduced to α( Since the charge does not change over time and is not useful as a signal charge], the disadvantage is that the charge is likely to be saturated in the transfer section of the tapped CCD delay line.

次にCC、Dへの信号電荷入力法として、直線性や低雑
音特性の改善をはかった電位平衡法による従来例につい
て第6〜9図によって説明する。第6図において−60
はp形シリコン基板、61は酸化シリコン、62はn膨
拡散層、66〜72はゲート電極である。この場合も、
ゲート電極はアルミニウム又は多結晶シリコン等で形成
され、酸化シリコン61は基板とゲート電極群を絶縁す
る。Vinは入力信号電圧、vDD、vさCは直流バイ
アス電圧、φ7.φ2は電荷転送用クロックSPはサン
プリングクロック、φ盲は信号電荷入力用クロックであ
る。第7図に第6図に示した各種クロックφ7.φ、、
SP、φ−の振幅と位相を示す。第8図(a)、Φ) 
l (C) 、 (d)は′第6図に示した電位平衡法
による電荷入力部の動作説明図である。図(a)は第6
図に示した入力部の基板表面付近の模式図、図(b)〜
(d)は第7図に示した時刻t′o””’ t’!にお
けるゲート電極63〜72下の基板内部のポテンシャル
及び電荷の移動を示す。時刻t;では、n膨拡散層62
下の内部ポテンシャルは第8図(b)K一点@線で示し
た位置になっている。
Next, as a method of inputting signal charges to CC and D, a conventional example using a potential balance method, which aims to improve linearity and low noise characteristics, will be explained with reference to FIGS. 6 to 9. -60 in Figure 6
61 is a p-type silicon substrate, 61 is silicon oxide, 62 is an n-swelled diffusion layer, and 66 to 72 are gate electrodes. In this case too,
The gate electrode is formed of aluminum, polycrystalline silicon, or the like, and the silicon oxide 61 insulates the substrate and the gate electrode group. Vin is the input signal voltage, vDD, vsaC is the DC bias voltage, φ7. φ2 is a charge transfer clock SP is a sampling clock, and φ2 is a signal charge input clock. FIG. 7 shows various clocks φ7 shown in FIG. φ,,
The amplitude and phase of SP and φ- are shown. Figure 8(a), Φ)
1(C) and (d) are diagrams illustrating the operation of the charge input section according to the potential balance method shown in FIG. Figure (a) is the sixth
Schematic diagram of the vicinity of the board surface of the input section shown in the figure, Figure (b) ~
(d) is the time t'o""'t'! shown in FIG. 3 shows potential and charge movement inside the substrate under gate electrodes 63 to 72 in FIG. At time t, the n-swelling diffusion layer 62
The lower internal potential is at the position shown by the single point K in Figure 8(b).

時刻t:でサンプリングクロックsPの!圧がVSPL
からVSPHになると、0形拡散層62下の内部ポテン
シャルは図(b)に実線で示した位置になり、ゲート電
極64.68及び69で形成される電位井戸に、ゲート
電極68に印加される入力信号電圧Vinの大きさに応
じた電荷が蓄えられる。時刻t′、では、ゲート電極6
9に印加される信号電荷入力用クロックφiの電圧が0
から■Gになり、図(C)に示すように、ゲート電極6
5.69及び7oで形成される電位井戸に、Va−Vi
nに比例した信号電荷Qsigが蓄積され、以後、この
信号電荷Qsigは転送用クロックφ、及びφ、にょっ
て図C)に示すように順次転送されて行(。上記動作が
繰返し行われることにより、CCD内部に、入力信号電
圧Vinの大きさに応じた信号電荷QsIgが順次入力
される。第9図は、入力信号電圧Vinと信号電荷Qs
igの関係ン示した図である。
The sampling clock sP at time t:! pressure is VSPL
When the voltage changes from to VSPH, the internal potential under the 0-type diffusion layer 62 reaches the position shown by the solid line in FIG. Charges corresponding to the magnitude of the input signal voltage Vin are stored. At time t', the gate electrode 6
When the voltage of the signal charge input clock φi applied to 9 is 0
to ■G, and as shown in Figure (C), the gate electrode 6
In the potential well formed at 5.69 and 7o, Va-Vi
A signal charge Qsig proportional to n is accumulated, and thereafter, this signal charge Qsig is sequentially transferred by the transfer clock φ and φ as shown in Figure C).The above operation is repeated. As a result, signal charges QsIg are sequentially input into the CCD according to the magnitude of the input signal voltage Vin.
FIG.

