SE438931B - Laddningsoverforingsanordning bl a innefattande en omkopplingsbar blockeringselektrod for att blockera den underliggande laddningen under en eller flera klockperioder - Google Patents

Laddningsoverforingsanordning bl a innefattande en omkopplingsbar blockeringselektrod for att blockera den underliggande laddningen under en eller flera klockperioder

Info

Publication number
SE438931B
SE438931B SE7810569A SE7810569A SE438931B SE 438931 B SE438931 B SE 438931B SE 7810569 A SE7810569 A SE 7810569A SE 7810569 A SE7810569 A SE 7810569A SE 438931 B SE438931 B SE 438931B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
charge
transfer device
charge transfer
electrode
signal
Prior art date
Application number
SE7810569A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7810569L (sv
Inventor
Roermund A H M Van
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Publication of SE7810569L publication Critical patent/SE7810569L/sv
Publication of SE438931B publication Critical patent/SE438931B/sv

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
    • G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G11C19/287—Organisation of a multiplicity of shift registers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/04—Shift registers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/105—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components
    • H01L27/1057—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components comprising charge coupled devices [CCD] or charge injection devices [CID]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1062—Channel region of field-effect devices of charge coupled devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762—Charge transfer devices
    • H01L29/765—Charge-coupled devices
    • H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76833—Buried channel CCD
    • H01L29/76858—Four-Phase CCD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H15/00—Transversal filters
    • H03H15/02—Transversal filters using analogue shift registers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

7810569-ap ingångsdiffusionsomräde. Dessa två diffusionsområden är gemensamt kopplade till en referensspänningskälla. Ovanför var och en av de två överföringssektionerna finns en första styrelektrod. Olika klocksignaler tillföres de två första styr- elektroderna. Därefter anordnas en gemensam andra styrelektrod ovanför de två överföringssektionerna, till vilken elektrod signalerna som skall behandlas tillföres. Efter nämnda skrivorgan är sedan en tredje och en fjärde styrelek- trod anordnade intill varandra ovanför den ena överföringssektionen, medan mittför dessa två styrelektroder en femte styrelektrod är anordnad ovanför den andra kanalen. Ytområdet för denna femte styrelektrod är väsentligen lika med summan av ytomrâdena för nämnda tredje och fjärde styrelektroder. Efter den sistnämnda styrelektroden upphör det isolerande diffusionsområdet och över- föringskanalen är ej fortsättningsvis uppdelad i två sektioner. Ovanför fort- sättningen av kanalen finns två styrelektroder som är uppdelade eller ej, var- vid den första styrelektroden bildar summeringselektrod.
Det faktum att det ovanför den ena kanalsektionen finns en tredje och en fjärde styrelektrod medan det ovanför den motsvarande andra kanalsektionen finns endast en styrelektrod, resulterar i att signalen överföres i två steg i den ena kanalen, medan signalen vidarebefordras i ett steg i den andra kanal- sektionen. Detta innebär att signalen i den ena kanalsektionen fördröjes rela- tivt signalen i den andra kanalsektionen. Efter nämnda styrelektrod upphör det isolerande diffusionsområdet och därigenom också kanaluppdelningen. Under sum- mationselektroden adderas signalerna från de två kanalsektionerna. För korrekt laddningsöverföring vad gäller under summationselektroden krävs, att klockfasen för klocksignalerna som tillföres styrelektroderna som föregår sumationselek- troden i de två kanalsektionerna är överensstämmande. Eftersom antalet steg för laddningsöverföringen fram till summeringselektroden är olika i de två kanal- sektionerna så krävs att samplingstidpunkterna vid ingången av de två kanal- sektionerna väljes olika. I föreliggande exempel är detta är fördröjd relativt den andra. Kretsen fungerar i realiteten som ett framåtverkande filter av exem- pelvis den typ som är visad i fig 1 på sidan 306 i den nämnda publikationen. I det ovannämnda exemplet är överföringskanalen uppdelad i två sektioner, varvid signalen i den ena sektionen överföras i mer än ett steg. Om man vill ha ett förfínat ingångsfilter uppdelas överföringskanalen i flera subkanaler vid in- gången av laddningsöverföringsanordníngen, vilka subkanaler samtliga har olika inbördes fördröjning för signalen i tillhörande subkanal. Exempel därpå framgår av figurerna 8 och 9 på sidan 308 i den nämnda publikationen.
