JPS6044756B2 - Transfer pulse control method for charge transfer device - Google Patents

Transfer pulse control method for charge transfer device

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JPS6044756B2
JPS6044756B2 JP16973279A JP16973279A JPS6044756B2 JP S6044756 B2 JPS6044756 B2 JP S6044756B2 JP 16973279 A JP16973279 A JP 16973279A JP 16973279 A JP16973279 A JP 16973279A JP S6044756 B2 JPS6044756 B2 JP S6044756B2
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JP
Japan
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transistor
transfer pulse
time
transfer
circuit
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隆造 白木
清次 渡辺
俊夫 湯山
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電荷転送素子の転送パルス制御方式に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a transfer pulse control method for a charge transfer element.

最近、CCD(Charge−CoupledDev
ice)が各種の方面に使われている。
Recently, CCD (Charge-Coupled Dev
ice) is used in various ways.

CCDの応用分野は、大別すると撮像装置、メモリ装置
、アナログ信号処理装置などがあげられる。そして、ど
のような分野に応用されるにしろCCDには転送パルス
が必要である。また、CCDは信号電荷の転送効率が、
転送パルス波形に大きく影響されることか ら、CCD
の特性に合つた波形を持つ転送パルスを供給する必要が
ある。また、CCDの容量としては、2次元センサーを
例にとれば、その規模により、画像数が40V×14H
では100〜200pF)また、200V×100Hで
は300〜500pF)さらに、512V×340Hて
は1500〜5000pF程度のばらつきがある。この
ようにCCDの電極容量が、現在その規模により2〜3
倍のばらつきが存在する。また、CCDの容量のばらつ
きに加えて、電源電圧の変動、周囲温度の変動、プロセ
スの変動などを考慮すると、補償回路なしては転送後の
信号電荷量を90%以上に設定することが不可能となつ
てく る。 この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、iCCD駆動回路と転送電極容量とからなる複数個
のRC時定数回路を時間的に合せることにより、CCD
に供給する転送パルスの立上り時間Trおよび立下り時
間Tlの制御を行うことができる電荷転送素子の転送パ
ルス制御方式を提供することにある。
Application fields of CCDs can be broadly classified into imaging devices, memory devices, analog signal processing devices, and the like. And no matter what field it is applied to, CCDs require transfer pulses. In addition, CCD has a signal charge transfer efficiency of
Since it is greatly affected by the transfer pulse waveform, CCD
It is necessary to supply a transfer pulse with a waveform that matches the characteristics of the In addition, as for the capacity of CCD, taking a two-dimensional sensor as an example, the number of images is 40V x 14H depending on its scale.
(100 to 200 pF for 200 V x 100 H) and 300 to 500 pF for 200 V x 100 H) Furthermore, there is a variation of about 1500 to 5000 pF for 512 V x 340 H. In this way, the electrode capacitance of CCD is currently 2 to 3 depending on its size.
There is twice as much variation. Furthermore, in addition to variations in the capacitance of CCDs, considering fluctuations in power supply voltage, fluctuations in ambient temperature, and process fluctuations, it is impossible to set the amount of signal charge after transfer to 90% or more without a compensation circuit. It's becoming possible. This invention was made in view of the above points, and by temporally matching a plurality of RC time constant circuits consisting of an iCCD drive circuit and a transfer electrode capacitor, a CCD
An object of the present invention is to provide a transfer pulse control system for a charge transfer element that can control the rise time Tr and fall time Tl of a transfer pulse supplied to a charge transfer element.