Vtn>Vaの場合には、第8図(C)でゲート電極6
9下の内部ポテンシャルは、ゲート電極68下の内部ポ
テンシャルよりも下がらないため−Qsig−〇となり
、■o≦V in < Vcの場合には、QsigはV
inに対して直線的に変化する。またVin<V。
In the case of Vtn>Va, the gate electrode 6 is
Since the internal potential under the gate electrode 68 does not fall below the internal potential under the gate electrode 68, it becomes -Qsig-〇, and if o≦V in < Vc, Qsig becomes V
It changes linearly with in. Also, Vin<V.

の場合は、QsigfJ″−CCDの転送部における電
位井戸の最大電荷蓄積量Qmaxより大きくなるため飽
和する。従って電位平衡法による場合も従来は一般にダ
イナミックレンジ確保のため、入力信号の直流電圧値は
、第9図に示したVDC付近に設定していた。しかし、
この場合にも直流電圧値VDCに相当する電荷QDCが
常に入力されることになり−CCD、特にタ/ブ伺き遅
延線の場合などの転送部において電荷が飽和し、正しい
出力電圧が得られないといプダイオードカノトオフ法の
時と同様な欠点が生ずる。
In the case of QsigfJ'', it becomes larger than the maximum charge storage amount Qmax of the potential well in the transfer section of the CCD, so it is saturated.Therefore, even when using the potential balance method, in order to ensure the dynamic range, the DC voltage value of the input signal is , was set near VDC shown in Figure 9. However,
In this case as well, a charge QDC corresponding to the DC voltage value VDC is always input, and the charge saturates in the transfer section of the CCD, especially in the case of a tab/tub delay line, making it impossible to obtain the correct output voltage. Otherwise, the same drawbacks as in the diode cano-off method will occur.

本発明の目的は上記従来のCCDの如き欠点のない、入
力部が複数個ある場合でも転送部で電荷の飽和が生じ難
いようにした電荷転送装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charge transfer device that does not have the drawbacks of the conventional CCD described above, and is designed to prevent charge saturation in the transfer section even when there are a plurality of input sections.

上記目的乞達成するために本発明においては、時間的に
変化しない、信号電荷として役立たない電荷が注入され
ないように、入力信号の最大値の大小に対応して、ダイ
オードカットオフ法の場合には入力基準直流バイアス電
圧値ン、電位平衡法の場合には信号電荷入力用クロック
電圧波高値を、大小に変化させるようにした。
In order to achieve the above object, in the present invention, in order to prevent the injection of charges that do not change over time and are not useful as signal charges, in the case of the diode cut-off method, the The input reference DC bias voltage value and, in the case of the potential balance method, the signal charge input clock voltage peak value are varied in magnitude.