I hänvisningen utnyttjas alltid framåtverkande filtrering på ingången av laddningsöverföringsanordningen. Emellertid är det i princip också möjligt att 7810569-9 ej tillämpa filtreringen vid ingången utan längre fram i laddningsöverförings anordningen. Det enda villkoret därvid är emellertid att fördröjningarna i kanalsektionerna skall uppgå till ett helt antal klockperioder eftersom annars signalerna i de olika kanalsektionerna ej anländer till summeringselektroden med rätt klockfas.
Nackdelen med den beskrivna sígnalbehandlingen är att metoden endast tillåter tidsoföränderlig behandling av insignalen och dessutom i filterfallet att överföringsfunktionen för filtret är oföränderlig. Detta har sin grund i att denna funktion uteslutande är bestämd av den valda geometrien för den del av laddningsöverföringsanordningen som ingår i filtret. Överföringsfunktionen blir så att säga "inbyggd" genom valet av geometri.
En ytterligare nackdel är att områdena för styrelektroderna är valda på olika sätt för att uppnå den önskade filterfunktionen. Detta innebär att signalöverföringen under de breddade styrelektroderna sker långsammare än under de ej breddade styrelektroderna, d.v.s. allt långsammare med tilltagande bredd hos den motsvarande elektroden. Detta innebär att den maximalt uppnåeliga överföringshastigheten för laddningsöverföringsanordningen minskas drastiskt och avtar ytterligare vid användning av bredare styrelektroder. Ännu en nackdel är att stor variation hos styrelektrodytorna.komplicerar tillverkningen av den kända laddningsöverföringsanordningen. Dessutom blir anbringandet av kontaktledaren mellan de olika styrelektroderna och tillhörande klockledare allt svårare i samma mån som ytområdena för de respektive styrelektroderna uppvisar större inbördes skillnad.
Enligt uppfinningen är en 1addningsöverföringsanordning kännetecknad av att åtminstone mellan en av styrelektroderna eller del därav och den till- hörande klocklinjen finns omkopplingsorgan för att möjliggöra tillföring av en spänning som vid en tidpunkt är lika med ett fasvärde av den klocksignal som tillsammans med klockspänningarna på intilliggande styrelektroder ombesörjer överföringen av ett laddningspaket i kanalen under styrelektroden och vid en annan tidpunkt är lika med en blockeringsspänning som förhindrar överföring av ett laddníngspaket i kanalen under styrelektroden.
Ett utföringsexempel på en sådan anordning enligt uppfinningen är kännetecknat av att åtminstone ett avkänningselement är anordnat framför blockeringselektroden och att tillhöra samma kanal som blockeríngselektroden, vilket avkänningselement är kopplat till en detektor som direkt eller indirekt är kopplad till en jämförare för jämförelse av amplituden av signalen som uppträder på detektorns utgång och en referenssignal, varvid utsignalen från 7810569-9 4 jämföraren tillföres en styringång hos nämnda kopplingsorgan antingen direkt eller via fördröjningselement.
I det följande kommer några utföringsexempel på uppfinningen att beskrivas under hänvisning till ritningarna, där: fig 1 visar ett tvärsnitt av en ladd- ningsöverföringsanordning enligt uppfinningen; fig 2 visar tidsförloppet för klockspänningarna ø1, ø , øš och ø4 som tillföres anordningen i fig 1 och ett exempel på spänningen øs på styrelektroden 8; fig 3 visar ett diagram som illustrerar anordningens funktionssätt; fig 4 visar i planvy ett annat utföringsexempel på laddningsöverföringsanordningen enligt uppfin- ningen;fig 5 visar i planvy en ytterligare laddningsöverföringsanordning en- ligt uppfinningen; fig 6 visar ännu ett utföringsexempel på en laddningsöver- föringsanordning enligt uppfinningen; fig 7 redovisar spänningarna som funk- tion av tiden för anordningen i fig 6; och fig 8a-Sd illustrerar olika ut- formningar av anordningen i fig 6.
