JPS63208375A - Output circuit for charge coupled device - Google Patents

Output circuit for charge coupled device

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JPS63208375A
JPS63208375A JP62042104A JP4210487A JPS63208375A JP S63208375 A JPS63208375 A JP S63208375A JP 62042104 A JP62042104 A JP 62042104A JP 4210487 A JP4210487 A JP 4210487A JP S63208375 A JPS63208375 A JP S63208375A
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JP
Japan
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signal
noise
frequency
component
charge
Prior art date
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Application number
JP62042104A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikuni Tanaka
田中 敬訓
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve S/N by providing a synchronizing detector or the like demodulating an extracted modulation component and a BPF extracting a side band component (modulation component) so as to eliminate noise included in the output signal of the charge coupled device. CONSTITUTION:The output signal of a charge coupled device CCD 9 is amplified by a preamplifier 10 and fed to a BPF 11. The BPF 11 extracts the distributed side band component (modulation component) by using the clock pulse frequency fc in the distributed modulation component in the high frequency region as a carrier frequency. The modulation component and the detection carrier having a frequency fc equal to that of a transfer clock pulse from a driving circuit 13 at synchronizing detector 12 are subjected to synchronizing detection and demodulation. Then the output of the detector 12 is subjected to high frequency component rejection of the LPF 14 and an objective signal is obtained. In this case, since the noise is reduced at a high frequency region being the pass band of the BPF 11, the modulation component with less noise is obtained from the BPF 11, resulting that a signal whose S/N is improved is obtained from the LPF 14.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電荷結合素子の信号処理方式に関し、特にゲー
ト付電荷積分型出力回路の雑音を除去する出力回路に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a signal processing method for a charge-coupled device, and more particularly to an output circuit that removes noise from a gated charge-integrating output circuit.

(従来の技術) 第3図(a)は電荷結合素子(以下CODと略記する。(Conventional technology) FIG. 3(a) shows a charge coupled device (hereinafter abbreviated as COD).

)の出力回路の一例を示す模式的回路図である。CCD
転送チャンネル1の一つの転送電極2の近傍にはCOD
によって転送されてくる信号電荷を検知し出力電圧に変
換するための検知用ダイオード3が設けられている。転
送りロック電圧41.≠2が印加された転送電極4によ
って転送されてきた信号電荷は転送クロックパルスの1
周期ごとに検知用ダイオード3に流れ込みその電位を変
化させる。この電位変化をバッファ回路5で受け、出力
を外部に取り出す。リセットトランジスタ6のゲート7
には転送クロックパルスと等しい周期でリセットパルス
φ8が印加されリセットトランジスタ6をターンオンす
ることにより検知用ダイオード3の電位を基準電位にリ
セットする。この出力回路はCCD転送チャンネル1と
共に共通の半導体基板上に形成きれてCCD9を構成し
ている。この出力回路はゲート付電荷積分型出力回路と
して周知のものである。
) is a schematic circuit diagram showing an example of an output circuit. CCD
There is a COD near one transfer electrode 2 of the transfer channel 1.
A detection diode 3 is provided for detecting the signal charge transferred by and converting it into an output voltage. Transfer lock voltage 41. The signal charge transferred by the transfer electrode 4 to which ≠2 is applied is 1 of the transfer clock pulse.
It flows into the detection diode 3 every cycle and changes its potential. This potential change is received by the buffer circuit 5, and the output is taken out to the outside. Gate 7 of reset transistor 6
A reset pulse φ8 is applied at a period equal to the transfer clock pulse to turn on the reset transistor 6, thereby resetting the potential of the detection diode 3 to the reference potential. This output circuit is formed on a common semiconductor substrate together with the CCD transfer channel 1 to constitute a CCD 9. This output circuit is well known as a gated charge integration type output circuit.

