KR940005002B1 - 로우 레벨 클램프 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로우 레벨 클램프 회로

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시하는 회로도.

제2도는 동작을 설명하기 위한 파형도.

제3도는 3치 클럭 펄스의 일예를 도시하는 파형도.

제4도는 종래의 예를도시하는 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부 바이어스 구동회로 2 : 제2치 구동회로

3 : 제3치 구동회로 4 : 제1의 다이오드

6 : 제2의 다이오드 7 : 제3의 다이오드

9 : 제4의 다이오드 14 : 부 바이어스용 전원 단자

본 발명은, 3치 이상의 다중치 레벨 클럭의 로우 레벨을 클램프 하는 로우 레벨 클램프 회로에 관한 것으로서, 특히, CCD촬상 소자의 구동 클럭의 제2치 레벨과 같이 중간 레벨에 안정도가 요구되는 다중치 레벨 클럭의 로우 레벨 클램프에 사용하기가 가장 적합한 것이다.

본 발명은, 3치 이상의 다중치 레벨 클럭의 중간 레벨을 안정화 하기 위한 로우 레벨 클램프 회로에 있어서, 클램프 레벨 결정용의 부 바이어스 직류 출력을 얻기 위해 설치되는 부 바이어스 구동회로로의 부 바이어스 전원에서 제1의 다이오드를거쳐서 안정화하고자 하는 중간 레벨의 진폭의 클럭 펄스를 출력하는 구동회로에 전원 공급하고, 부 바이어스 구동회로로 부터의 출력 펄스를 제2의 다이오드에서 하이 레벨 클램프하고, 제3의 다이오드 및 콘덴서에서 정류 평활하여 부 바이어스 직류 출력을 얻고, 클럭 펄스의 로우 레벨을 제4의 다이오드에 의해 부 바이어스 직류 출력 레벨에 클램프 하므로서, 전원 변동이나 다이오드의 온도변화에 의한 특성 변동이 생겨도 중간 레벨을 안정하고 보다 정밀하게 일정 레벨로 유지하도록 한 것이다.

말하자면 CCD이메져와 같은고체 촬상 소자의 수직 레지스터의 구동 클럭으로서는, 제3도에 도시하는 것과 같은 3치 클릭이 사용된다. 이 3치 클럭의 레벨 안정화를 위해서 클램프를 행하는경우에는, 클램프 동작의 안정성을 고려하여, 클램프 주기가 짧은 로우 레벨 클램프가 바람직하다.

여기에서, 일반적으로 CCD촬상소자의 전하의 전송에는, 구동 클럭의 제2치 레벨의 중요도가 매우 크고, 이 의미에서 제2치 레벨의 정밀도를 높이는 일이 강력하게 요구되고 있다.

그러나, 제3도와 같은 3치 클럭을 로우 레벨 클램프 하여 CCD촬상 소자등에 공급을 하는 경우에, 클럭 구동회로 측에서의 전원 변동이나 온도 변화에 의한 소자의 특성 변동등에 의해 로우 레벨과 제2치 레벨간의 진폭이 변동하여, 클램프 되어서 안정한 로우 레벨에 대해서 전하 전송에 중요한 제2치 레벨이 변동해 버리는 결점이 있다.

여기에서 제4도 3치 클럭용의 로우 레벨 클램프 회로의 종래의 예를 도시하고 있으며, 이 제4도에 있어서, 입력단자(31)에는 레벨이 임의로 제3도의 파형의 3치 클럭 펄스 신호가 공급되고 있다. 이 입력 펄스 신호는 콘덴서(32)에 의해 직류 커트되고, 클램프용 다이오드(33)에 의해 로우 레벨 클램프되는 것이다. 이때의 클램프 레벨을 결정하기 위한 부 바이어스 직류 전압으로서는, 상기 3치 클럭의 로우 레벨과 제2치 레벨간 진폭보다 충분히 큰 진폭을 갖는부 바이어스 구동회로(34)로 부터의 출력 펄스를, 콘덴서(35)와 다이오드(36)로 부측에 시프트시켜, 다이오드(37) 및 콘덴서(38)에 의해 정류 평활하여 충분히 낮은 부 바이어스 직류를 얻고, 또 다시 상기한 로우 레벨에 해당하는 제너 전압을 갖는 제너 다이오드(39)로 안정화 하므로서 얻고 있다.