Laddningsöverföringsanordningen i fig 1 innefattar en halvledarkropp 30 med ett halvledarskikt 31 av n-typ kisel. På halvledarskiktet och i varje fall på sidan 33 av skiktet är styrelektroder 1,2,3,4,5,6,7,8,9, visade för till- föring av klockspänningar. Avbrottet mellan styrelektroderna 8 och 9 indikerar att flera styrelektroder än de visade är tänkbara. Styrelektroderna tillföres flerfasiga klocksignaler då anordningen är i funktion för att på kapacitiv väg alstra elektriska fält i halvledarskiktet 31. Styrelektroderna 1 och 5 är ge- mensamt anslutna till den utgång av en omkopplingsbar spänningskälla 40 gom är tillförd klocksignalen med fasen G1, se fig 2. Styrelektroderna 2 och 6 är gemensamt anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen med fasen øz, se fig 2. Styrelektroderna 3 och 7 är anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen med fasen øñ, se fig 2. Styrelektroderna 4 och 9 är anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 40 som är tillförd signalen med fasen Ö4.
Styrelektroden 8 utgör den s.k. blockeringselektroden. Denna elektrod är ansluten till omkopplingsorgan, som representeras av tvålägesströmställaren 20.
Kontakten 22 i denna strömställare är ansluten till den negativa klämman av en likspänningskälla E vars andra klämma är ansluten till jord. Kontakten 21 hos tvålägesströmställaren är ansluten till den utgång av omkopplingsspänningskäl- lan 40 som är tillförd klocksignalen med fasen ø4.
I halvledarskiktet 31 är ett ingångsdiffusionsområde 13 anordnat som via skrivledaren 15 är anslutet till en signalspänningskälla 50. Ett blockerings- skikt 32 bildas av ett isolerande skikt av kiseldioxid. I halvledarskiktet 31 7810569-9 finns dessutom ett utgångsdiffusionsområde 14, som är anslutet till en läs- ledare 16. Ingångsdiffusionsområdet 13 och skrivledaren 15 ingår i skrivorganen för laddningsöverföringsanordningen tillsammans med nämnda första styrelektro- der och möjliggör lokal införing av information i form av laddningspaket i skiktet 31. Utgångsdiffusionsområdet 14 och läsledaren 16 bildar tillsammans nämnda läsorgan och möjliggör läsning av information på annat ställe i skiktet 31.
Tjockleken av och dopningekoncentrationen i halvledarskiktet 31 kan exem- 5 atomer/omö. Nämnda tjocklek och dop- pelvis vara 5/um respektive 101 ningskoncentration är så låga att man i skiktet 31, d.v.s tvärs detsamma, kan alstra ett elektriskt fält med sådan styrka att en utarmningszon bildas över skiktets hela tjocklek utan att lavinmultiplikation uppträder. Laddningsöver- föringsanordningen i fig 1 är av s.k. bulkkanaltyp ("bulk-channel type“) av den typ som exempelvis är beskriven i den holländska patentansökningen 7114770. I denna halvledaranordning sker överföringen av elektrisk laddning huvudsakligen genom halvledarskiktets inre. Under drift kan informationen i form av ett paket av majoritetsladdningsbärare lagras i en region av halvledarskiktet mitt för en eller flera av styrelektroderna och separeras från andra laddningspaket genom elektriska fält i utarmningszonerna som omger nämnda region och har utsträck- ning tvärs halvledarskiktet. Under laddningsöverföring överföras laddnings- bärarna i nämnda laddningspaket från ovannämnda region av halvledarskiktet till en efterföljande region av halvledarskiktet genom påföring av en spän- ningsskillnad mellan lämpliga elektroder, varvid laddningsbärarna flyter från den förstnämnda regionen till den nästföljande regionen företrädesvis via halv- ledarskiktets inre, till dess den förstnämnda regionen av halvledarskiktet ut- armats. Dopningskoncentrationen och tjockleken av halvledarskiktet skall därvid uppenbarligen vara så låg att halvledarskiktet kan utarmas över hela sin tjock- lek utan att lavinmultiplikation uppträder. Ett sådant lågdopat skikt kan exem- pelvis bildas av ett homogent dopat, högohmigt epitaxialskikt som är anordnat på en bärare eller ett substrat av motsatt ledningsförmågetyp, vilket också framgår av den ovannämnda patentansökningen.