このゲート付電荷積分型出力回路ではリセットトランジ
スタ6が以下に述べるようなある大きさのリセット雑音
を生ずる。すなわち第3図(b)は第3図(a)におけ
るゲート付電荷積分型出力回路の各部の動作波形を示す
波形図であるが、時刻t0からt、までの間リセットパ
ルスφ、が印加されリセットトランジスタ6がターンオ
ンすると検知用ダイオード3の電位はリセットトランジ
スタ6のドレイン電圧■まで上昇する。次に時刻t、で
リセットトランジスタ6がターンオフすると検知用ダイ
オード3の電位は検知用ダイオード3とバッファ回路5
のゲート容量との合計に相当する容量8とリセットトラ
ンジスタ6のゲート・ソース間の容量との2つの容量で
決まる一定の基準電位V、になる。つぎに時刻t8で検
知用ダイオード3に信号電荷が転送きれて流れ込みその
電位を変化させ出力電圧vSが得られる。ところで時刻
t0からt□までリセットトランジスタ6が導通してい
る間においてリセットトランジスタ6はある大きさの雑
音E。を発生する。この雑音E。にょって基準電位v0
が影響を受けて変化する。例えば第3図(b)に示すよ
うにリセットパルスφRが印加きれる都度v0→■。→
・・・と変化してリセット雑音となる。
In this gated charge integrating output circuit, the reset transistor 6 produces a certain amount of reset noise as described below. In other words, FIG. 3(b) is a waveform diagram showing the operating waveforms of each part of the gated charge integration type output circuit in FIG. 3(a), and the reset pulse φ is applied from time t0 to time t. When the reset transistor 6 is turned on, the potential of the detection diode 3 rises to the drain voltage of the reset transistor 6 (■). Next, when the reset transistor 6 is turned off at time t, the potential of the detection diode 3 changes between the detection diode 3 and the buffer circuit 5.
A constant reference potential V is determined by two capacitances: the capacitance 8 corresponding to the sum of the gate capacitance of the reset transistor 6 and the gate-source capacitance of the reset transistor 6. Next, at time t8, the signal charge is completely transferred to the detection diode 3 and flows into the detection diode 3, changing its potential to obtain the output voltage vS. By the way, while the reset transistor 6 is conductive from time t0 to t□, the reset transistor 6 generates a certain amount of noise E. occurs. This noise E. Nyotte reference potential v0
is influenced and changes. For example, as shown in FIG. 3(b), each time the reset pulse φR is completely applied, v0→■. →
...and becomes a reset noise.

このリセット雑音に伴って出力電圧V、が変動し出力の
S/Nが劣化する。
This reset noise causes the output voltage V to fluctuate and the output S/N to deteriorate.

更に、前記第3図(a)で示した出力回路において雑音
を発生する雑音源はリセットトランジスタ6だけではな
く、バッファ回路5もランダム雑音を発生する雑音源と
なっている。このバッファ回路5が発生するランダム雑
音Vbは低域成分が大きい1/f雑音と呼ばれる雑音で
ある。
Furthermore, the reset transistor 6 is not the only noise source that generates noise in the output circuit shown in FIG. 3(a), but the buffer circuit 5 is also a noise source that generates random noise. The random noise Vb generated by the buffer circuit 5 is a noise called 1/f noise with a large low frequency component.

このリセット雑音や1/f雑音を取り除きS/Nを改善
する一方法として時刻t、において基準電位■。をある
一定電位にしてクランプし、次に時刻t4で出力電圧V
、をサンプリングする方法が相関二重サンプリング法と
して周知である。
One way to remove this reset noise and 1/f noise and improve the S/N is to set the reference potential ■ at time t. is clamped to a certain constant potential, and then at time t4 the output voltage V
, is well known as the correlated double sampling method.

一3= (発明が解決しようとする問題点) 上述した従来の技術においては、相関二重サンプリング
法によって除去できる雑音はリセット雑音と17f雑音
の低域成分に限られる。すなわち相関二重サンプリング
法で雑音を除去しようとした場合、基準電位v0をある
一定電位にクランプするとき時刻t、において出力回分
に含まれる前記ランダム前記V、の影響を受けた状態で
クランプ作用が行われるがこの時クランプ動作によりそ
の時点でのランダム雑音V、がサンプリングきれて折り
返し歪を生じ、さらに時刻t4で出力電圧vsをサンプ
リングするとき同様にランダム雑音V、を含んだ出力電
圧をサンプリングする結果となり、この時もランダム雑
音V、をサンプリングした折り返し歪を生じる。
13= (Problems to be Solved by the Invention) In the conventional technology described above, the noise that can be removed by the correlated double sampling method is limited to the low-frequency components of reset noise and 17f noise. In other words, when trying to remove noise using the correlated double sampling method, when the reference potential v0 is clamped to a certain constant potential, the clamping effect occurs at time t under the influence of the random V included in the output batch. However, at this time, due to the clamping operation, the random noise V at that point cannot be sampled, causing aliasing distortion, and when the output voltage vs is sampled at time t4, the output voltage containing the random noise V is similarly sampled. As a result, aliasing distortion is generated by sampling the random noise V, also at this time.