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、第1図はCCDを駆動するための最も簡単な回路
で、MOSFETのインバータ回路である。第1図にお
いて、トランジスタQ1はPーチヤネルMOSFETl
トランジスタQ2はN−チャネルMOSFETである。
また、負荷容量Cしは、CCD転送電極容量を示してい
る。第1図に示す駆動回路において転送パルス波形の立
上り時間T、を決める要因は、トランジスタQ1の0N
抵抗と、負荷容量CLによる時定数である。また、転送
パルス波形の立下り時間T,を決める要因は、トランジ
スタQ2の0N抵抗と負荷容量CLによる時定数である
。このように、転送パルス波形の立上り時間T、、立下
り時間T,の制御は、充電経路および放電経路における
RC時定数を変化させることにより行うことができる。
次に、第2図はRC時定数を変えるこの発明の原理図で
ある。第2図において、抵抗R1は充電経路に含まれる
MOSFETQlの0N抵抗、抵抗R2は放電経路に含
まれるMOSFETQ2の0N抵抗である。そして、抵
抗Rl,R2はそれぞれ外部制御電圧により自由に変え
られることを示している。そして、抵抗R1、及びR2
を可変する手段として、CCD駆動回路の充電経路およ
び放電経路に含まれるMOSFETの相互コンダクタン
スGmを変化させることにより、抵抗R1、R2の値を
変化させる方法を使用している。なお、通常MOSFE
Tの相互コンダクタンスg1、は次式で与えられる。こ
こで、W:チヤネル幅、L:チヤネル長 EOx:
SiO2の誘導率、TOX:SiO2の厚 さ
μ:MOSFETの移動度 C,:ゲート・ソース間電圧 Vth:MOSFETのしきい値電圧そして、式
(1)よりMOSFETの相互コンダクタンスG..を
変えるパラメータとして、W/L,。
First, FIG. 1 shows the simplest circuit for driving a CCD, which is a MOSFET inverter circuit. In FIG. 1, transistor Q1 is a P-channel MOSFET l.
Transistor Q2 is an N-channel MOSFET.
Furthermore, the load capacitance C represents the CCD transfer electrode capacitance. In the drive circuit shown in FIG. 1, the factor that determines the rise time T of the transfer pulse waveform is the 0N
This is a time constant due to resistance and load capacitance CL. Furthermore, the factor that determines the fall time T of the transfer pulse waveform is the time constant due to the ON resistance of the transistor Q2 and the load capacitance CL. In this way, the rise time T and fall time T of the transfer pulse waveform can be controlled by changing the RC time constants in the charging path and the discharging path.
Next, FIG. 2 is a diagram showing the principle of this invention for changing the RC time constant. In FIG. 2, the resistor R1 is the ON resistance of MOSFET Q1 included in the charging path, and the resistor R2 is the ON resistance of MOSFET Q2 included in the discharging path. It also shows that the resistors Rl and R2 can be changed freely by external control voltages. And resistors R1 and R2
As a means for varying the resistance, a method is used in which the values of the resistors R1 and R2 are changed by changing the mutual conductance Gm of the MOSFET included in the charging path and the discharging path of the CCD drive circuit. In addition, normally MOSFE
The mutual conductance g1 of T is given by the following equation. Here, W: channel width, L: channel length, EOx:
Inductivity of SiO2, TOX: Thickness of SiO2
μ: Mobility of MOSFET C,: Gate-source voltage Vth: Threshold voltage of MOSFET And, from equation (1), mutual conductance G of MOSFET. .. As a parameter to change W/L,.

,,.を変化させる方法等が考えられるがこの・発明は
CCD駆動回路を構成するMOSFET(7)0N抵抗
と転送電極容量とからなる複数個のRC時定数回路を時
間的に組合せたことを特徴とするもので、以下その詳細
について説明する。次に第3図及び第4図はこの発明の
一実施例を示す図である。
,,. Although there are various methods of changing the CCD drive circuit, this invention is characterized by temporally combining a plurality of RC time constant circuits each consisting of a MOSFET (7) 0N resistor and a transfer electrode capacitor that constitute a CCD drive circuit. The details will be explained below. Next, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing an embodiment of the present invention.