Fig 3 visar schematiskt hur ett laddningspaket bildas, hur densamma över- föres och hur blockering och summering av densamma åstadkommes. I tidsinter- valleÉ7T1 jande styrelektroden 8' lika med +1OV medan spänningen på elektrcderna 2, 3, 5 är spänningen på styrelektroderna 1, 4, 5 och 8 och den nästföl- och 7 är OV, se fig 2. Som ett resultat av detta alstras s.k. potentialväggar' ._._..........._-_.~......_......_..i . _. 7810569-9' under elektroderna 1,(4+5) och (8+8') såsom är visat i fig Ba. I potential- väggen under styrelektroderna 4 och 5 finns ett laddningspaket S(1). Under in- gångsdiffusionsområdet 15 uppträder en kontinuerlig potentialvägg som är flera gånger djupare än övriga potentialväggar i laddningsöverföringsanordningen. I fig 5 är detta symboliskt visat genom en kurvlinje vid bottnen av potential- väggen under ingångsdiffusionsområdet 15. Vid ingången bildas ett andra ladd- ningspaket S(2) med hjälp av ingångsdiffusionsområdet 15 och den första styr- elektroden. I tidsintervalletïë är spänningen på styrelektroderna 1, 2, 5, 6 och 8' lika med +10V medan spänningen på styrelektroderna 3, 4, 7 och 8 är OV.
Detta innebär att potentialväggar bildas under styrelektroderna (1+2), (5+6), och 8' såsom är visat i fig Bb. Laddningspaketet S(1) skiftas sålunda en posi- tion i överföringsriktningen. Fig 50 visar hur laddningspaketet S(1) skiftats fram till blockeringselektroden 8, som under ifrågavarande tidsintervall :fâ har en spänning lika med -E V. Under nästföljande tidsinterva1l.:f4,'I{5, :fö förblir elektroden 8 blockerad. Ingen laddningsöverföring sker från re- gionen under styreleketroden 7 till regionen under styrelektroden 8' under nämnda tidsintervall. Som framgår av fig 5d och 3e adderas två laddningspaket s(1) och s(2) med hjälp av blockeringseiektroaen s. Unaer tiasintervallet har summan av laddningspaketen S(1) + S(2) anlänt till styrelektroden 8 och blockeringspänningen avlägsnas från styrelektroden 8. Fig Sa och 31 visar hur summan av laddningspaketen S(1) och S(2) överföres åt höger med hjälp av styr- elektroderna 7, 8 och 8'. Under tidsintervalleti:,1 anslutes styrelektroden 8 återigen till blockeringsspänningen -E och styrelektroden 8 fungerar återigen rsom ennblockeringselektrod under detta och efterföljande tidsinterva11.Zï11, ° 12, D 15 och -14. Under dessa tidsintervall adderas laddningspaketen S(3) och S(4) till varandra såsom beskrivits ovan för laddningspaketen S(1)ch S(2), se fig 3e och Ef.
Av den ovanstående beskrivningen av funktionssättet för denna laddnings- överföringsanordning enligt uppfinningen framgår, att om blockeringsspänningen och en klockpuls med fasen Q4 växelvis tillföres styrelektroden 8 genom strömställaren 20, så kommer alltid två laddningspaket att adderas. Det inses att man genom att varje gång blockera två klockpulser kan bilda summan av tre laddningspaket. Generellt gäller följande samband m) = _> SG-rï-kw) (1) 78120569-9 7 där T anger klockperioden för de ursprungliga klockpulserna ø4 som till- föres styrelektroden; M anger antalet klockpulser som blockeras med hjälp av blockeringsspänningen. Med andra ord är klockfrekvensen för klockpulserna ø8 lika med (M+T). I fig 2 är M = 1. Vid omkoppling på detta sätt arbetar laddningsöverföringsanordningen i fig 1 som ett framåtverkande filter varvid laddningsbuntar som fördröjes relativt varandra fullständigt överlagras på eller adderas till varandra. Om man vill att endast delar av laddningspaket skall adderas så kan detta uppnås med hjälp av ett isolerande diffusionsområde enligt fig 4.
