JPS6043596B2

JPS6043596B2 - 電荷転送素子の出力回路

Info

Publication number: JPS6043596B2
Application number: JP54049946A
Authority: JP
Inventors: 尭央土屋; 光生曽根田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1985-09-28
Also published as: JPS55142492A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電荷転送素子（ＣＴＤ）、例えはＢＢＤにて遅
延回路を構成した場合の出力回路に関する。

ＢＢＤは一般に第１図に示すように構成される。図にお
いて、入力端子１がｐ印形のトランジスタ２のベースに
接続され、このトランジスタ２のコレクタが接地され、
エミッタが抵抗器３を通じて電源端子４に接続される。
このトランジスタ２のエミッタが逆方向のダイオード５
を通じてコンデンサの一端に接続され、このコンデンサ
Ｃｏを通じてクロック端子６に接続される。またコンデ
ンサＣｏの一端がｎｐｎ形のトランジスタＱ１のエミッ
タに接続され、このトランジスタＱ、のコレクタが次段
のｎｐｎ形のトランジスタＱ２のエミッタに接続され、
以下同様に叩ｎ形のトランジスタＱ２〜Ｑ２ｎのコレク
タとエミッタとが順次接続される。なおトランジスタＱ
、、Ｑ２・・・Ｑ。ｎ（７）ｈｆｅは全部等しくβとす
る。これらのトランジスタＱ、〜Ｑ。ｎのコレクタとベ
ースとの間にそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃ。ｎが接続さ
れる。なおコンデンサＣ、〜Ｃ。ｎの容量値は全てコン
デンサＣｏに等しく、Ｃとする。さらに奇数番目のトラ
ンジスタＱ、、Ｑ３・・・・・・のベースがクロック端
子７に接続され、偶数番目のトランジスタＱ２、Ｑ４・
・・・・・のベースがクロック端子６に接続される。そ
してクロック端子６、７には、それぞれ第２図Ａ、Ｂに
示すようにＶＤＣとＶＤｃｆＶ、の電位を取り、デュー
ティー比が５０％で、互いに逆極性になるクロック端子
φ、、φ２が供給される。

なお電圧Ｖｐは、電源端子４に供給される電源電圧Ｖｃ
Ｃに対して、Ｖｃｃ＞ＶＤｃ＋２Ｖｐとされる。

Ｊさらに入力端子１に供給される入力信号の電圧Ｖ、
が、ＶＤＣ＋ＶＰ≦Ｖ、≦ＶＤｃ＋２Ｖｐの範囲とされ
る。

この装置において、初期状態では、コンデンサＣｏ−ｃ
２ｎはすべて端子電圧がＶ、に充電されていｉる。

また入力信号の電圧Ｖ。を直流成分Ｖ、ＤＣと交流成分
り。ＡＣとに分けると初期状態では交流成分■ＳＡＯの
み０になつている。従つて初期状態において、サフイツ
クスが偶数のコンデンサＣ。

