NL8102100A

NL8102100A - Kompensatie van 1e orde effect van transportverlies in een c.t.d.

Info

Publication number: NL8102100A
Application number: NL8102100A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1982-11-16
Also published as: GB2097624A; US4455666A; FR2505076A1; IT1151302B; FR2505076B1; GB2097624B; JPS57186366A; CA1194235A; DE3214965A1; JPS6257262B2; IT8220944A0

Description

' ’Ί .- ΕΗΝ 10.022 . ! N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Kctnpensatie van 1e orde effect van transportverlies in een C.T.D.

De uitvinding heeft betrekking op een ladingsverschuivings-inrichting omvattende een reeks in halfgeleidertechnologie uitgevoerde gelijksoortige cellen net elk een ingang, een uitgang, een capaciteit voor opslag van informatie representerende lading en ten minste één 5 transistor voor ladingstransport, van welke transistor de hoofdstrocm-baan is qpgencmen tussen de ingang en de uitgang van de cel en waarbij in hoofdzaak de ingang van iedere cel is gekoppeld met de uitgang van de voorafgaande cel en waarbij stuurmiddelen aanwezig zijn voor het cyclisch afwisselend toevoeren van kloksignalen aan de stuurelektroden 10 van de transistoren van opeenvolgende cellen voor het sturen van het ladingstransport in de ladingsverschuivingsinrichting.

Ladingsverschuivingsinrichtingen van het bovengenoemde type zijn o.a. bekend uit het Amerikaanse oktrooischrift nr. 3,666,972 (dd. 25-9-1970). Deze vertonen het nadelige effect, dat bij transport 15 van een s ignaaUadingspakket van een cel van de ladingsverschuivingsinrichting naar een volgende cel een restlading achterblijft in de eerstgenoemde cel, waardoor ten eerste het getransporteerde ladings-pakket in grootte afheemt en ten tweede de achterblijvende restlading wordt toegevoegd aan een volgend signaaUadingspakket, dat passeert.

20 Het eerste effect is uiteraard te ondervangen door lineaire versterking van het verzwakte s ignaaUadingspakket. Het tweede effect geeft echter uitsmering van het s ignaaUadingspakket, waardoor het volgende signaal-ladingspakket onder invloed van zijn voorganger wordt vervormd.

Een beschrijving van dit probleem is te vinden in het verslag van 25 de "Third International Conference on the Technology and Application of Charge-Coupled Devices" gehouden in september 1976 te Edinburgh, in een artikel van Cbowaniec en Höbson op blz. 227-231, getiteld: "An Analysis of CCD Recursive Filters with Application to MTI Radar Filters".

30 Tot nog toe zijn oplossingen voor het gesignaleerde probleem gezocht in het verbeteren van de elementaire cel op zich, maar dit geeft kcmplikaties, andat zo’n verbetering -even zovele malen moet worden aangebracht als het aantal cellen dat de ladingsverschuivings- 8102 100 PHN 10.022 2 \ .........inrichting bevat.

De uitvinding beoogt nu een Xadingsverschuivingsinridhting aan te geven waarin het beschreven uitsmeereffect voor het belangrijkste deel wordt onderdrukt, zonder in te grijpen in de individuele cellen, g De ladingsverschuivingsinrichting volgaas de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de inrichting een detëktor bevat, die is gekoppeld met de uitgang van êên der cellen voor het detecteren van de grootte van een signaalladingspakket aan deze uitgang en het daaruit afleiden van een kompensatieladingspakket en dat de inrichting verder een terug-10 koppelweg bevat voor het in kcmpenserende zin toevoegen van dit kompen-satieladingspakket aan het ten opzichte "ran genoemd ladingspakket over êên klokperiode naijlende ladingspakket. Door het kompenseren van de restlading, welke één klokperiode naijlt qp het oorspronkelijke signaalladingspakket kan men voorkcmen, dat het volgende signaalladingspakket, 15 dat passeert wordt verstoord door· de genoemde restlading. Deze kanpen-satie kan volgaas de uitvinding worden gerealiseerd door van het oorspronkelijke ladingspakket een kampensatielading af te leiden en deze onmiddellijk of na verloop van enige tijd toe te voegen aan het volgende signaalladingspakket. Aldus wordt bereikt, dat het nemen van verbeterende 20 maatregelen, per cel niet. nodig is, waardoor substraatoppervlak wordt uitgespaard, terwijl het effect aanzienlijk groter is dan bij celgewijze maatregelen.

Het is voordelig wanneer de kompensatieschakeling van het signaalladingspakket wordt afgeleid zonder dat dit signaalladingspakket 25 wordt verstoord. De ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat genoemde detektor een bufferversterker met een hoogohmige ingang en een laagohmige uitgang, alsmede een eerste kondensator bevat.