I laddningsöverföringsanordningen i fig 4 är ett isolerande diffusionsom- råde 12 beläget under styrelektroderna 3, 4, 5, 6 och 7 och anordnat att sam- manhänga fram till styrelektroden 8'. Den ursprungliga styrlelektroden 8 är nu uppdelad i två halvor 81 och 88, vilka delvis överlappar det isolerande diffu- sionsområdet 12. Delen 81 är ansluten till tvålägeströmställaren 20 och delen 88 är ansluten till den utgång hos omkopplingsspänningskällan 40 som är till- förd klockfasen ø4. Genom det isolerande diffusíonområdet 12 blir över- föringskanalen under styrelektroderna 5, 4, 5, 6, 7, 81 och 88 uppdelad i två halvor a och 1-a. I halvan 1-a sker laddningsöverföringen på vanligt sätt eftersom styrelektroden 8 är ständigt ansluten till en klockledare. I halvan a är blockeringselektroden 81 belägenß Laddningsöverföringen genom denna kanal- sektion sker på samm sätt som beskrivits under hänvisning till fig 1. Tvåläges- strömställarna 20 och 25 arbetar synkront. Punkten 25 hålles tillräckligt posi- tiv med hjälp av likspänningskällan 51 så att ingen laddning injiceras vid in- gången om ingången är ansluten till denna punkt. Den enda skillnaden är att i detta fall endast en bråkdel a av laddningsbunten under styrelektroden 2 bloc- keras under en klockpuls medan återstoden 1-a överföres normalt. Utsignalen Y(t) uppfyller nu följande samband Y(t)= (1-a) su) + a s(t-'C') (2) Sålunda arbetar kretsen även i detta fall som ett framåtverkande filter. Om blockeringselektroden hålles på den negativa spänningen och det isolerande dif- fussionsområdet 12 avkortas såsom är antytt i fig 4 men ej till mindre längd än ett fördröjningssteg på sådant sätt att det lockerade laddningspaketet kan passera det isolerande diffusionsområdet vid återgång och om dessutom konti- nuerlig sampling utföres på ingången, så kommer laddningsöverföringsanordningen i fig 4 att arbeta som ett rekursivt filter. I detta fall förflyttas den bloc- kerade laddningsbunten förbi det isolerande diffusionsområdet 12 och uppdelas då återigen, o.s.v. Utsignalen Y(t) uppfyller sambandet 7810569-9 Y(t)= (ha) se) + a rdr-TJ) (5) Då exempelvis a=1/2 och ett ingångssampel med värdet 1 tíllföres ingången så kommer laddningar motsvarande 1/2, 1/4, 1/8, o.s.v., att upp gången, vilka där- vid kan användas som referensladdningar.
Det isolerande diffusionsområdet 12 kan avkortas ytterligare eller t.o.m. helt utelämnas om blockeringsspänningen E ges ett sådant positivt värde att laddningspaketet under styrelektroden 81 ej kan överföras vidare genom styr- elektroden B'. I detta fall arbetar anordningen som ett filter enligt sambandet (2)- De exempel på laddningsöverföringsanordningar enligt uppfinningen som vi- sats i fig 1 och 4 har följande särskilda fördelar i jämförelse med ovan disku- terad känd teknik.
Enligt uppfinningen uppnås att man valfritt kan tilldela varje styrelek- trod som är ansluten till en tvålägesströmställare två funktioner, vilka funk- tioner likaså är valbara. Den operation som varje laddningspaket får undergå i den föreliggande anordningen kan.sålunda väljas genom inställning av tvåläges- strömställaren till önskat läge vid godtyckligt valda tidpunkter. Alternativt är det möjligt att definiera överföringsfunktionen för laddningsöverföringsan- ordningen i förväg genom inställning av tvålägesströmställaren till önskat läge i förväg.
En ytterligare fördel är att överföringshastigheten för laddningsöver- föringsanordningen i stort sett ej påverkas av den aktuella styrelektroden ef- tersom denna elektrod kan ha samma dimensioner i överföringsriktningen som övriga styrelektroder.
Eftersom dimensionerna av styrelektroderna kan vara en och samma behöver tillverkningen av laddningsöverföringsanordningen ej kompliceras ytterligare.
Dessutom uppnås att vissa signalbehandlingsoperationer kan realiseras med hjälp av dylika laddningsöverföringsanordningar enligt uppfinningen på ett enklare, snabbare och mera noggrant eller billigare sätt än tidigare.