第10図は本発明ンダイオードヵノトオフ法に適用した
実施例のゲート電極14に入力基準(直流バイアス)電
圧VCCを印加する部分乞示し、図中80は入力信号電
圧Vinの最大電圧値を検出し、その大きさに比例した
直流電圧を出力する最大電圧検出回路である。入力信号
電圧■inの振幅が変化した時に、ゲート電極14に印
加される入力基準電圧VCCが、本発明に従って変化す
る状態を第11図に示す。第12図は本実施例における
効果を示す図である。ψ。。及びψ’ccは、それぞれ
、入力基準電圧がVCC及びV′cc′)ときのゲート
電極14下の内部ポテンシャルを示す。
FIG. 10 shows the part where the input reference (DC bias) voltage VCC is applied to the gate electrode 14 of the embodiment applied to the inventive diode-cannot-off method, and 80 in the figure indicates the maximum voltage value of the input signal voltage Vin. This is a maximum voltage detection circuit that detects the voltage and outputs a DC voltage proportional to its magnitude. FIG. 11 shows how the input reference voltage VCC applied to the gate electrode 14 changes according to the present invention when the amplitude of the input signal voltage ■in changes. FIG. 12 is a diagram showing the effects of this embodiment. ψ. . and ψ'cc indicate the internal potential under the gate electrode 14 when the input reference voltages are VCC and V'cc', respectively.

本実施例では、入力信号電圧Vinが第12図に実線で
示すような信号の場合には、入力基準電圧はVCCとな
り、第12図に実線で示した関係に従って信号電荷Qs
igが入力される。 −力、入力信号電圧■lnが第8
図に破線で示すよ5VC振幅が小さい場合には、入力基
準電圧はVccとなり、第8図に一点鎖線で示す関係に
従って信号電荷Qsigが入力される。その結果、信号
電荷Qsigの最小値は入力信号を圧Vinの振幅に関
係なく常に(となり、余分な電荷をCODの転送部に送
ることはない。第4図に示した従来例の場合と比較する
と、CODの転送部での電荷の飽和がおこりにくくなっ
ていることがわかる。
In this embodiment, when the input signal voltage Vin is a signal as shown by the solid line in FIG. 12, the input reference voltage becomes VCC, and the signal charge Qs follows the relationship shown by the solid line in FIG.
ig is input. − power, input signal voltage ■ln is the 8th
When the 5VC amplitude is small as shown by the broken line in the figure, the input reference voltage becomes Vcc, and the signal charge Qsig is input according to the relationship shown by the dashed line in FIG. As a result, the minimum value of the signal charge Qsig is always () regardless of the amplitude of the input signal voltage Vin, and no excess charge is sent to the transfer section of the COD.Compare with the conventional example shown in Fig. 4. It can be seen that charge saturation in the COD transfer section is less likely to occur.