第3図aは転送パルスの立上り時間Trを制御する回路
で、同図bは入出力タイミング波形図である。第3図a
において、トランジスタQ3はトランジスタQ1と並列
に接続され、このトランジスタQ3のゲート電極には入
力端子八2が接続される。まず、入力端子1N1に低レ
ベル信号が入力されると、トランジスタQ1は0Nとな
り、第1のRCL時定数により、負荷容量CLにフ充電
電流が流れる。そして、入力端子1N1に低レベル信号
が入力されている時に、入力端子2に抵レベル信号が入
力されるとトランジスタqが0Nとなり、第2のRCL
時定数でで負荷容量CLに充電電流が流れる。次に、入
力端子1N1,門人力端子1N2に高レベル信号が入力
されると、トランジスタQ2が0Nし、トランジスタQ
l,Q3がOFFする。このため負荷容量CLに充電さ
れていた電荷は、トランジスタQ2を通つて放電する。
以上説明したようにこの実施例において、第1J(7)
RCL時定数(トランジスタQ1のみONの期間)に比
べて第2のRCL時定数(トランジスタQ1およびQ3
が0Nの期間)が小さいと、この期間は立上り特性が急
峻となり、負荷容量CLの変化に対して、転送パルスの
立上り時間Trの変化を小さくすることができるという
効果を奏する。次に、第4図aは転送パルスの立下り時
間T,を制御する回路て、2種のRC時定数を時間的に
制御することにより任意の立下り時間T,を得ている。
FIG. 3a shows a circuit for controlling the rise time Tr of a transfer pulse, and FIG. 3b shows an input/output timing waveform diagram. Figure 3a
In the transistor Q3, the transistor Q3 is connected in parallel with the transistor Q1, and the input terminal 82 is connected to the gate electrode of the transistor Q3. First, when a low level signal is input to the input terminal 1N1, the transistor Q1 becomes ON, and a charging current flows through the load capacitor CL due to the first RCL time constant. Then, when a low level signal is input to the input terminal 1N1 and a low level signal is input to the input terminal 2, the transistor q becomes 0N, and the second RCL
A charging current flows through the load capacitor CL with a time constant. Next, when a high level signal is input to the input terminal 1N1 and the student power terminal 1N2, the transistor Q2 becomes 0N, and the transistor Q
l, Q3 is turned off. Therefore, the charge stored in the load capacitor CL is discharged through the transistor Q2.
As explained above, in this embodiment, the first J(7)
Compared to the RCL time constant (period in which only transistor Q1 is ON), the second RCL time constant (transistors Q1 and Q3
If the period during which 0N is 0N) is small, the rise characteristic becomes steep during this period, and it is possible to reduce the change in the rise time Tr of the transfer pulse with respect to the change in the load capacitance CL. Next, FIG. 4a shows a circuit for controlling the fall time T of the transfer pulse, and obtains an arbitrary fall time T by temporally controlling two types of RC time constants.

また、第4図bは入出力タイミング波形である。第4図
aにおいて、2つの入力端子囚1,IN2を持ち、トラ
ンジスタ9はトランジスタQ2に並列に接続され、この
トランジスタQ3のゲート電極に入力端子1N2が接続
される。まず、入力端子1N1,IN2に低レベル信号
が入力されると、トランジスタQ1がON1トランジス
タQl2,Q3が0FFとなり、負荷容量CLに充電電
流が流れる。次に、入力端子1N1に高レベル信号が入
力されると、トランジスタQ2が0Nとなり、トランジ
スタQl2の0N抵抗と負荷容量CLで決まる時定数で
放電が開始される。そして、入力端子INlに高レベル
信号が入力されている時、入力端子1N2が高レベル信
号となると、トランジスタらが0Nとなり、トランジス
タQ2とQ3が0Nとなつている期間では、第2のRC
L時定数て放電が続けられる。また、この実施例におい
て、第1のRCL時定数(トランジスタQ2のみ0Nの
期間)に比べて第2のRCL時定数(トランジスタQ2
およびQ3が0Nの期間)が小さいと。
Further, FIG. 4b shows input/output timing waveforms. In FIG. 4a, it has two input terminals 1 and IN2, transistor 9 is connected in parallel to transistor Q2, and input terminal 1N2 is connected to the gate electrode of transistor Q3. First, when a low level signal is input to the input terminals 1N1 and IN2, the transistor Q1 is turned on, the transistors Q12 and Q3 are turned off, and a charging current flows through the load capacitor CL. Next, when a high level signal is input to the input terminal 1N1, the transistor Q2 becomes 0N, and discharging is started with a time constant determined by the 0N resistance of the transistor Ql2 and the load capacitance CL. When a high level signal is input to the input terminal INl, when the input terminal 1N2 becomes a high level signal, the transistors become 0N, and during the period when the transistors Q2 and Q3 are 0N, the second RC
The discharge continues for the L time constant. In addition, in this embodiment, the second RCL time constant (transistor Q2 is 0N) is smaller than the first RCL time constant (period in which only transistor Q2 is ON).
and the period during which Q3 is 0N) is small.