Fig 5 visar ett tillämpningsexempel på en laddningsöverföringsanordning enligt uppfinningen. Med hjälp av den visade anordningen kan analoga signaler multipliceras med digitala signaler. Anordningen innefattar styrelektroder 101-110, 208,209 och 210. Ingångsdiffusionsområdet 15 är anslutet till en kon- stant potential via ledningsspåret 15 och signalkällan 50. Styrelektroderna 101,105 och 109 är anslutna till en klockledare A, vilken är ansluten till den utgång hos omkopplingsspänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen med fa- sen Q1. Styrelektroderua 102,106 och 110 är anslutna till en klockledare B, 7810569-9 9 vilken är ansluten till den utgång hos omkopplingsspänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen med fasen 02. Styrelektroderna 105 och 107 är an slutna till en rlockledare C, som är ansluten till en utgång av omkopplings spänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen meøö. Styrelektroden 104 är ansluten till en klockledare D som är ansluten till den utgång hos omkopp lingsspänningskällan 40 som är tillförd klocksignalen med fasen G4. Klock ledaren D är också ansluten till kontakterna 22,25,28 och 51 hos de respektive tvålägesströmställarna'20,25,26 och 50. Övriga kontakter 21,24,27 och 29 hos nämnda tvålägesströmställare är anslutna till den negativa polen hos likspän ningskällan E. Den positiva polen hos denna likspänningskälla är ansluten till jordpotential. Styrelektroderna 108,208,209 och 210 är i tur och ordning an slutna till den gemensamma kontakten i de respektive tvålägesströmställarna ?O,25,26 och 50. Dessutom är isolerande diffusionsområden 51,52,55 anordnade i halvledarkroppen för att åstadkomma kanaluppdelning.
Arbetssättet för anordningen i fig 5 är såsom följer. Växelvis tillföres en laddningspaket som är proportionell mot insignalen S som skall behandlas re- spektive inget laddningspaket till ingången (15, 15) på ett sätt som beskrivits ovan under hänvisning till fig 4. Från ingången uppdelas laddningspaketen genom de isolerande diffusionsområdena 51-55 i delar som förhåller sig såsom 1:1/2:1/4:1/8, vilka delar kan blockeras eller överföras genom de respektive styrelektroderna 108,208,209 och 210 på ett sätt som beskrivits ovan under hänf visning till fig 1 och 4. Noggrannheten i nämnda uppdelning beror huvudsakligen på lägesnoggrannheten för de isolerande diffusionsomrâdena 51-55 och graden av överensstämmelse mellan tröskelspänningarna under styrelektroderna.
Laddningen som passerar genom kanalsektíonen ovanför det isolerande diffu- sionsomrâdet 51 är lika med 1/2S=So. Laddningen som passerar genom kanalsek- tionen mellan de isolerande diffusionsområdena 51 och 52 är lika med 1/4S=S1.
Laddningen som passerar genom kanalsektionen mellan de isolerande diffusions- områdena 52 och 55 är lika med 1/8S=S2. Laddningen som passerar genom kanal- sektionen under det isolerande diffusionsområdet 55 är lika med 1/8S=S5. På sin väg från utgången 14 hos anordningen passerar varje laddningspaket en styr- elektrod, vilken kan arbeta som blockeringselektrod för nämnda bunt under en klockperiod alltefter läget av den tillhörande tvålägesströmställaren 20,23,26 eller 29. Det isolerande diffusionsomrâdet åtföljes även i detta fall av en gemensam kanal där laddningspaketen av ett ingângsladdningspaket som ej blocke- rats blir återförenade och bildar ett nytt laddningspaket S4. En period sena- re återförenas alla delpaket som fördröjts en klockpuls till ett laddningspaket _. _,._. -_i_- _.. . . _ ---- --- ---_--» 7810569-9 f1O S5 och överföras till utgången på liknande sätt som S4 men en pøriod se- nare. För S4 som då först uppträder på utgången gäller följande. s=ks+1 4 O O 1 1 2 och för S5 som uppträder en klockperiod senare gäller följande S5 = (1-ko) so + (1-19) S1 + (1-k2) S2 + (14%) S3 (5) I de två sambanden (4) och (5) gäller att kn (n = 0, 1, 2, 3) = +1 om det motsvarande laddningspaketet Sn ej har blockerats och att kn =0 om det tillhörande laddningspaketet Sn har blockerats under en klockperiod. Ladd- ningspaketen S4 och S5 når i tur och ordning fram till utgången 16 och kan överföras till olika externa signalledningar med hjälp av känd teknik. Emeller- tid kan laddningspaketen S4 och S5 även separeras i själva laddningsöver- föringsanordningen, t.ex. genom utnyttjande av två subkanaler som växelvis öpp- nas och stängas, vilka exempelvis kan realiseras genom användning av en bloc- keringselektrod vid ingången av varje subkanal som får blockera växelvis. Dess~ utom kan flera eller färre uppdelningar än de som visats i exemplet i fig 5 utföras. Därutöver kan de olika uppdelningarna utföras i tur och ordning så att uppdeluingarna ej påverkar varandra. Sålunda uppnås större noggrannhet. I vissa fall är det önskvärt att bredda kanalen innan den verkliga uppdelningen sker.