Het kan voordelig zijn, cm volgens de uitvinding de kcmpen-30 satielading, afgeleid op een bepaald punt anmiddellijk toe te voegen aan het volgende signaalladingspakket, dat zich twee of meer cellen terug in " de ladingsverschuivingsinrichting bevindt. De. ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de bufferversterker inverterend is en zijn ingang is verbonden met de uitgang van 35 êéfi van de cellen van de ladingsverschuivingsinrichting, van welke cel de stuureléktrode van de transistor aanstuur baar is met een eerste klok-signaal, waarbij êên van de elektroden van de eerste kondensator via de hoofdstroombaan van een eerste transistor is verbonden met de 8102100 * * EHN 10.022 3 uitgang van de bufferversterker, de hoofdstrocmbaan van een tweede transistor parallel aan de eerste kondensator is geschakeld en de andere elektrode van de eerste kondensator is verbanden met de uitgang van de cel, van welks transistor de stuurelektrode eveneens aanstuur-5 baar is net het eerste kloksignaal en welke voorafgaat aan genoemde cel.

Het kan ook voordelig zijn, wanneer de kcmpensatielading afgeleid qp een bepaald punt gedurende een gedeelte van de klokperiode wordt opgeslagen en daarna op een voorafgaand punt in de ladingsverschui-10 vingsinrichting wordt toegevoegd aan het volgende signaalladingspakket.

De ladingsverschuivings inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de bufferversterker niet-inverterend is en zijn ingang via de hoofdstrcanbaan van een derde transistor is verbonden met de uitgang van één van de cellen van de ladingsverschuivingsinrichting 15 van walks transistor de stuurelektrode aanstuurbaar is met een eerste kloksignaal, en waarbij de ingang van de bufferversterker verder via de hoofdstrocmbaan van een vierde transistor met de ingang van genoemde cel is verbonden, de uitgang van de bufferversterker is verbonden met één van de elektroden van de eerste kondensator, de andere elektröde 20 van de eerste kondensator via de hoofdstrocmbaan van een vijfde transistor is verbonden met een punt van vaste potentiaal en via de hoofdstrocmbaan van een zesde transistor met de ingang van genoemde cel.

Het kan verder voordelig zijn cm de cp een bepaald punt 25 afgeleide kcmpensatielading gedurende één klokperiode op te slaan en daarna cp het zelfde punt aan het volgende signaalladingspakket toe te voegen. De ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de bufferversterker niet-inverterend is en een tweede kondensator deel uitmaakt van genoemde detektor, 30 waarbij de ingang van de bufferversterker is verbonden met de uitgang van één van de cellen van de ladingsverschuivingsinrichting van welks transistor de stuurelektrode aanstuurbaar is met een eerste kloksignaal en waarbij de ingang van de bufferversterker verder via de hoofdstrocmbaan van een zevende resp. een achtste transistor met de ene elektrode 35 van de eerste kondensator resp. de. tweede kondensator is verbonden, de ene elektrode van de eerste kondensator resp. de tweede kondensator via de hoofdstrocmbaan van een negende resp. tiende transistor is verbonden met een punt van vaste potentiaal en de andere elektrode van de 8102100 > > PHN 10.022 4 _____eerste kondensator resp. de tweede kondensator is verbonden met de uitgang van de bufferversterker.

Het is voordelig cm de schakeltransistoren te vermijden, door het volgens de uitvinding toepassen van een schakeling waarmee 5 de ladingsopslag en -afgifte automatisch door de polariteit van de signaalspanningen geschiedt. Een uitvoering van de ladingsverschuivings-inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat genoemde detektor een verdere bufferversterker met hoogohmige ingang en laagohmige uitgang omvat · , waarbij de bufferversterker en de verdere bufferverster-10 ker niet-inverterend zijn en slechts ingaggssignaalwaarden welke een zékere drempelwaarde te boven gaan doorlaten, de ingang van de bufferversterker is verbonden met de ingang van één van de cellen van de ladingsverschuivingsinrichting, de ingang van een verdere bufferversterker is verbonden met de uitgang van genoemde één van de cellen, de eerste 15 kondensator is aangebracht; tussen, de ingang en de uitgang van de bufferversterker en de uitgangen van de bufferversterker en. denverdere bufferversterker via. een kqppelcircuit met elkaar zijn verbonden.

Het. is voordelig om de hufferversterkers volgens de uitvinding zo eenvoudig mogelijk· uit te voeren. Een nadere uitvoeringsvorm van de 20 ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de bufferversterker en verdere bufferversterker beide een transistor bevatten, welke als volger geschakeld is.