この期間は立下り特性が急峻となり、負荷容量CLの変
化に対して、転送パルスの立下り時間T,の変化を小さ
くすることができるという効果を奏する。なお、上記実
施例においては第3図において転送パルスの立上り時間
T、のみを制御し、第4図において立下り時間T,の制
御を行つたが、第3図および第4図の回路を組合せて、
2種類のRCL時定数をもつ回路構成を採用することに
より、転送パルスの立上り時間T、および立下り時間T
fを制御することもできる。
During this period, the falling characteristic becomes steep, and there is an effect that the change in the fall time T of the transfer pulse can be made small with respect to the change in the load capacitance CL. In the above embodiment, only the rise time T of the transfer pulse was controlled in FIG. 3, and the fall time T was controlled in FIG. 4, but it is possible to combine the circuits in FIGS. hand,
By adopting a circuit configuration with two types of RCL time constants, the rise time T and fall time T of the transfer pulse can be reduced.
It is also possible to control f.

以上のように、この実施例によれば、負荷容量CLが大
きく変化する楊合でも、転送パルスの立上り時間T、お
よび立下り時間T,の変化を、単一RC時定数をもつ回
路構成よりも小さくすることができ、また回路が簡単な
ためにIC化した場合、チツプサイズを小さくすること
ができる効果を奏する。
As described above, according to this embodiment, even when the load capacitance CL changes greatly, changes in the rise time T and fall time T of the transfer pulse can be controlled better than the circuit configuration with a single RC time constant. Moreover, since the circuit is simple, when integrated into an IC, the chip size can be reduced.

次に、第5図及び第6図はこの発明の他の実施例を示す
図てある。
Next, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing other embodiments of the present invention.

第5図は転送パルスの立上り時間T,を制御する回路で
ある。同図において、トランジスタQ1に対してトラン
ジスタQ3,Q4,・・・Qnが並列に接続されており
、各トランジスタQ3,Q4,・・・Qnにそれぞれ入
力端子1N2,IN3,・・・INnが接続される。第
5図の回路の動作については第3図の回路の動作と同様
であるのて省略する。次に、第6図は転送パルスの立下
り時間T,を制御する回路である。
FIG. 5 shows a circuit that controls the rise time T of the transfer pulse. In the same figure, transistors Q3, Q4, ... Qn are connected in parallel to transistor Q1, and input terminals 1N2, IN3, ... INn are connected to each transistor Q3, Q4, ... Qn, respectively. be done. The operation of the circuit shown in FIG. 5 is the same as that of the circuit shown in FIG. 3, and therefore will not be described here. Next, FIG. 6 shows a circuit for controlling the fall time T of the transfer pulse.