，ｃ２・・・・・・Ｃ２ｎのホットエンド側は第２図Ｃ
に示すように信号φ１が■ＤＣ＋ＶＰの期間に一旦■Ｄ
Ｏ＋２Ｖｐまで上がつた後に■ＳＤＣになり、信号φ２
が■。。＋Ｖｐの期間に一旦Ｖ，ＯＯ−ＶＰまで下がつ
た後に■ＤＣ＋■ｐになる。またサフイツクスが奇数の
コンデンサＣｌ，ｃ３・・・・・・Ｃ２ｎ−１のホット
エンド側は第２図Ｄに示すように信号φ１が■ＤＣ＋■
Ｐの期間に一旦■ＤＣ−■Ｐまで下がつた後に■。。＋
■，になり、信号φ２が■。。＋■２の期間に一旦■。
。＋２Ｖｐまで上がつた後に■，００になる。そして入
力信号が供給された直後の最初の信号φ１がＶＤＯ＋■
Ｐの期間において、コンデンサＣ。のホットエンド側の
電位は一旦■ＤＯ＋２■Ｐまで上がつた後に■，になる
。すなわちコンデンサＣ。は放電して、（■−（■ＤＣ
＋ＶＰ）Ｃの電荷を蓄える。このときトランジスタＱ１
はオフなので、コンデンサＣｌ，ｃ２・・・・・・Ｃ２
ｎには変化はない。次に、続く信号φ２がＶＤＯ＋Ｖ
Ｐの期間において、まず信号φ１の電位がＶＤＯになる
ので、コンデンサＣ。のホットエンド側の電位は■ｓ−
（■ＤＣ＋Ｖ，）＋■ＤＣ＝■ｒ■ｐになる。そしてト
ランジスタＱ１がオンするので、コンデンサＣ。のホッ
トエンド側の電位は最終的にトランジスタＱ１のベース
電位（ＶＤＣ＋■ｐ）まで上昇する。このときトランジ
スタＱ１は能動領域で動作しているので、コンデンサＣ
。の充電は、端子７→コンデンサＣ１→トランジスタＱ
１のコレクタ●エミッタ→コンデンサＣ。の径路で行わ
れる。それと共にトランジスタＱ１のベース電流によつ
て、端子７→トランジスタＱ１のベース●エミッタ→コ
ンデンサＣ。の径路でも充電が行われる。そしてコンデ
ンサＣＯのホットエンド側の電位がＶｓから■Ｐに変化
するので、コンデンサＣ。へ注入される電荷量は、で与
えられ、この電荷の内一β−がコンデンサＣ、
１＋βから供給される。

これに対してコンデンサＣ１には最初Ｖｐ．Ｃの電荷が
蓄えられていたので、コンデンサＣ１の最終電荷量は、
となる。

すなわち、信号φ１がＶＤＯ＋ＶＰの期間にコンデンサ
Ｃ。

が■ｓ−（■ＤＣ＋ＶＰ）であつたものが、信号φ２が
■ＤＣ＋■Ｐの期間に−０一倍されてコンデンサＣ１に
移動し、このとき±■Ｐの■直流電位変動が生じる。な
おトランジスタＱ２がオフであので、コンデンサＣ２，
ｃ３・・・・・・Ｃ２ｎには変化はない。さらに次の信
号φ１が■。

。＋Ｖ，の期間において、コンデンサＣ１はＶＤＣ＋■
Ｐに戻される。そしてこのときコンデンサＣ１に注入さ
れる電荷量は、で与えられ、この電荷の内工がコンデン
サＣ２から供給される。

これに対してコンデンサＣ２の初期電荷は■２・Ｃなの
で、コンデンサＣ２の最終電荷は、となる。

また次の信号φ２が■。

。＋■２の期間において、コンデンサＣ３の最終電荷は
、となる。

さらにｍ番目（ｍは奇数）のトランジスタＱｍのべＫ９
ス●コレクタ間に接続されているコンデンサＣｍの最終
電荷は、で与えられ、コンデンサＣｍの端子電圧はこの
式からＣを除いたもので表わされる。

そして一βーニαとして整理すると、となる。

すなわちこの回路において、コンデンサＣｍのホットエ
ンド側から出力端子９を導出した場合には、この出力端
子９を導出した場合には、この出力信号は本来（■−（
■ＤＯ＋Ｖｐ））であるべきものが、（■００＋２Ｖ，
−■，）（１−α′″）直流電位変動を生じてしまう。