Het is voordelig cm volgens de uitvinding de verhouding tussen de grootte van het signaalladingspakket en die van de kqpensatieschakeling 25 bij het ontwerpen goed in de hand hébben. Een verdere uitvoeringsvorm van de ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat het kqppelcircuit is uitgevoerd als weerstandsverzwakker.

Het kan verder voordelig zijn: cm bij een gerealiseerde ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding ook nog de genoemde verhouding 30 van buiten af te kunnen beïnvloeden. Een uitvoering van de ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat .· althans één der weerstanden van het kqppelcircuit is uitgevoerd als instelbare weerstand.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de 35 tekening waarin:

Fig. 1 het blokschema is van een vertragingstrap van een ladingsverschuivingsinrichting, waarin transportverlies optreedt, de figuren 2a, 2b en 2c de blokschema's tonen van drie ϊί ö 2 io o EHN 10.022 5 < ( ____verschillende uitvoeringsmogelijkheden van een terugkcppelweg in een twee-fasen ladingsverschuivingsinrichting, via welke een van een signaal-ladingspakket afgeleide kcnpensatielading aan het volgende signaalladings-pakket kan worden toegevoegd, waarbij 5 in Fig. 2a een terugkoppelweg is weergegeven, waarin geen vertraging plaatsvindt, in Fig. 2b een terugkcppelweg is weergegeven, waarin een vertraging van een gedeelte van de klokperiode plaatsvindt.

in Fig. 2c een terugkcppelweg is weergegeven, waarin een ver-10 traging van een hele klokperiode plaatsvindt.

Fig. 3 geeft een gedeelte van een uitvoeringsvorm van de ladings-verschuivingsinrichting volgaas de uitvinding met een terugkoppellus zonder vertraging weer.

Fig. 4 tooit een gedeelte van een uitvoeringsvorm van de ladings-15 verschuivingsinrichting volgens de uitvinding met een terugkoppellus, waarin een vertraging optreedt van een gedeelte van de klokperiode.

Fig. 5 toont een gedeelte van een uitvoeringsvorm van de ladings-verschuivingsinrichting volgens de uitvinding met een terugkoppellus, waarin een vertraging van een hele klokperiode optreedt en 20 Fig. 6 toont een gedeelte van een voorkeursuitvoering van de ladingsverschLiivingsinrichting volgens de uitvinding, met een terugkoppellus, waarin een vertraging van een gedeelte van de klokperiode optreedt en waarin schakeltransistoren zijn vermeden.

Fig. 7 toont de kloksignalen 02r 0], * en 0"', zoals 25 te gebruiken in de ladingsverschuivingsinrichting volgens de Figuren 2a, 2b, 2c, 3, 4, 5 en 6.

Zoals in de inleiding reeds is gezegd blijft bij het overhevelen van een signaalladingspakket van een cel van een ladingsverschuivingsinrichting naar de volgende cel een klein gedeelte van het signaalladings-30 pakket in de eerstgenoemde cel achter. Dit effect wordt in Engelstalige literatuur aangeduid met "transfer inefficiency" en wosrdt in het navolgende transportverlies genoemd. Omdat het hier een tijddiscreet systeem betreft kan de overdracht van één of meer cellen het beste worden weergegeven met behulp van de z-transformatie. Deze transformatie kan worden 35 beschouwd als een algemene vorm van de bekende Fourier transformatie, zoals dit ook beschreven wordt op blz 45 e.v. van het boek "Digital Signal Processing" van Oppenheim en Schafer, Prentice Hall Inc. 1975. Analoog aan de Fourier transformatie geldt bij z-transformatie een definitie- ΤΓοΤΤοο > * PHN 10.022 6 ...vergelijking: x(z) = £ x(n) zf*\ mrs~eo waarin x(n) een reeks signaalmonsters is, gedef jjiieerd op discrete tijd-5 stippen, waarbij in dit géval, terwille van de eenvoud z = e"^wordt gesteld en z dus een complex getal is met|z| = 1, X(z) is dan de z-getrans-formeerde van x(n). Bij vertraging van de reeks signaalmonsters over één bemonsteringsperiode gaat x(n) over in x(n-1) en geldt: » — ,0 X (z)=JIx(n-i)z'" waarin X' (z) de z-getransfonteerde van de vertraagde reeks signaalmonsters x(n-1) is, Dit kan ook geschreven worden als: X (z) =r Z £ xfh-l)£in Ζ^£χ^)2η= £1X(2.)» tVr-tv* n= ~co 15 Een vertraging over één bemonsteringsperiode wordt in het z-domein dus -1 gerepresenteerd door-vermenigvuldiging met z . Bij een twee-fasen ladings-verschuivingsinrichting schuift een ladingsmonster gedurende' één klokperiode twee cellen op, zodat de overdracht van één cel zonder transportverlies weergegeven kan worden met: 20 kfei - H. (z) = z'K .