그러나, 이와 같은 회로 구성에 있어서는, 3치 클럭의 로우 레벨이 제너 다이오드(39)의 제너 전압에 의하여 결정되는 전원 전압 변동등에 의해 3치 클럭의 진폭이 변동한 경우에는, 이것에 의하여 제2치 레벨도 변동하여버려, 또 다시, 클램프용 와이오드(33)의 온도 특성에 의한 레벨 변동이나, 제너다이오드(39)의 제너 전압의 불균형 및 온도 특성에 의한 레벨 변동등도 문제로 되어진다.

본 발명은, 이와 같은 실정을 감안하여, 3치 이상의 다중치 레벨 클럭의 제2치 레벨등의 중간레벨의 안정화가 희망되는 로우 레벨 클램프 회로에 있어서, 전원변동이 생겨도 상기한 중간 레벨이 안정하게 유지되고, 또한 다이오드등의 온도특성에 의한 중간 레벨 전원 변동도 없고, 더욱이, 제너 다이오드를 불필요하게 하여 제너 전압의 불균형이나 온도 특성에 의한 악영향을 방지 하는 로우 레벨 클램프 회로의 제공을 목적으로 한다.

상기하는 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 로우 레벨 클램프 회로는, 부 바이어스용 전원이 공급되어 이 전원 전압에 의한 진폭의펄스를 출력하는 부 바이어스 구동회로는, 상기 부 바이어스용 전원에서 제1의 다이오드를 거쳐서 전원 공급되고, 최소한 안정화 하고자하는 중간 레벨과 로우 레벨 사이의 진폭이 클럭 펄스를 출력하는 구동회로와, 상기한 부 바이어스 구동회로로 부터의 출력 펄스의 하이레벨을 클램프 하는 제2의 다이오드와, 이 하이 레벨 클램프된 출력 펄스를 제3의 다이오드로 정류하여 콘덴서로 평활하여 부 바이어스 직류 출력을 얻는 정류 평활회로와, 이 부 바이어스 직류 출력 레벨에 상기 클럭 펄스의 로우 레벨을 클램프 하는 제4의 다이오드를 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

중간 레벨용의 구동회로의 출력 펄스의 진폭 Vcc와 부 바이어스 구동회로의 출력 펄스의 짙폭 V₂의 차가 제1의 다이오드의 순방향 전압 강하 V_F2과 같게 되어, 부 바이어스 구동회로로 부터의 출력 펄스를 하이 레벨클램프 하고 정류 평활 하므로서 얻어지는 부 바이어스 직류의 레벨은 부 바이어스용 구동회로의 출력 펄스의 진폭 Vcc에서 제2, 제3의 다이오드의 순방향 전압 강하 V_F2,V_F3를 공제한 것에 대응하고, 또한 부 바이어스 직류 레벨을 클램프 레벨로 하여 중간 레벨용의 구동회로의 출력 펄스를 로우 레벨 클램프 할 때의 로우 레벨은 부 바이어스 직류 레벨에서 제4의 다이오드의 순 방향 전압 강하 V_F4를 공제한 것에 대응하므로, 로우 레벨 클램프된 출력 펄스의 중간 레벨은, V_F2+ V_F3- ( V_F1+ V_F4) 에 의하여 결정되게 하며, 이것을 0으로 하도록 제1내지 제4의 다이오드의 순 방향 전압 강하를 선택하므로서, 정밀도가 좋고, 전원 변동이나 온도 변화에 대해서도 안정된 중간 레벨의 출력 펄스를 얻을 수가 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 이루는 로우 레벨 클램프 회로에 대해서 제1도를 참조하면서 설명을 한다. 이 제1도에 도시하는 로우 레벨 클램프 회로는, 상기한 제3도와 함께 설명한 것과 같은 CCD촬상 소자의 수직 레지스터 전송 구동 클럭으로 되어 제2치 레벨에 정밀도를요구하는 3치 클럭의 로우 레벨 클램프에 가장 적합한 회로예를 도시하고 있다. 아래의 설명에 있어서는, 제3도의 3치 클럭 펄스의 로우 레벨을 E₁, 제2치 레벨을 E_2,제3치 레벨을 E₃으로 하여, 로우 레벨과 제2치 레벨과의 사이의 전압 진폭을 V₂(=E_2-E₁) , 제 2치 레벨과 제3치 레벨 사이의 전압 진폭을 V₃으로 하고, 제2치 레벨 E₂을 접지 단위 OV에 정밀도가 좋게 안정화 시키도록 한다.