Detta kan åstadkommas genom att det isolerade diffusionscmrådet får sträcka sig snett mot centru av huvudkanalen. Styrelektroderna, som kan fungera som bloc- keringselektroder, behöver ej vara belägna på samma avstånd från ingången såsom är visat i fig 5. När dessa exempelvis var och en är belägna ett steg längre bort så är seriestyrning av tvålägesströmställarna 20,23/26 och 30 möjlig.
Kanaluppdelningen kan också åstadkommas på annat sätt än det i fig 1 visade, t.ex. genom användning av oxidförändringar eller isolerande grindar. Blockering av laddningspaketen flera gånger i rad är också möjlig liksom användning av olika_ingångsdrivanordningar.
Laddningsöverföringsanordningarna i föreliggande utföringsexempel är av den typ som beskrivits i den holländska patentansökningen 7114770. Det inses att uppfinningen även är tillämpbar vid laddningsöverföringsanordningar av an- nat slag, t.ex. den typ som är beskriven i den holländska patentansökningen 6805705 och i Electronics, June 21, 1971, sid. 50-59.
Laddningsöverföringsanordningen i fig 6 innefattar en halvledarkropp med ett halvledarskikt 31 som exempelvis kan bestå av kisel av n-typ. På halvledarf 7810569-9 11 skiktet och i varje fall på ena sidan av skiktet 31 finns ett antal styrelek- troder som ej samtliga försetts med hänvisningsbeteckningar. Styrelektroden 106' är ansluten till den utgång av omkopplingsspänningskällan 41 där klocksig- nalen med fasen 0 uppträder medan styrelektroden 106 är ansluten till den utgång av omkopplingsspänningskällan 41 där klocksignalen med fasen GX upp- träder, se fig 7. Styrelektroden 107 och övriga styrelektroder (utan hänvis- ningsbeteckningar) som är anslutna därtill är förbundna med den utgång hos om- kopplingsspänningskällan 40 på vilken klocksignalen med fasen 01 uppträder.
Styrelektroden 108 och övriga därtill anslutna styrelektroder (utan hänvis- ningsbeteckningar) är anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 40 där klocksignalen med fasen 02 uppträder. Styrelektroden 109 och övriga därtill anslutna styrelektroder (utan hänvisningsbeteckningar) är anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 40 där klocksignalen med fasen G3 uppträder. Styrelektroden 110 och övriga därtill anslutna styrelektroder (utan hänvisningsbeteckningar) är anslutna till den utgång hos omkopplingsspännings- källan 40 där klocksignalen med fasen 04 uppträder. Sistnämnda utgång är också ansluten till kontakten 24 hos tvålägesströmställaren 23 och kontakten 21 hos tvålägesströmställaren 20. Kontakterna 22 och 25 i de respektive tvåläges- strömställarna 20 och 23 är anslutna till den utgång av omkopplingsspännings- källan 40 där klocksignalen med fasen GX4 uppträder.
Den gemensamma kontakten i tvålägesströmställaren 20 är ansluten till styrelektroden 103, medan kontakten 21 är ansluten till styrelektroden 102. Den gemensamma kontakten i tvålägesströmställaren 23 är ansluten till styrelektro- den 105, medan kontakten i tvålägesströmställaren 23 är ansluten till styrelek- troden 105, medan kontakten 24 är ansluten till styrelektroden 104.