すなわち従来の相関二重サンプリング法ではリセットト
ランジスタが発生するリセット雑音■、は除去可能であ
ってもバッファ回路が発生するランダム雑音■、は全て
を除去することができずS/Nが悪い欠点があった。
In other words, although the conventional correlated double sampling method can remove the reset noise generated by the reset transistor, it cannot remove all the random noise generated by the buffer circuit, resulting in a poor S/N ratio. there were.

4一 本発明は上記従来の欠点を無くし、CODの出力信号中
に含まれるリセット雑音とランダム雑音の両方を除去し
、S/Nを改善することができる電荷結合素子の出力回
路を提供することを目的とする。
41. The present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, and provides an output circuit for a charge-coupled device that can eliminate both reset noise and random noise contained in the output signal of a COD and improve the S/N ratio. With the goal.

(問題点を解決するための手段) 上述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
:転送クロックパルスの1周期ごとに基準電位と信号電
荷とに対応する振幅の信号を出力するゲート付電荷積分
型出力回路を有する電荷結合素子から前記振幅信号を受
け、前記信号電荷が現す信号を抽出する回路であって:
振幅信号を受けるバンドパスフィルタと、このバンドパ
スフィルタの出力を受ける同期検波器とを備え;前記バ
ンドパスフィルタは前記転送クロックパルスの周波数を
中心周波数とし、前記同期検波器は前記転送クロックパ
ルスの周波数の信号を復調キャリアとして同期検波をし
て前記信号電荷が現す信号を抽出することを特徴とする
(Means for Solving the Problems) Means provided by the present invention to solve the above-mentioned problems are: outputting a signal with an amplitude corresponding to the reference potential and the signal charge for each cycle of the transfer clock pulse; A circuit that receives the amplitude signal from a charge-coupled device having a gated charge integration type output circuit and extracts a signal expressed by the signal charge:
The bandpass filter includes a bandpass filter that receives an amplitude signal, and a synchronous detector that receives the output of the bandpass filter; the bandpass filter has the frequency of the transfer clock pulse as a center frequency, and the synchronous detector The method is characterized in that a signal expressed by the signal charge is extracted by performing synchronous detection using a frequency signal as a demodulated carrier.

(作用) 本発明は上述した従来の問題点を解決するためにCOD
から転送クロックパルスに同期して得られる出力信号を
転送クロックパルスの周波数fcを中心周波数とするバ
ンドパスフィルタを通して転送クロックパルスの周波数
f。をキャリア周波数とし、信号成分によって振幅変調
された変調成分を抽出し、これをキャリア周波数で同期
検波し、この同期検波出力を雑音が除去された出力とし
て得るように構成したものである。
(Function) In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention
The output signal obtained in synchronization with the transfer clock pulse is passed through a bandpass filter whose center frequency is the frequency fc of the transfer clock pulse, at the frequency f of the transfer clock pulse. is the carrier frequency, the modulation component amplitude-modulated by the signal component is extracted, and this is synchronously detected at the carrier frequency, and the synchronously detected output is obtained as an output from which noise has been removed.

上述したような変調成分を抽出し同期検波を行なった場
合、低域の17f雑音はバンドパスフィルタで除去され
、同期検波によりキャリア周波数付近以外の雑音が除去
きれる。上述した構成によればサンプリング系が無く、
従って前述のようなサンプリングの折り返し歪によるS
/Hの劣化の欠点が解決詐れる。
When the modulation components as described above are extracted and synchronous detection is performed, low-frequency 17f noise is removed by a bandpass filter, and noise other than the vicinity of the carrier frequency can be removed by synchronous detection. According to the configuration described above, there is no sampling system,
Therefore, S due to aliasing distortion of sampling as mentioned above
The drawback of /H deterioration is solved.