xw

Als de cellen zijn behept met transportverlies dan zal, nadat een signaal-ladingspakket een cel juist is gepasseerde een kleine fractie £, van dit pakket in de cel achterblijven, hetwelk na één klokperiode wordt toege-25 voegd aan het volgend signaalladingspakket, terwijl van het oorspronkelijke signaalladingspakket een gedeelte 1-6 overblijft. De overdracht van een cel is dan te schrijven als: x'(z) _ h.M- _(\ - .«Λ X(z)“ " ; ï - εζ-t ” ε'· 30 hetgeen is in te zien met behulp van Figuur 1, waarin het blokschema is weergegeven van een cel van een ladingsverschuivingsinrichting, waarin transportverlies optreedt. Bij 2n achter elkaar geschakelde cellen wordt dit:

= (t-C

wat in 1e orde benadering te schrijven is als: Ηιη(ζ) = ζ"η(ΐ-2.ηε)-( 1 + 2-nez’1) 810 2 10 0 PHN 10.022 7 * 1 ____De meest starende faktar in deze overdracht is (1:+2nS z ), ardat deze zorgt voor uitsmering van het signaalladingspakket en dus de naijlende restlading veroorzaakt. De overdracht is te verbeteren door het kcnpen-seren van deze faktar. Aangetoond zal nu worden, dat dit voor wat betreft 5 de 1 orde term mogelijk is met behulp van de drie uitvoeringsvormen van de iadingsvsrschuivingsinrichting volgens de uitvinding, waarvan de blokschemals in de Figuren 2a, 2b en 2c zijn gegeven. De ingang van elke cel (S^.-.S^) van zo een ladingsverschuivingsinrichting is verbonden met de uitgang van de voorgaande cel, behalve de ingang van de cel , 10 welke is verbonden met de signaalingang I, waaraan qp bekende wijze signaalmonsters in de vorm van ladingspakketten worden toegevoerd. Onder invloed van de kloksignalen j3^ en warden deze signaalladingspakketten van links naar rechts door de keten van cellen getransporteerd.

Bij de ladingsverschuivingsinrichting volgens Fig. 2a wordt 15 van de uitgang van de cel een kanpensatieladingspakket afgeleid, dat via het verzwakkercircuit A verzwakt wordt met een faktor -2n en geïnverteerd wordt toegevoerd aan de ingang van de cel · Hierbij treedt in de terugkcppelweg via het blok A geen vertraging op. Bij de ladings-verschuivingsinrichting volgens Fig. 2b wordt van de uitgang van de cel 20 Sjh een kcmpensatielading afgeleid, welke via het verzwakkercircuit A en de Cel S' verzwakt, vertraagd ai geïnverteerd wordt toegevoerd aan de ingang van dezelfde cel S^. Tenslotte wordt bij de ladingsverschuivingsinrichting volgens Fig. 2c de kcmpensatielading afgeleid van de uitgang van de cel ai op hetzelfde punt toegevoerd, na te zijn vertraagd, 25 verzwakt en geïnverteerd in de terugkoppellus bestaande uit de verzwakker A en de cellen S’ en S".

Voor de twee-fasen ladingsverschuivingsinrichting, waarvan het blokschema in Figuur 2a gegeven is geldt, dat de overdracht gelijk 13 , Γα-ε)ζ*7* 30 t_T fizilzll2h”r , ΙίΤΤΕΤ] nzn(z) = Ιι.ε2-ι J * --M-jïirï )Ύ- of: * * J ln^ H*n (2) - 2Γ1(ι^ηε)(ι*2ηεζ^>ζ1 -Λεζ-*) 35 wat in 1 orde benadering levert: ~ z“" ( i - mt) (Hierbij is verondersteld, dat zn£«1). Hieruit is te zien, dat het 8102 100 PHN 10.022 8

V

_________uitsrneereffect is onderdrukt, en dat slechts een lineaire verzwakkings-*· faktor (1-2n£ ) is overgebleven. Op analoge wijze kunnen voor blokschema's van Figuren 2b en 2c dezelfde overdrachtsformules afgeleid worden. Het zal duidelijk'.: zijn, dat bij ladingsverschuivingingsinrichtingen volgens de 5 Figuren 2a, 2b en 2c de cel ook nog gevolgd kan worden door meer cellen Fig. 3 toont een gedeelte van een nader uitgewerkte uitvoeringsvorm van de ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding uitgerust met üHkanaals MDSFET’s, welke voldoet aan het blokschema van Fig. 2a.