同図において、トランジスタQ2に対してトランジスタ
Q3,Q4,・・・Qnが並列に接続されており、各ト
ランジスタQ3,Q4,Q,lにそれぞれ入力端子1N
2,IN3,・・・INnが接続される。第6図の回路
の動作については第4図の回路の動作と同様であるので
省略する。なお、上記実施例では第5図において転送パ
ルスの立上り時間Trを制御し、第6図において転送パ
ルスの立下り時間Tfを制御したが、第5図及び第6図
の回路を組合せて複数のRCL時定数をもつ回路構成を
採用することにより、転送パルスの立上り時間Trおよ
び立下り時間T,を制御することもできる。
In the figure, transistors Q3, Q4,...Qn are connected in parallel to transistor Q2, and each transistor Q3, Q4, Q, l has an input terminal 1N.
2, IN3, . . . INn are connected. The operation of the circuit shown in FIG. 6 is the same as that of the circuit shown in FIG. 4, so a description thereof will be omitted. In the above embodiment, the rise time Tr of the transfer pulse was controlled in FIG. 5, and the fall time Tf of the transfer pulse was controlled in FIG. By employing a circuit configuration having an RCL time constant, it is also possible to control the rise time Tr and fall time T of the transfer pulse.

以上のように、この実施例によれば、負荷容量CLが大
きく変化する場合でも、複数個の入力端子に入力させる
パルスをCCDの特性に合せで選択すれば、転送パルス
の立上り時間T、及び立下り時間Tfの制御は無調整と
することができるという効果を奏する。
As described above, according to this embodiment, even if the load capacitance CL changes greatly, if the pulses input to the plurality of input terminals are selected according to the characteristics of the CCD, the rise time T of the transfer pulse and This has the advantage that the fall time Tf can be controlled without adjustment.

以上、詳述したようにこの発明によれば、CCD駆動回
路と転送電極容量とからなる複数個のRC時定数回路を
CCDの特性に合せて時間的に組合せることにより、C
CDに供給する転送パル”スの立上り時間Trおよび立
下り時間T,の制御を無調整で行うことができる電荷転
送素子の転送パルス制御方式を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, by temporally combining a plurality of RC time constant circuits each consisting of a CCD drive circuit and a transfer electrode capacitor in accordance with the characteristics of the CCD, CCD
It is possible to provide a transfer pulse control method for a charge transfer element that can control the rise time Tr and fall time T of a transfer pulse supplied to a CD without adjustment.

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

第1図はMOSFETのインバータ回路を示す図、第2
図はこの発明の原理を示す図、第3図A,bはこの発明
の一実施例を示す転送パルスの立上り時間Trを制御す
る回路を示す図、第4図A,bは同実施例における転送
パルスの立下り時間Tfを制御する回路を示す図、第5
図はこの発ノ明の他の実施例を示す転送パルスの立上り
時間T,を制御する回路を示す図、第6図は同実施例に
おける立下り時間T,を制御する回路を示す図である。
Figure 1 shows the inverter circuit of MOSFET, Figure 2 shows the inverter circuit of MOSFET.
3A and 3B are diagrams showing a circuit for controlling the rise time Tr of a transfer pulse according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating the principle of the present invention. FIG. 5 shows a circuit for controlling the fall time Tf of the transfer pulse.
6 is a diagram showing a circuit for controlling the rise time T of a transfer pulse according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a circuit for controlling the fall time T in the same embodiment. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電荷転送素子駆動回路の充・放電経路を複数経路設
け、各充・放電経路を構成するトランジスタの駆動を時
間的に制御し、上記トランジスタと転送電極容量により
決定される充・放電のRC時定数を複数個組合せること
により、転送パルスの立上り時間および立下り時間を電
荷転送素子の特性に適合させることを特徴とする電荷転
送素子の転送パルス制御方式。
1. A plurality of charging/discharging paths are provided in the charge transfer element drive circuit, and the drive of the transistors constituting each charging/discharging path is temporally controlled, and the RC time of charging/discharging is determined by the capacitance of the transistor and the transfer electrode. A transfer pulse control method for a charge transfer device, characterized in that the rise time and fall time of a transfer pulse are adapted to the characteristics of the charge transfer device by combining a plurality of constants.
JP16973279A 1979-12-26 1979-12-26 Transfer pulse control method for charge transfer device Expired JPS6044756B2 (en)

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