제1도에 있어서, 부 바이어스 구동회로(1)의 입력단자(11) 및 제2치 구동회로(2)의 입력단자(12)에는 상기 3치 클럭의 로우 레벨 E₁과 제2치 레벨 E₂사이의 파형에 대응하는 클럭 펄스가 공급되고 있다. 또한, 제3치 구동회로(3)의 입력단자(13)에는, 제3의 제3치 레벨의 출력 타이밍에 의한 펄스가 공급되고 있다. 부 바이어스 구동회로(1)의 전원 단자(14)에는, 상기 로우 레벨 E₁과 제2치 레벨 E₁과 제2치 레벨 E₂사이의 진폭 V₂보다 약간 큰 ( 후술하는 제1의 다이오드(4)의 순방향 전강하 V_F1만큼 큰 ) 전압 Vcc의 진폭의 출력을 얻기 위한 부 바이어스용 전원이 공급되고 있다. 부 바이어스 구동회로(1)의 부측 전원 단자는 접지되고 있으니까, 상기 부 바이어스용 전원의 전위 ECC는 상기 전압 Vcc과 동일하다. 이 부 바이어스용 전원단자(14)에서, 제1의 다이오드(4)의 애노드 캐소드를 거쳐서 제2치 구동회로(2)에 전원공급이 행해지고 있으며, 이 구동회로(2)로 부터의 출력의 진폭이 상기 제3도의 로우 레벨, 제2치 레벨간의 진폭 V₂과 동일하게 되도록 상기 전압 Vcc이 설정되어 있다.

( Vcc = V₂+ V_F1) 또한, 제3치 구동회로(3)의 전원단자(15)에는, 상기한 제2치 레벨과 제3치 레벨간의 전압진폭 V₃의 진폭의 출력을 얻기 위한 제3치용 전원이 공급되어 있다.

다음으로, 부 바이어스 구동회로(1)의 출력단자에는, 콘덴서(5)의 일단이 접속되고, 이 콘덴서(5)의 타단에는 제2의 다이오드(6)의 애노드가 접속되고, 이 다이오드(6)의 캐소드는 접지되어 있다. 콘덴서(5)와 다이오드(6)의 접속점에는, 정류용의 제3의 다이오드(7)의 캐소드가 접속되고, 이 다이오드(7)의 애노드는 평활용 컨덴서(8)를 거쳐서 접지되어 있다. 이들의 다이오드(7)와 콘덴서(8)의 접속점에는, 로우 레벨 클램프의 클램프 레벨을 결정하는 부 바이어스 직류 레벨 E_DC가 생겨, 이 접속점은 클램프용의 제4의 다이오드(9)의 애노드에 접속되어 있다. 또한 제2치 구동회로(2)의 출력 단자에는 콘덴서(16)의 일단이 접속되고, 이 콘덴서(16)의 타단은, 상기 클램프용 다이오드(9)의 캐소드에 접속이 됨과 동시에, 출력단자(17)에 접속되어 있으며, 클램프용 다이오드(9)와 병렬로 저항(18)이 접속되어 있다. 또한, 제1 내지 제4의 다이오드(4), (6), (7), (9)의 각 순방향 전압 강하를 각각 V_F1, V_F2, V_F3, V_F4으로 할 때, V_F1+ V_{F4 =}V_F2+ V_F3을 만족하도록 각 다이오드를 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 제3치 구동회로(3)로 부터의 출력 펄스는, 상기한 제2치 구동펄스에 중첩이 되도록, 예컨대 콘덴서(19)를 거쳐서 제2치 구도회로(2)의 전원 단자에 공급하고 있다.