次に本発明を電位平衡法に適用した実施例を第13.1
4.15図により説明する。第13図は、この実施例に
おいてゲート電極69へ信号電荷入力用クロックを印加
する部分を示し、図中、80は入力信号の最大電圧値を
検出し、その人きさに比例した電圧を出力する最大電圧
検出回路、81は第7図に示したクロックφしにより制
御されるスイッチ回路である。φ;は直接ゲート電極6
9へ印加されるクロックである。スイッチ回路81はク
ロックφ゛0がハイレベルのときには最大電圧検出回路
80側に、クロックφ′0がローレベルのときにはアー
ス側に接続するように、φ′Gによって制御される。入
力信号電圧Vlnの振幅が変化したとき、ゲート電極6
9に実際に印加されるクロックφ;の波形を第14甲に
示す。すなわちクロックφ乙はクロックφiに同期して
、かつ入力信号電圧Vinの最大値(vmax及びV品
X)に比例した波高値(Vc及びVG )ン持つ。第1
5図は本実施例の効果を示す図である。本発明による入
力方法では、入力信号電圧Vinが第坤°図に実線で示
すように振幅が大きい場合には、クロックφaの波高値
はVGとなり、実線で示した関係に従って信号電荷Qs
igが入力される。−力、入力信号電圧Vinが第15
図に破線で示すように振幅が小さな信号の場合には、ク
ロックφδの波高値はGとなり、第15図に一点鎖線で
示した関係に従って信号電荷Qsigが入力される。そ
の結果信号電荷Qsigの最小値は、入力信号電圧Vi
nの振幅に無関係に常にQmtnとなり、必要最小限の
電荷しかCCDの転送部に注入しない。
Next, Section 13.1 describes an example in which the present invention is applied to the potential balance method.
This will be explained with reference to Figure 4.15. FIG. 13 shows the part that applies the signal charge input clock to the gate electrode 69 in this embodiment, and in the figure, 80 detects the maximum voltage value of the input signal and outputs a voltage proportional to the size of the input signal. The maximum voltage detection circuit 81 is a switch circuit controlled by the clock φ shown in FIG. φ; is the direct gate electrode 6
This is the clock applied to 9. The switch circuit 81 is controlled by φ'G so that it is connected to the maximum voltage detection circuit 80 side when the clock φ'0 is at a high level, and to the ground side when the clock φ'0 is at a low level. When the amplitude of the input signal voltage Vln changes, the gate electrode 6
The waveform of the clock φ; actually applied to the clock 9 is shown in the 14th part A. That is, the clock φB is synchronized with the clock φi and has peak values (Vc and VG) proportional to the maximum value (vmax and V product X) of the input signal voltage Vin. 1st
FIG. 5 is a diagram showing the effect of this embodiment. In the input method according to the present invention, when the input signal voltage Vin has a large amplitude as shown by the solid line in the diagram, the peak value of the clock φa becomes VG, and the signal charge Qs
ig is input. - power, input signal voltage Vin is 15th
In the case of a signal with a small amplitude as shown by the broken line in the figure, the peak value of the clock φδ is G, and the signal charge Qsig is input according to the relationship shown by the dashed line in FIG. As a result, the minimum value of the signal charge Qsig is the input signal voltage Vi
Regardless of the amplitude of n, it is always Qmtn, and only the minimum necessary charge is injected into the transfer section of the CCD.

従って第9図に示した電位平衡法による場合の従来例に
比較して、CCD転送部での電荷の飽和がおこりにくく
なる。
Therefore, compared to the conventional example using the potential balance method shown in FIG. 9, charge saturation in the CCD transfer section is less likely to occur.

第5図に示したトランスバーサルフィルタの各タップ入
力部に、電位平衡法の本発明乞適用して実施した例を、
第16図に示す。56は第5図の場合と同じ(利得制御
回路、64,68,69は第6図の場合と同じくゲート
電極、80.81は第13図の場合と同じくそれぞれ最
大電圧検出回路、スイッチ回路で、90.91は抵抗、
92〜97はn−MOSFET、q8ftp−MOSF
ET、99ハインバータ、■inは利得制御回路53の
入力信号、V’*nm1nは入力信号Vinの最小電圧
値−VCOnは利得制御回路56の利得を制御する制御
電圧、Vcは直流バイアス電圧である。第17図は、抵
抗9゜及びn−MO8FET92.95から構成される
利得制御回路56の出力(フィルタに対、しては勿論入
力となる)を圧Vinと制御電圧VCOnの関係を示す
図である。図中、1は制御電圧VCOnがV、のときの
出力電圧Vinの波形、2は制御電圧が■。
An example in which the potential balance method of the present invention is applied to each tap input section of the transversal filter shown in FIG. 5 is as follows.
It is shown in FIG. 56 is the same as in the case of Fig. 5 (gain control circuit, 64, 68, 69 are the gate electrodes as in the case of Fig. 6, 80 and 81 are the maximum voltage detection circuit and switch circuit respectively as in the case of Fig. 13) , 90.91 is resistance,
92 to 97 are n-MOSFET, q8ftp-MOSF
ET, 99 high inverter, ■in is the input signal of the gain control circuit 53, V'*nm1n is the minimum voltage value of the input signal Vin - VCOn is the control voltage that controls the gain of the gain control circuit 56, and Vc is the DC bias voltage. be. FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the output voltage Vin and the control voltage VCOn of the gain control circuit 56 (which of course serves as an input to the filter) consisting of a 9° resistor and a 92.95 n-MO8FET. be. In the figure, 1 indicates the waveform of the output voltage Vin when the control voltage VCOn is V, and 2 indicates the control voltage is ■.