De terugkoppelweg wordt hier gevormd door een inverterende bufferversterker 10 met versterkingsfaktor -k, waarvan de hoogohmige ingang is verbonden met de uitgang van de cel S^, en een kondensator C^, welke met de transistor Ta in serie is geschakeld tussen de uitgang van de bufferversterker en de ingang van de cel . Parallel aan de kondensator Cp is de transistor aangebracht. De stuurelektrode van transistor Ta wordt gestuurd met 15 het kloksignaal J3|, en de stuurelektrode van transistor wordt gestuurd met het kloksignaal. jSJj. De stuurelektroden van de cellen van de ladings— verschuivingsinrichting worden gestuurd met de kloksignalen en β2> welke nader: zijn aangeduid in Fig.. 7 en zoals getoond in tegenfase met .. elkaar schakelen tussen de spanningen 0 en V . De kloksignalen J3JJ en β^ 20 worden van de kloksignalen β^ resp. 02 afgeleid, door, zoals ook in Fig. 7 wordt getoond bij deze laatste een geschikte gelijkspanning qp te tellen en eventueel de amplitude te vergroten, waardoor de transistoren Ta en als schakelaars kunnen werken.

De werking van de schakelaar is als volgt: stel dat een ladingspakket aan 25 de uitgang van de cèl arriveert. Het kloksignaal β^ zal dan hoog zijn, evenals het kloksignaal j3|, waardoor transistor Ta zal geleiden. Aan de uitgang van de cel is qp dat moment een signaalspanning aanwezig ten gevolge van het genoemde ladingspakket. Een fraktie k van deze signaal-, spanning zal dan geïnverteerd worden toegevoegd aan de kondensator C , 30 welke lading zal onttrekken aan de uitgang van de cel $2η-2' ^333^ zicil het volgende ladingspakket en de restlading van het eerstgenoemde signaal-ladingspakket bevinden. Met behulp van de versterkingsfaktor k van de bufferversterker en de verhouding tussen de waarde van de kondensator Cp en de waarde van de capaciteit ^311 30101 de onttrokken lading 35 (kcmpensatielading) gelijk maken aan 2n el maal de grootte van het oorspronkelijke signaalladingspakket, zodat volledige kcmpensatie van de Te orde restlading optreedt. Het zal duidelijk zijn, dat van de uitgang van de _ bufferversterker B^ tevens het uitgangssignaal VQ van de ladings verschui- 8102100 EHN 10.022 $ vingsinrichting kan warden afgenanen.

Fig. 4 toont een gedeelte van een nader uitgewerkte uitvoeringsvorm van de ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding- uitgerust met n kanaal MDSFEJT's, welke voldoet aan het blökschema van Fig. 2b.

5 Hierbij zijn in de terugkqppelweg een bufferversterker en een konden-sator 0^ cpgenanen. De ingang van de niet-inverterende bufferversterker is via transistor met de uitgang van de cel S^, verbonden en via transistor T^ met de ingang van dezelfde cel. De uitgang van de bufferversterker is verbonden met de ene elektrode van kondensator C^, terwijl 10 de andere elektrode hiervan via transistor T^ met een punt van vaste potentiaal (bijvoorbeeld V ) is verbonden. Verder bevat de schakeling nog een transistor Tg, wlke is aangebracht tussen de andere elektrode van de kondensator en de ingang van de cel S^. De stuurelektroden van de transistoren en T,- warden gestuurd met het kloksignaal J8.J, terwijl 15 de stuurelektroden van de transis toren T4 en Tg warden gestuurd met het kloksignaal J3£, welke kloksignalen β^ en β^ op een wijze zoals eerder ter sprake kwam van de kloksignalen en β2 zijn afgeleid.

De werking van de schakeling is als volgt:

Wanneer een signaalladingspakket aan de uitgang van de cel S2n arriveert 20 is βή hoog en de transistor en en Tg zijn in geleiding. Het kloksignaal $2 is dan laag en de transistaren T4 en Tg zijn gesperd. Een ladingsmcn-ster, dat is afgeleid van genoemd signaalladingspakket wordt dan qpge-slagen in de kondensator C^. Als nu het kloksignaal J3J[ laag wordt dan zullen de transistaren T^ en T^ sperren en wordt daarna het 'Klok-25 signaal β^ hoog, dan zullen de transistaren T4 en Tg in geleiding kanen.

De lading, welke in kondensator C aanwezig is zal nu ergens moeten blijven, aangezien er een vast verband bestaat tussen in- en uitgangs-spanning van de bufferversterker . In kondensator C is signaalafhanke-lijke lading opgeslagen. Het is gunstig wanneer de versterking van de 30 bufferversterker B^ gelijk is aan 1, zodat voor de bufferversterker geldt dat de ingangsspanning gelijk is aan de uitgangsspanning. In dat geval zal de kondensator C zich geheel moeten ontladen en daarbij via transistor Tg lading (kcmpensatielading) aan de uitgang van de cel &2η-Λ onttrekken. De grootte van de korpensatielading kan uiteraard beïnvloed 35 woorden docar de grootte van de kondensator C . Volledige 1 orde kanpen-satie treedt pp wanneer geldt dat: Γ·^-=2.ηε 8102100 FHN 10.022' 10 e ______Evenals bij de vorige schakeling kan ook hier ·· .weer een uitgangssignaal VQ afgenamen worden van de uitgang van de bufferversterker .