(実施例) 次に本発明について図面を参照して説明する。(Example) Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の電荷結合素子の出力回路の一実施例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the output circuit of a charge-coupled device according to the present invention.

同図において、CCD9から得られる出力信号は前置増
幅器10で増幅された後に転送クロックパルスの周波数
fcを中心周波数とするバンドパスフィルタ11に供給
される。バンドパスフィルタ11で抽出された高周波成
分は次に同期検波器12に供給される。同期検波器12
にはクロックパルスを供給してCCD9を駆動する駆動
回路13から転送クロックパルスと等しい周波数f。の
検波キャリアが供給される。同期検波器12から得られ
る検波復調信号は次にローパスフィルタ14に供給され
、高周波成分を除去して信号成分が得られる。
In the figure, an output signal obtained from a CCD 9 is amplified by a preamplifier 10 and then supplied to a bandpass filter 11 whose center frequency is the frequency fc of the transfer clock pulse. The high frequency component extracted by the bandpass filter 11 is then supplied to a synchronous detector 12. Synchronous detector 12
The frequency f is equal to the transfer clock pulse from the drive circuit 13 which supplies clock pulses to drive the CCD 9. detection carriers are supplied. The detected demodulated signal obtained from the synchronous detector 12 is then supplied to a low-pass filter 14 to remove high frequency components and obtain signal components.

第2図は第1図における出力回路の動作を説明するため
CCD9から得られる出力信号の周波数スペクトルを示
す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the frequency spectrum of the output signal obtained from the CCD 9 to explain the operation of the output circuit in FIG. 1.

第2図に示すようにCCD9の出力回路から得られる出
力信号は転送クロックパルスの周波数fcの172の周
波数fa。(ナイキスト周波数)以下のベースバンド帯
域に信号成分が分布し、一方、高周波領域にはクロック
パルスの周波数fcの整数倍の周波数のキャリアが信号
成分で変調された変調数=7− 分が分布している。また、第2図中の破線は、出力信号
に含まれている雑音成分の周波数スペクトルを示してい
る。図に示す通り雑音成分は低域が大きく高域で減少す
る1/f雑音である。
As shown in FIG. 2, the output signal obtained from the output circuit of the CCD 9 has a frequency fa of 172 of the frequency fc of the transfer clock pulse. Signal components are distributed in the baseband band below (Nyquist frequency), while in the high frequency region, carriers with frequencies that are integral multiples of the clock pulse frequency fc are modulated by the signal component, and the number of modulations = 7- is distributed. ing. Furthermore, the broken line in FIG. 2 indicates the frequency spectrum of the noise component contained in the output signal. As shown in the figure, the noise component is 1/f noise which is large in the low frequency range and decreases in the high frequency range.

次に第1図、第2図を参照するとCCD9の出力信号は
前置増幅器10で増幅された後バンドパスフィルタ11
に供給きれる。バンドパスフィルタ11は第2図におい
て一点鎖線でその通過帯域を示しているように前記高周
波領域に分布した変調成分の内クロックパルスの周波数
fcをキャリア周波数として分布している側帯波成分(
変調成分)を抽出するようにその特性が選択されている
Next, referring to FIGS. 1 and 2, the output signal of the CCD 9 is amplified by a preamplifier 10, and then a bandpass filter 11
can be supplied to. The bandpass filter 11 has a sideband component (out of the modulation components distributed in the high frequency region, the frequency fc of the clock pulse is distributed as a carrier frequency), as shown by the dashed line in FIG.
The characteristics are selected to extract the modulation component).

次に変調成分は同期検波器12で駆動回路13から供給
諮れる転送クロックパルスと等しい周波数fcの検波キ
ャリアで同期検波されて復調される。同期検波器12の
出力はローパスフィルタ14で高周波成分を除去きれ目
的とする信号が得られる。
Next, the modulated component is synchronously detected and demodulated by a synchronous detector 12 using a detection carrier having a frequency fc equal to the transfer clock pulse supplied from the drive circuit 13. The output of the synchronous detector 12 is passed through a low-pass filter 14 to remove high frequency components and obtain the desired signal.