のときの出力電圧Vinの波形を示し、VG1は波形1
の最大電圧値である。抵抗91とn −M 08F E
T 94.95で構成された入力信号の最大電圧検出口
F!!580は、n−MO8FET94のゲートに制御
電圧vcon、n−MO8FET95のゲートに入力信
号V’Inの最小電圧値V:nm1nを入力させ、抵抗
91の値を抵抗9oの値と等しくすることにより、第1
7図にパラメータV’+nm1nで示した曲線に従って
出力電圧を発生する。よってこの出力電圧は常に利得制
御回路53の出力信号の最大値、!ニーfaY 7)。
The waveform of the output voltage Vin is shown when VG1 is waveform 1.
is the maximum voltage value of Resistor 91 and n-M 08F E
Maximum voltage detection port for input signal configured with T 94.95 F! ! 580 inputs the control voltage vcon to the gate of the n-MO8FET 94, inputs the minimum voltage value V:nm1n of the input signal V'In to the gate of the n-MO8FET 95, and makes the value of the resistor 91 equal to the value of the resistor 9o. 1st
The output voltage is generated according to the curve shown by the parameter V'+nm1n in FIG. Therefore, this output voltage is always the maximum value of the output signal of the gain control circuit 53, ! Nee faY 7).

n −MO8FE T 96.97 トp−MO8FE
T98により構成されるスイッチ回路81は、クロック
φ′がハイレベルの時ニハ、n−MO8FET97 と
p−MO8FET9Bが導通し、n−MO8F ET9
6が非導通となるため、その出力であるクロックφ−の
電圧値は最大電圧検出回路8oの出力電圧となる。一方
、クロックφ;がローレベルのときには、n−MO8F
ET96が導通し、n−MO8FET97とp−MO8
FET9Bが非導通となるため、クロックφ;の電圧値
は0となる。従ってクロックφ;の波形は、第14図に
示したような波形となる。
n -MO8FE T 96.97 Topp-MO8FE
In the switch circuit 81 constituted by T98, when the clock φ' is at a high level, the n-MO8FET97 and the p-MO8FET9B become conductive, and the n-MO8FET9
6 becomes non-conductive, the voltage value of the clock φ- which is its output becomes the output voltage of the maximum voltage detection circuit 8o. On the other hand, when clock φ; is at low level, n-MO8F
ET96 conducts, n-MO8FET97 and p-MO8
Since FET9B becomes non-conductive, the voltage value of clock φ becomes 0. Therefore, the waveform of the clock φ is as shown in FIG.

第18図と第19図により、第16図に示した実施例の
効果を説明する。第18図は、第17図に示した2つの
電圧波形1及び2により、従来の電荷入力法でCCDに
入力した場合の信号電荷Qs’tg’Y示す図である。
The effects of the embodiment shown in FIG. 16 will be explained with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a diagram showing the signal charge Qs'tg'Y when the two voltage waveforms 1 and 2 shown in FIG. 17 are input to the CCD using the conventional charge input method.

 従来の入力方法では、波形2に対しても正しい信号電
荷Qsigが得られるようにゲート電極69に印加する
クロ7りの波高値は、Vc (一定)とする。従ってイ
百号1に対する信号電荷Qsigにはqなる直流電荷が
付加される。−力木発明Z実施すると第19図に示すよ
うに、波形1に対してゲート電極69に印加されるクロ
ックの波高値はVGlとなり、入力信号電圧VinとQ
sigの関係は一点鎖線で示したものとなるため、信号
電荷Qsigには直流電荷qが生ぜず、従来の場合と比
較してCCD転送部での飽和は生じ難(なる。
In the conventional input method, the peak value of the black signal applied to the gate electrode 69 is set to Vc (constant) so that a correct signal charge Qsig can be obtained even for waveform 2. Therefore, a DC charge of q is added to the signal charge Qsig for A101. - When the strength tree invention Z is implemented, as shown in FIG. 19, the peak value of the clock applied to the gate electrode 69 for waveform 1 becomes VGl, and the input signal voltages Vin and Q
Since the relationship of sig is as shown by the dashed line, no direct current charge q is generated in the signal charge Qsig, and saturation in the CCD transfer section is less likely to occur (compared to the conventional case).