さらにこれによつて転送される信号に波形歪みが発生す
るおそれがあり、ＢＢＤのダイナミックレンジがせまく
なつてしまう。本発明はこのような点にかんがみ、簡単
な構成で上述の直流電位変動を除去しようとするもので
ある。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例について説明
しよう。第３図において、コンデンサＣｍのコールエン
ド側がコンプリメンタリーなトランジスタ１１，１２の
エミッタに共通に接続される。またトランジスタ１１，
１２のベースが互いに接続され、この接続点に発振器１
３が接続される。この発振器．１３から信号φ２と同位
相で、ＶＯＯ−■８Ｅ＜！１．ＶＯＯ＋■２＋■ＢＥ（
但し■１３！Ｅｌはトランジスタ１１，１２のベースエ
ミッタ間電圧）の電位を取る信号φ″２が供給される。
そしてＮｐｎ形のトランジスタ１１のコレクタが電源端
子４に接続され、Ｐｎｐ形のトランジスタ１２のコレク
タがカレントミラー回路１４を構成する入力端子Ｎｐｎ
形のトランジスタ１５のコレクタ及びベースに接続され
、トランジスタ１５のエミッタが抵抗値Ｒ１の抵抗器１
６を通じて接地される。またカレントミラー回路１４を
構成する出力側のＮｐｎ形のトランジスタ１７のベース
がトランジスタ１５のベースに接続され、エミッタが抵
抗値Ｒ２の抵抗器１８を通じて接地され、コレクタがＮ
ｐｎ形のトランジスタ１９のコレクタ・エミッタを通じ
て電源端子４に接続される。このトランジスタ１９のベ
ースがトランジスタ１１，１２のエミッタの接続点に接
続される。それと共にトランジスタ１７，１９の接続点
に容量値Ｃのコンデンサ２０が接続され、このコンデン
サ２０を通じてクロック端子６が接続される。そしてト
ランジスタ１７，１９の接続点から出力端子２１が導出
される。この回路において、コンデンサＣｍのコールド
エンド側には、ＶＤＯと■ＤＣ＋ＶＰに変化する信号φ
２と同等の信号が供給される。そして信号φ２が■Ｐｃ
＋■Ｐの期間にコンデンサＣｍの電荷は、となり、統く
悟号φ１がＶＤＣ＋■Ｐの期間にこの電荷がＶｐ−Ｃに
なるように、トランジスタＱｍ＋１を通じて電何が流さ
れる。すなわちの電荷がコンァンサＣｍに注入される。

そしてこの電荷の注入による電流がトランジスタ１２を
通じ、さらにカレントミラー回路１４のトランジスタ１
５，抵抗器１６を通じて流される。このとき、抵抗器１
６の両端間の電圧はに比例した値となる。

そしてこれによつてトランジスタ１７に流される電荷量
は、となる。

ここで？＝ヲニとなるように抵抗器１６，１８の抵抗値
Ｒｌ，Ｒ２を選定すると、上述の電荷量は、となる。

この電荷量がコンデンサ２０から供給される。

従つてコンデンサ２０の電荷量は■ｐ−Ｃからに変化し
、端子電圧は上式からＣを除いた■ｓ一（■ＤＣ＋ＶＰ
）になる。そしてこのときコンデンサ２０のコールドエ
ンド側には、■００＋■２の信号φ１が供給されている
ので、出力端子２１に得られる出力電圧ＶＯｕｔは、に
なり、入力信号に対して、信号レベル及び直流電位の一
致した出力信号が得られる。

こうして出力信号が得られるわけであるが、本発明によ
れば信号レベル及び直流電位を、入力信号に一致させる
ことができる。

なお、上述の説明ではカレントミラー回路１４を構成す
るトランジスタ１５，１７を流れる電流Ｉ山がトニ訃と
して説明したが、厳密にはで表わされる。

ここでＲｅｌ，ｒｅ２はトランジスタ１５，１７のエミ
ッタ微分抵抗である。そしてこの場合にエミッタ微分抵
抗の値はトランジスタを流れる電流によつて変動する。

そのため転送信号のレベルによつては上述のトニ岡５の
関係が保てなくなるおそれがある。ところでエミッタ微
分抵抗Ｒｅは、で表わされ、であるからとなり、て表わされる。

一方トランジスタのエミッタ面積を２倍にすると、ちは
２倍になる。

すなわちとなり、同じ■ＢＥの値で２倍の電流が流され
る。

そしてこのときであるから、となり、エミッタ抵抗（峰になる。

そこでさらに上述の回路において、？＝α″とすると共
にトランジスタ１５，１７のエミッタ面積Ａｌ，Ａ２の
比をとすることにより、Ｒｅ２＝α′″Ｒｅｌとなり、
となつて、転送信号のレベルにかかわらず卜を一定に保
つことができる。