上述した通りバンドパスフィルタ11の通過帯域となる
高周波領域では雑音が減少しているからバンドパスフィ
ルタ11からは雑音の少ない変調成分が得られ、その結
果ローパスフィルタ14からはS/Nが改善された信号
が得られる。
As mentioned above, noise is reduced in the high frequency region that is the pass band of the band pass filter 11, so a modulation component with less noise is obtained from the band pass filter 11, and as a result, the S/N is improved from the low pass filter 14. A signal is obtained.

以上説明したように本発明はCODの出力信号に含まれ
る雑音成分を除去する際にCCD出力信号中の側帯波成
分(変調成分)を抽出することによりS/Nを改善する
ものである。
As described above, the present invention improves the S/N by extracting sideband components (modulation components) from the CCD output signal when removing noise components contained in the COD output signal.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、CODのゲート付
き電荷積分型出力回路が発生する雑音を従来技術のよう
なりランプ回路やサンプル回路を用いずに除去すること
が可能であり、折り返し歪の無いS/Nが良好な信号を
得ることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, it is possible to remove the noise generated by the gated charge integration type output circuit of the COD without using a lamp circuit or a sample circuit as in the prior art. Therefore, it is possible to obtain a signal with a good S/N ratio without aliasing distortion.

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

第1図は本発明の電荷結合素子の出力回路の一実施例を
示すブロック図、第2図は第1図におけるCCD9から
得られる出力信号の周波数スペクトルを示す模式図、第
3図(a)は従来のCODの出力回路の一例を示す模式
的回路図、同図(b)はその従来のCCD出力回路にお
ける各部信号を示す波形図である。 1・・・COD転送チャネル、2,4・・・転送電極、
3・・・検知用ダイオード、5・・・バッファ回路、6
・・・リセットトランジスタ、7・・・ゲート電極、8
・・・容量、9・・・電荷結合素子(CCD)、10・
・・前首増幅器、11・・・バンドパスフィルタ、12
・・・同期検波器、13・・・ffi動回L 14・・
・ローパスフィルタ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the output circuit of the charge-coupled device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the frequency spectrum of the output signal obtained from the CCD 9 in FIG. 1, and FIG. 3(a) 1 is a schematic circuit diagram showing an example of a conventional COD output circuit, and FIG. 2B is a waveform diagram showing various signals in the conventional CCD output circuit. 1... COD transfer channel, 2, 4... transfer electrode,
3... Detection diode, 5... Buffer circuit, 6
... Reset transistor, 7... Gate electrode, 8
... Capacity, 9... Charge coupled device (CCD), 10.
・・Front neck amplifier, 11 ・・Band pass filter, 12
...Synchronous detector, 13...ffi rotation L 14...
・Low pass filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 転送クロックパルスの1周期ごとに基準電位と信号電荷
とに対応する振幅の信号を出力するゲート付電荷積分型
出力回路を有する電荷結合素子から前記振幅信号を受け
、前記信号電荷が現す信号を抽出する回路において:振
幅信号を受けるバンドパスフィルタと、このバンドパス
フィルタの出力を受ける同期検波器とを備え;前記バン
ドパスフィルタは前記転送クロックパルスの周波数を中
心周波数とし、前記同期検波器は前記転送クロックパル
スの周波数の信号を復調キャリアとして同期検波をして
前記信号電荷が現す信号を抽出することを特徴とする電
荷結合素子の出力回路。
Receiving the amplitude signal from a charge-coupled device having a gated charge integration type output circuit that outputs a signal with an amplitude corresponding to the reference potential and the signal charge every cycle of the transfer clock pulse, and extracting a signal expressed by the signal charge. A circuit comprising: a bandpass filter that receives an amplitude signal; and a synchronous detector that receives the output of the bandpass filter; the bandpass filter has the frequency of the transfer clock pulse as a center frequency, and the synchronous detector An output circuit for a charge-coupled device, characterized in that a signal having a frequency of a transfer clock pulse is used as a demodulated carrier to perform synchronous detection and extract a signal expressed by the signal charge.
JP62042104A 1987-02-24 1987-02-24 Output circuit for charge coupled device Pending JPS63208375A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5527500A (en) * 1978-08-14 1980-02-27 Sickinger Co Hans Wire binder molding device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5527500A (en) * 1978-08-14 1980-02-27 Sickinger Co Hans Wire binder molding device

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