以上説明したように本発明によれば、ダイオ−ドカノト
オフ法、電位平衡法のいずれにおいても、信号用として
は余分な直流電荷の入力が抑制され、入力部が複数個所
ある電荷転送装置に用いても、転送部における電荷の飽
和が生じ難くなる。
As explained above, according to the present invention, in both the diode cano-off method and the potential balance method, input of excess DC charge for signal use is suppressed, and it can be used in a charge transfer device having multiple input sections. Also, charge saturation in the transfer section is less likely to occur.

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

第1図はダイオードカットオフ法の場合の従来のCCD
入力部構造例図5第2図は第1図に示す各種クロックの
振幅と位相を示す波形図、第3図(a) 、 (b) 
、 (C) 、 (d)は同例における電荷入力過程説
明図、第4図は同例における入力信号と信号電荷の関係
を示す図、第5図は入力加重形トランスバーサルフィル
タのブロック図、第6図は電位平衡法の場合の従来のC
CD入力部構造例図5第7図は第6図に示す各種クロッ
クの振幅と位相を示す波形図、第8図(a) 、 (b
) 、 (C) 。 (d)は同例における電荷入力過程説明図、第9図は同
例における入力信号と信号電荷の関係2示す図、第10
図はタ′イオードカクトオフ法の場合の本発明実施例の
電荷入力部説明図、第11図は同実施例の信号を補入力
用の入力基準(@流バイアス)を圧の変化の説明図、第
12図は同実施例の効果説明図、第13図は電位平衡法
の場合の本発明実施例の電荷入力部説明図、第14図は
同実施例の信号電荷入力用クロックの波形図、第15図
は同実施例の効果説明図、第16図は電位平衡法の本発
明を実施したトランスバーザルフィルタの各タップ入力
部説明図、第17図は同フィルタ入力部の利得制御回路
特性図、第18図は同フィルタの入力に従来技術を用い
た場合の信号電荷図、第19図はフィルタの入力部に本
発す乞実施した時の信号電荷図である。 12.62・・・n膨拡散層 13〜22 、63〜72・・・ゲート電極80・・・
入力信号最大電圧検出回路 81・・・スイッチ回路 φ0・・・ゲートクロック φ−2φ;・・・本発明に係るゲートクロックVCC・
・・入力基準(@流バイアス)電圧φ7.φ2・・・転
送用クロック Vin・・・入力信号電圧 Qsig・・・信号電荷 才 / 図 才2図 /172 χJ 才 3 図 才 4図 才5図 弘 才6 図 VDv Vt’x Vc’e  〜 l’ts2’zl
’をオフ 図 111 tθ′ ノl′ノi バ ′f 8 図 オフ図 才/θ 図 才l1図 V 才/2図 −i 73 図 牙/4 y¥J オ/j図 オ/6 図 3 才/7図 千7?図 才/デ図
Figure 1 shows a conventional CCD using the diode cutoff method.
Input section structure example Figure 5 Figure 2 is a waveform diagram showing the amplitude and phase of the various clocks shown in Figure 1, Figure 3 (a), (b)
, (C) and (d) are explanatory diagrams of the charge input process in the same example, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between input signals and signal charges in the same example, and FIG. 5 is a block diagram of the input weighted transversal filter. Figure 6 shows the conventional C in the case of potential balance method.
Example of structure of CD input section Fig. 5 Fig. 7 is a waveform diagram showing the amplitude and phase of the various clocks shown in Fig. 6, Fig. 8 (a), (b)
), (C). (d) is an explanatory diagram of the charge input process in the same example, FIG. 9 is a diagram showing the relationship 2 between the input signal and signal charge in the same example, and FIG.
The figure is an explanatory diagram of the charge input section of the embodiment of the present invention in the case of the diode cut-off method, and Fig. 11 is an explanatory diagram of the input reference (@flow bias) for supplementary input of the signal of the same embodiment and the change in pressure. , FIG. 12 is an explanatory diagram of the effect of the same embodiment, FIG. 13 is an explanatory diagram of the charge input section of the embodiment of the present invention in the case of the potential balance method, and FIG. 14 is a waveform diagram of the signal charge input