이상과 같은 구성을 하는 로우 레벨 클램프 회로에 있어서, 부 바이어스 구동회로(1)와 제2치 구동회로(2)의 각 출력 특성을 서로 같게 설정 하므로서, 이들의 구동회로(1),(2)로 부터의 각 출력 펄스의 진폭간에는, 각 전원 전압의 차, 즉 제1의 다이오드(4)의 순방향 저압 강하 V_F1에 해당하는 차가 나타난다. 여기에서 설명을 단순화 하기 위해서, 전원 전압이 그대로 구동회로 출력 펄스의 진폭으로서 나타나는 것으로하면, 부 바이어스 구동회로(1)로 부터의 출력 펄스는, 제2도의 a와 같이, OV(접지 전위)와 부 바이어스용 전원 레벨 Ecc사이의 전압 진폭 Vcc을 갖는 것으로 되어, 제2치 구동회로(2)로 부터의 출력 펄스는, 제2도의 b와 같이, OV에서 상기한 로우 레벨-제2치 레벨간 전압 V₂의 진폭을 갖는 것으로 된다. 예컨대,이 진폭 전압 V₂을 9.0 V라 하고, 제1의 다이오드(4)의 순방향 전압 강하 V_F1를 0.6V로 할 때, 상기 부 바이어스용 전원 레벨 Ecc을 9.6V로 설정하여두므로서, 제2치 구동회로(2)에 공급되는 전원의 레벨 E_C2는 9.6-0.6에 의해 9.0V로 되어, 구동회로(2)에서는 제2도의 b에 도시된 바와 같이 상기한 소정의 진폭 V₂(=9.0V)의 출력 펄스가 얻어진다.

다음으로, 부 바이어스 구동회로(1)로 부터의 진폭이 Vcc의 출력 펄스는, 콘덴서(5) 및 제2의 다이오드(6)에 의해 일종의 하이 레벨 클램프 동작이 행해지고, 펄스의 하이 레벨이 접지 레벨 보다 다이오드(6)의 순방향 전압 강하 V_F2만큼 위에 레벨에 고정 되므로서, 제2도의 C에 도시된 바와 같이 레벨이 전체적으로 부측으로 시프트된 펄스 출력이 얻어진다. 제2도의 C의 펄스는 로우 레벨 E₁은, 0 + V_F2- Vcc로 되어, V_F2= 0.6로 할 때 E₁= -9.0V로 된다.

다음으로, 제3의 다이오드(7)과 콘덴서(8)에 의해 제2도의 C의 출력 펄스가 정류 평활 되어서, 클램프 레벨을 결정하기 위한 부 바이어스 직류가, 제2도의 d와 같이 얻어진다. 이때, 제3의 다이오드의 순방향 전압 강하 V_F3에 의해, 얻어지는 부 바이어스 직류 레벨 E_DC는, 상기 제2도의 C의 펄스의 로우 레벨 E₁보다 V_F3만큼 위의 값 ( E_DC= E₁+ V_F3) 으로되어, V_F3= 0.6V 인때, E_DC= -8.4V로 된다.

다음에, 이 부 바이어스 직류 레벨 E_DC를 기준으로 하여 클램프용의 제4의 다이오드(9)에 의해 제2치 구동회로(2)로 부터의 상기 제2도의 b에 도시된 진폭 J₂의 출력 펄스를 로우 레벨 클램프하게 하지만 이 클램프된 펄스 ( 제2도의 e 참조 )의 로우 레벨 E₁은 상기부 바이어스 직류 레벨 E_DC에 대하여 다이오드(9)의 순방향 전압강하 V_F4만큼 낮은 값 ( E₁= E_DC- V_F4)로 되고, V_F4= 0.6V일 때, E₁= -0.9V로 된다. 따라서, 제2도의 b 및 e의 펄스 진폭 V₂가 9.0인 것에 의해 제2도의 e의 펄스의 제2치 레벨 E₂는 OV와 소망의 치로 된다.