Fig. 5 toont een gedeelte van een nader uitgewerkt uitvoerings-voorbeeld van de ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding 5 uitgerust met N kanaal MOSFET's, welke voldoet aan het blokschema volgens Fig. 2c. De terugkoppelweg omvat hier weer een niet-inverterende bufferversterker B. met versterking 1 en verder twee kondensatoren C en C , 1 P <ï welke beurtelings geladen en ontladen worden. De ingang van de bufferversterker B.j is verbonden met de uitgang van de cel en de uitgang 10 van de bufferversterker B^ is verbonden net de ene elektrode van elk van de kondensatoren en C^. De andere elektrode van kondensator is via transistor T-, verbanden met de ingang van de bufferversterker B^ en via transistor met een punt van vaste potentiaal (bijvoorbeeld V+). De andere elektrode van kondensator C is via transistor TQ verbanden met dé q ö 15 ingang van de bufferversterker B^ en via transistor T^Q met het. punt van vaste potentiaal.' De stuurelektrode van de transistoren Ti-, en krijgen een signaal 0.j' toegevoerd, dat ontstaat door uit het kloksignaal 0|daeven pulsen, weg te laten terwijl de stuurelektroden van de transistoren Tg en T9 een signaal 0Jj'' krijgen toegevoerd, dat. ontstaat door uit 20 het kloksignaal 0.j de oneven pulsen weg te laten zoals dit in Fig. 7 wordt getoond. Voor een juiste werking van de schakeling dienen de klok-signalen J3J| *1 en 0j" ook ten opzichte van het kloksignaal 0^ in gelijk-spanningsniveau verschoven te zijn, zoals eerder ter sprake kwam bij de bespreking van de Figuren 3 en 4.

25 De werking van de schakeling is als volgt:

Wanneer een signaalladingspakket aan de uitgang van de cel arriveert, zal één van de kondensatoren,. b.v. C töfcda bijbehorende signaalspanning

P

opgeladen worden, doordat b.v. transistor Tg in geleiding is. Als we veronderstellen dat kondensator niet geladen was dan heeft het qp 30 datzelfde moment in geleiding gaan van transistor Tg geen consequenties gehad. De volgende keer dat 0^ hoog- wordt zullen de transistoren T^ en in geleiding komen, zodat de lading welke aanwezig is in kondensator

C wordt gebruikt cm de restlading van het vorige signaalladingspakket P

onschadelijk te maken en de kondensator C wordt opgeladen tot de bij * y 35 het thans passerende signaalladingspakket behorende signaalspanning.

Fig. 6 toont een gedeelte van een voorkeursuitvoering van een ", ladingsverschuivingsinrichting volgens de uitvinding, uitgerust met n. kanaal MOSFET's met een terugkoppellus, waarin een vertraging van een

8 Γ 0 2 TÖO

EHN 10.022 11 _______halve klókperiode optreedt en waarvoor geen extra kloksignalen nodig zijn. De uitgang van de cel is verbonden net de stuurelektrode van de als volger geschakelde transistor en de uitgang van de cel met de stuurelektrode van de als volger geschakelde transistor T . Tussen de

c stuurelektrode en de aanvoerelektrode van de transistor T is de kondensa-ö P

tear C aangebracht.. De aanvoerelektroden van de transistoren T en Tr- zijn P P q gezamenlijk via de weerstand Rj verbanden met een punt van vaste potentiaal, bijvoorbeeld massa. De afvoerelektroden van de transistoren T^ en T zijn verbanden met een geschikte voedingsspanning V evenals de af-* to voer elektrode van de transistor , welke dient voor het toevoeren van referentielading aan de kondensator van de cel gedurende de tijd dat het kloksignaal 0^ hoog is.

Thans zal de werking van deze schakeling worden verklaard. Voor bet gemak worden de drerpelspanningen van de transistors verwaarloosd. Stel dat op 15 zeker moment het kloksignaal 0^ hoog wordt en het kloksignaal 02 laag.