さらに第４図は、本発明の回路を用いて、ＢＢＤの中間
で信号レベル及び直流電位の補正を行うものである。

すなわち図において、コンデンサＣｍのコールドエンド
側がトランジスタ１１，１２のエミッタの接続点に接続
され、トランジスタＱ．＋１のコレクタが電流端子４に
接続される。

そしてカレントミラー回路１４を構成するトランジスタ
１７のコレクタがコンデンサＣｍ＋１のホットエンド側
に接続される。この回路において、コンデンサＣｍ＋１
及びトランジスタＱｍ＋２が上述した第３図のコンデン
サ２０及びトランジスタ１９に対応し、上述と同じ動作
が行われる。

そしてこの回路において、トランジスタ１５，１７のエ
ミッタ面積Ａｌ，Ａ２及び抵抗器１６，１８の抵抗値Ｒ
ｌ，Ｒ２の比を選択することにより、信号レベル及び直
流電位を入力信号に一致させた信号がコンデンサＣ．．
＋１に供給され、以後順次転送される。

またこの第４図において、コンデンサＣｍ＋１，トラン
ジスタＱｍ＋１以後の部分は別体のＢＢＤでも良く、そ
の場合には上述のトランジスタ２，抵抗器３，ダイオー
ド５等を用いずに信号を後段のＢＢＤに供給できる。

その場合に後段のＢＢＤは遅延回路に限らず。フィルタ
等の構成であつても良い。さらに第５図は、サフイツク
スが偶数のコンデンサＣｍ＋１から信号を取り出す場合
を示す。

図において、コンデンサＣｒｒｌ＋１のコールドエンド
側がトランジスタ１１，１２のエミッタの接続点に接続
されると共に、トランジスタ１１，１２のベースに発振
器２２から、信号φ″２と同電位で、信号φ″１と同相
の信号φ″１が供給される。さらにトランジスタ１２の
コレクタが接地され、トランジスタ１１のコレクタがカ
レントミラー回路２３を構成する入力側のＰｎｐ形のト
ランジスタ２４のコレクタ及びベースに接続され、トラ
ンジ゛スタ２４のエミッタが抵抗値Ｒ１の抵抗器２５を
通じて電源端子４に接続される。またカレントミラー回
路２３を構成する出力端子のＰｎｐ形のトランジスタ２
６のベースがトランジスタ２４のベースに接続され、エ
ミッタが抵抗値Ｒ２″の抵抗器２７を通じて電源端子４
に接続される。そしてトランジスタ２６のコレクタから
出力端子２８が導出される。この回路においても、トラ
ンジスタ２４，２６のエミッタ面積Ａ１″，Ａ２″及び
抵抗器２５，２７の抵抗値Ｒ″１，Ｒ″２の比を選定す
ることにより、信号レベル及び直流電位を入力信号に一
致させた信号が出力される。

なお本発明は、上述のバイポーラトランジスタによるＢ
ＢＤに限らず、ＣＣＤなどの他のＣＴＤにも適用てきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はＢＢＤの説明のための図、第３図は本
発明の詳細な説明図、第４図、第５図は他の例の接続図
である。１１，１２はコンプリメンタリーなトランジスタ、１３
は発振器、１４はカレントミラー回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１電荷転送素子の任意の容量のコールドエンド側を相
補的な一対の能動素子の被制御端子に接続し、この能動
素子の制御端子にクロック信号を供給し、この能動素子
を流れる電流をカレントミラー回路を構成する入力側の
能動素子に供給し、このカレントミラー回路の入力側及
び出力側の電流路に設けられる各抵抗器の抵抗値の比を
所定の値に選定し、上記カレントミラー回路の出力側の
能動素子から、上記電荷転送素子の直流電位変動を除去
した信号を得るようにした電荷転送素子の出力回路。