즉, 제2도의 e의 펄스의 진폭 V₂는 상기 부 바이어스용 전원 레벨 Ecc와 접지 레벨간의 전위차 Vcc 보다 제1의 다이오드(4)의 순방향 전압강하 V_F1을 감산한 것 ( V₂= Vcc - V_F1)으로 되어 있어, 이에 대해 제2도의 e 펄스의 로우 레벨 E₁은 상기 부 바이어스 직류 레벨 E_DC보다 제4의 다이오드(9)의 순방향 전압 강하 V_F4만큼 낮아진 치 ( E₁= E_DC- V_F4)로 부여되고 있으므로 제2치 레벨 E₂는,

E_{2 =}E₁+ V₂= E_DC- V_F4+ Vcc - V_F1

로 나타난다. 더욱이, 상기 부 바이어스 직류 레벨 E_DC는 제2도의 d와 함께 설명하면 E_L+ V_F3으로 부여되고, E_L은 제2도 C와 같이 O + V_F2- Vcc로 부여 되므로,

E_DC= E_L+ V_F3= O + V_F2- Vcc + V_F3

따라서, 최종적으로 E₂는,E_{2 =}E_{DC -}V_F4+ Vcc - V_F1= O+V_F2-V_CC+ V_{F3 -}V_F4+ Vcc - V_{F1 =}V_{F2 +}V_{F3 -}( V_{F1 +}V_F4) 로 되고, 이미 V_F2+ V_F3+ V_F1+ V_F4를 서로 동등하게 설정하고 있는데 의해 전원 전압등의 변동이 있어도 항상 OV(접지 레벨)로 정밀하게 안정화 하는 것이 가능해 진다. 이때, 각 다이오드(4), (6), (7), (9)의 온도 특성을 갖추는 것이 용이하게 실현될 수 있고, 각각 2개씩의 다이오드가 온도 특성에 의한 변동을 서로 상쇄 하므로 온도 변화에 의한 변동에 대하여도 안정한 제2치 레벨로 유지할 수가 있다.

그런데, 클램프용의 제4의 다이오드(9)를 흐르는 전류는 일반적으로 극히 미소하고, 순방향 전압강하 V_F4는 다른 다이오드의 V_F1내지 V_F3에 비해 약간 낮아지는 것을 고려하여, 제2, 제3의 다이오드 (6), (7)에 순방향 전압 강하가 적은 예를 들면, 쇼트키 다이오드등을 사용하는데 의해 전체로서 V_F1+ V_F4= V_F2+ V_F3이 성립하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 3치 클럭 펄스와 같은 다중치 클럭 펄스를 로우 레벨 클램프하는데 의해 제2치 레벨과 중간 레벨은 제1 내지 제4의 다이오드의 각 순방향 전압강하 V_F1내지 V_F4에 의해 표시되는 V_F2+ V_F3- ( V_F1+ V_F4)의 값에 응답하여 결정할 수가 있기 때문에 이들 제1 내지 제4의 다이오드로서, 온도 특성을 포함하여 V_F2+ V_F3( V_F1+ V_F4)의 값이 항상 일정해지도록 한 것을 선택하는데 의해 전원 변동이나 온도 변화가 생겨도 상기 중간 레벨을 정밀하고 보다 안정하게 유지하는 것이 쉽게 실현 될 수 있다. 더욱이 제너 다이오드를 사용하고 있지 않기 때문에 제너 전압의 불균형이나 온도 특성에 의한 레벨 변동이 없다.

Claims (1)

1. 부 바이어스용 전원이 공급되어, 이 전원 전압에 따른 진폭의 펄스를 출력하는 부 바이어스 구동회로와, 상기 부 바이어스용 전원으로부터 제1의 다이오드를 거쳐 전원 공급되고, 적어도 안정화되는 중간 레벨과 로우 레벨간의 진폭의 클럭 펄스를 출력하는 구동회로와, 상기 부 바이어스 구동회로로 부터의 출력펄스의 하이 레벨을 클램프 하는 제2의 다이오드와, 이 하이 레벨 클램프된 출력 펄스를 제3의 다이오드에서 정류하여 콘덴서에서 평활시켜 부 바이어스 직류 출력을 얻는 정류 평활 회로와, 이 부 바이어스 직류 출력 레벨에 상기 클럭 펄스의 로우 레벨을 클램프 하는 제4의 다이오드를 가지고 이루어진 것을 특징으로 하는 로우 레벨 클램프 회로.

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