De stuurelektrode van transistor T zal dan via de kondensator CL . een p 2n-1 hogere spanning toegevoerd krijgen dan op dat moment de stuurelektrode van transistor T krijgt toegevoerd. De kondensator C2n_^ was voordien namelijk opgeladen tot een spanning gelijk aan V+ ei door de voorflank 20 van het kloksignaal 0^ wordt de stuurelektrode van transistor T nu met een spanning 2V+ aangestuurd. Deze spanning zal ten gevolge van het sig- naalladingspakket dat tegelijkertijd wordt toegevoerd aan de kondensator C2n_^ lager zijn dan 2V+ maar nog altijd hoger blijven dan V+. Crrdat de transistoren T^ en Tg tezamen kunnen worden opgevat als ver schil trap, zal

25 transistor T in geleiding komen en transistor T sperren. De kondensator P SI

C zal zodoende ontladen blijven. Vervolgens wordt nagegaan, wat er ge-P

beurt als het kloksignaal 0^ laag wordt en het kloksignaal 02 hoog. De stuurelektrode van de transistor Tg zal nu positief worden ten opzichte

van die van transistor T . Transistor T zal nu sperren en transistor T

PP ¾ 30 zal dus in geleiding kamen, waarbij de laatste zich als volger zal gedragen voor de over kondensator optredende spanning, welke wederom 2V,, verminderd met de signaalbijdrage zal bedragen. Deze spanning wordt *r toegevoerd aan de onderste plaat van de kondensator C terwijl de bovenste £r plaat van deze kondensator via transistor T^ de spanning V+ krijgt aange-35 boden. In de kondensator C wordt zodoende een lading opgeslagen gelijk

(V+-VS)CP

8102100 PHN 10-022 12 _________Zodra het kloksignaal 0^ weer hoog wordt en het kloksignaal 02 laa<?/ zal de spanning op de stuurelektrode van transistor T , weer zo hoog

Sr worden dat deze transistor gaat geleiden. Dit heeft tot gevolg#, dat kondensator Cp zich zal ontladen, waarbij hij zijn lading, die overigens 5 een teken heeft, dat tegengesteld is aan dat van de lading in kondensator C2n__1, aan deze laatste af staat. Kondensator C2n_1 bevat op dat moment het volgende signaalladingspakket en tevens de restlading van het voorgaande signaalladingspakket. De lading van kondensator wordt zodoende (V+-V^ - 2nevs) (V+-Vs) Cp, waarin het thans in kon- 10 densator PP?®313?®1 signaalladingspakket is en -2n£>Vs.C2n_.| de restlading van het voorgaande signaalladingspakket.

Voor ^ = 2n£ zullen de tenren met Vg elkaar opheffen, zodat door het kiezen^Dan de juiste verhouding voor de waarden van de kondensatoren

Cp en C^-j de 1e orde fout wordt geëlimineerd.

15 Ten behoeve van een fijnregeling kan het nuttig zijn een instelbare· verzwakken tussen de aanvoerelektroden van de transistoren T en T aan te brengen. Dit kan worden gerealiseerd door de instelbare P 3 weerstand aan te brengen in de aanvoereléktrodeleiding van transistor T zoals dit in Fig. 6 is aangegeven met een stippellijn. Deze instel-20 weerstand wordt zodanig af geregeld,, dat s-2ni , zodat de 1e orde fout wordt geëlimineerd. Ofschoon de toegelichte voorbeelden alle· twee-fasen ladingsverschuivingsinrichtingen laten zien, wil 25 dit niet zeggen dat de uitvinding zich. beperkt tot deze kategorie van.: ladingsverschuivingsinrichtingen. Het is heel goed mogelijk de beschreven kompensatieprincipes toe te passen als meerfase ladingsverschuivings-inrichtingen.