clock of the same embodiment. , Fig. 15 is an explanatory diagram of the effect of the same embodiment, Fig. 16 is an explanatory diagram of each tap input section of a transversal filter implementing the present invention of the potential balance method, and Fig. 17 is a gain control circuit of the input section of the same filter. FIG. 18 is a signal charge diagram when the conventional technique is used for the input of the same filter, and FIG. 19 is a signal charge diagram when the present invention is applied to the input section of the filter. 12.62...N swelling diffusion layers 13-22, 63-72...Gate electrode 80...
Input signal maximum voltage detection circuit 81...Switch circuit φ0...Gate clock φ-2φ;...Gate clock VCC according to the present invention.
...Input reference (@current bias) voltage φ7. φ2...Transfer clock Vin...Input signal voltage Qsig...Signal charge/Figure 2/172 χJ 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure VDv Vt'x Vc'e ~ l'ts2'zl
' off Figure 111 tθ'nol'noibar'f 8 figure off figure/θ figure 11 figure V sai/2 figure-i 73 figure/4 y\J O/j figure O/6 Figure 3 Sai/7 figure 107? illustrator/de illustrator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力拡散層と2個以上の入力ゲート電極からなる
1個所または以上の電荷注入部ン備え、前記入力拡散層
に入力信号を印加し、前記入力ゲート電極の1つにクロ
ック電圧ン、他の1つに入力基準直流バイアス電圧ン印
加して、この直流バイアス電圧と前記入力信号の差に比
例した信号電荷ヶ注入−させ、これ!順次転送する電荷
転送装置において、入力信号の最大値の大小に対応して
前記直流バイアス電圧値を大小に変化させるようにした
ことケ特徴とする電荷転送装置。
(1) comprising one or more charge injection portions consisting of an input diffusion layer and two or more input gate electrodes, applying an input signal to the input diffusion layer, applying a clock voltage to one of the input gate electrodes; An input reference DC bias voltage is applied to the other one, and a signal charge proportional to the difference between this DC bias voltage and the input signal is injected. A charge transfer device that sequentially transfers charges, characterized in that the DC bias voltage value is changed in magnitude in response to the magnitude of a maximum value of an input signal.
(2)入力拡散層と2個以上の入力ゲート電極からなる
1個所または以上の電荷注入部を備え、前記入力ゲート
電極の1つに入力信号ケ、他の1つにクロクク電圧を印
加して、これら2つのゲート電極に印加した電圧の差に
比例した信号電荷ン注入させ、これン順次転送する電荷
転送装置において、入力信号の最大値の大小に対応して
前記クロクク電圧の波高値を大小に変化させるようにし
たことを特徴とする電荷転送装置。
(2) One or more charge injection portions consisting of an input diffusion layer and two or more input gate electrodes are provided, and an input signal is applied to one of the input gate electrodes and a clock voltage is applied to the other one. In a charge transfer device that injects a signal charge proportional to the difference between the voltages applied to these two gate electrodes and sequentially transfers the signal charge, the peak value of the clock voltage is increased or decreased in accordance with the magnitude of the maximum value of the input signal. A charge transfer device characterized in that the charge transfer device changes to
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