30 ..............8103100 35

Claims

3. Ladingsverschuivingsinrichting volgens canclusie 2, met het kenmerk, dat de bufferversterker (B^) inverterend is en zijn 25 ingang is verbonden met de uitgang van één van de cellen (S^) van de ladingsverschuivingsinrichting, van welke cel de stuurelektrode van de transistor (T^) aanstuurbaar is met een eerste kloksignaal (0^), waarbij één van de elektroden van de eerste kondensator (C ) via de P hoofdstrocmbaan van een eerste transistor (T ) is verbonden met de uitgang cl 30 van de bufferversterker (B^), de hoofdstrocmbaan van een tweede transistor (Tfe) parallel aan de eerste kondenstor (C ) is geschakeld en de andere elektrode van de eerste kondenstor (C^) is verbonden met de uitgang van de cel, (S^^) r van welks transistor (Τ2η_2) de stuurelektrode eveneens aanstuurbaar is met het eerste kloksignaal (. '0^) en welke voorafgaat 35 aan genoemde cel (S^). 4. ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stuurelektrode van de eerste transistor (T ) cl . aanstuurbaar is met een van het eerste kloksignaal (0^) afgeleid 810 2 10 0 t i - 1 * ~ *r PHN 10.022 14 —_signaal (J3.|) en de stuurelektrode van de tweede transistor (T^) aanstuur-baar is met een van een. ander kloksignaal (j02) afgeleid signaal (0^) ·
5. Ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de bufferversterker (B^) niet-inverterend is en zijn B ingang via de hoofdstroamibaan van een derde transistor (Tg) is verbonden met de uitgang van één van de cellen (S^) van de ladingsverschuivingsinrichting van welks transistor de stuurelektrode aanstuurbaar is met een eerste kloksignaal (J3^), en waarbij de ingang van de bufferversterker verder via de hoofdstrooiribaan van een vierde transistor met de ingang 10 van genoemde cel (S^) is verbonden, de uitgang van de bufferversterker (B,j) is verbonden met één van de elektroden van de eerste kandensator (C ), de andere elektrode van de eerste kandensator (CL) via de hoofd- p p . stroombaan van een vijfde transistor (Τς) is verbonden met een punt van vaste potentiaal (V ) en via de hoofdstroombaan van een zesde transistor 15 (Tg) met de ingang van genoemde cel (S^). 6» ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de stuur elektroden· van de derde en vijfde transistor (Tg, T^j aanstuurbaar zijn met een van het eerste kloksignaal (0^) afgeleid signaal (0Jj) en de stuureléktroden van de vierde en zesde transis-20 tor (Tg, Tg) aanstuurbaar zijn met een van een ander kloksignaal (0g) afgeleid signaal (J3p.
7. Ladingsverschuivingsinrichting volgens; conclusie '2,·· met het kenmerk, dat de bufferversterker (B^) niet-inverterend is en een tweede, kondensator (C_) deel uitmaakt van genoemde, detektor (M), 25 waarbij de ingang van de bufferversterker (B^) is verbonden met de uitgang van één van de cellen (S^) van de ladingsverschuivingsinrichting van welks transistor de stuurelektrode aanstuurbaar is met een eerste kloksignaal (J3^) en waarbij de ingang van de bufferversterker (B^) verder via de hoofdstroombaan van een zevende resp. een achtste 30 transistor (T^ resp.. Tg) met de ene elektrode van de eerste kondensator (Cp) resp. de tweede kondenstar (Cl is verbonden, de ene elektrode van de eerste kondensator (C^) resp. de tweede kondensator (Cg) via de hoofdstroombaan van een negende resp. tiende transistor (Tg resp. T^q) is verbonden met een punt van vaste potentiaal (V+) en de andere 35 elektrode van de eerste kondensator (C^) resp. de tweede· kondensator (C ) is verbanden met de uitgang van de bufferversterker (B^).
8. Ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 7, ___________met het kenmerk, dat de stuurelektrode van de zevende en de tiende --~-8TOTr<ro......... 'r PHN 10.022 15 --------transistor (T^, Tjq) aanstuürbaar zijn roet een van het eerste kloksignaal (01) afgeleid eerste sehakelsignaal (0JJ’) en de stuur elektrode van de achtste en negende transistor (Tg, Tg) aanstaaurhaar zijn roet een van het eerste kloksignaal (0j) afgeleid tweede sehakelsignaal (0;j ’1) ·
9. Iadingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 2, roet het kenmerk, dat genoemde detektor (M) een bufferversterker roet hoog-ohmige ingang en laagohmige uitgang ernvat, waarbij de bufferversterker ei de verdere bufferversterker niet-inverterend zijn en slechts ingangs-signaalwaarden welke een zékere drempelwaarde te boven gaan doorlaten, 10 de ingang van de bufferversterker is verbonden met de ingang van één van de cellen (S^) van de ladingsverschuivingsinrichting, de ingang van een verdere bufferversterker is verbonden roet de uitgang van genoemde êên van de cellen (S^), de eerste kondensator (C^) is aangebracht tussen de ingang en de uitgang van de bufferversterker en de uitgangen van de 15 bufferversterker en de verdere bufferversterker via een koppelcircuit roet elkaar zijn verbonden.
10. Ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de bufferversterker en verdere-bufferversterker beide een transistor (T^ rasp. T^) bevatten, welke als volger geschakeld 20 is.
11. Ladingsverschuivirigs inrichting volgens één der conclusies 9 of 10, met het kenmerk, dat het koppelcircuit is uitgeleerd als weerstands ver zwakker (Rj, I^). 12. ladingsverschuivingsinrichting volgens conclusie 11, 25 met het kenmerk, dat althans êên der weerstanden van het koppelcircuit is uitgevoerd als Justeltare weerstand (¾).
13. Ladingsverschuivingsinrichting volgens één der conclusies 9 t/m 11, met het kenmerk, dat het koppelcircuit tevens verbonden is roet een signaaluitgang (0), 30 810 2 1 0 Ö 35