Styrelektroden 100 bildar ett avkänningselement som är anslutet till in- gången hos detektorn 200. Detta avkänningselement är sålunda anordnat framför blockeringselektroderna 102 och 103. Utgången hos detektorn 200 är ansluten till ingången hos sampling-hållkretsen 201 och ingången hos sampling-hå1lkrct- sen 202. Sampling-hållkretsarnas 201 och 202 utgångar är var och en anslutna till en ingång hos en jämförare 203, vars utgång är ansluten till ingången hos en flank-triggad vippa 204. Den flank-triggade vippans 204 utgång är dels an- ordnad att styra tvålägesströmställaren 20 och dels ansluten till fördröjnings- kretsens 210 ingång. Fördröjningskretsens 210 utgång är ansluten till punkten 213 genom fördröjningskretsen 212. 7810569-9 12 Styrelektroden 101 är anordnad framför blockeringselektroden 104 och 105 och bildar också ett avkänningselement som är anslutet till ingången hos en detektor 205. Detektorns 205 utgång är ansluten till sampling-hållkretsens 206 ingång och ingången hos sampling-hållkretsen 207. Sampling-hållkretsarnas 206 och 207 utgångar är vardera anslutna till en ingång hos en jämförare 208, vars utgång är ansluten till ingången hos en flank-triggad vippa 209. Den flank- triggade vippans utgång är dels anordnad att styra tvålägesströmställaren 23 och dels ansluten till ingången hos en fórdröjningskrets 211 vars utgång är ansluten till punkten 214.
Styringångarna 216 och 221 hos detektorkretsarna 200 och 205 är anslutna till den utgång hos omkopplingsspänningskällan 40 där klocksignalen G2 upp- träder. Styringångarna 215 och 220 hos detektorkretsarna 200 och 205 är an- slutna till den utgång hos omkopplingsspänningskällan 40 där klocksignalen G1 uppträder. Styringången 217 hos sampling-hållkretsen 201 och styrin- gången 222 hos sampling-hållkretsen 207 är anslutna till den utgång hos omkopp- lingsspänningskällan 41 där klocksignalen med fasen 0 uppträder. Sampling- hållkretsens 202 styringång 218 och sampling-hållkretsens 206 styringång 223 är anslutna till den utgång hos omkopplingsspänníngskällan 41 där klocksignalen med fasen øx uppträder. Den flank-triggade vippans 204 ingång 219 och styr~ ingången 224 hos den flank-triggande vippan 209 är anslutna till den utgång av omkopplingsspänningskällan 141 där klocksignalen upptråder uppträder. Halve ledarskiktet 31 är vidare försett med isolerande diffusionsområden 32, 33, 34 och 35 på det sätt som framgår av ritningen. Dessutom finns två ingångs- diffusionsområden 13 och 13' i halvledarskiktet 31 vilka områden vart och ett är anslutet till ingångarna R och A hos laddningsöverföringsanordningen.
För detektorerna 200 och 205 kan kretsar som är kända från literaturen användas. Exempelvis kan en detektor av s.k. "floating-gate"-typ användas på det sätt som är beskrivet i "Digest of Technical Papers" of the International Solid-State Circuits Conference, February 1976, sid. 194 och 195. Samma slags detektor är också beskriven i "Charge Transfer Devices", supplement 8, Advances in Electronic and Electron Physics, publicerad av Academic Press, New York, sid 53, fig 3 14c, sid 288, fig 6.15, o.s.v.. Därutöver kan man använda en detektor av den typ som ingår i ett avkänningsdiffusionsområde, exempelvis enligt vad som är beskrivet i "Digest of Technical Papers" of the International Solid- State Circuits Conference, February 1974, sid. 156 och 157. Därutöver kan man använda en strömdetekterande typ såsom exempelvis beskrivs i "Transactions on Electron Devices", volym ED23, nr. 2, sid. 265 och framåt. 7810569-9 13 För sampling-hållkretsarna 201, 202, 206 och 207 kan man exempelvis använda kretsar av den typ som är beskrivna i "IEEE Journal of Solid-State Circuits", volym Sc12, nr. 3, June 1977, sid. 233, fig 4 och 5. Som jämförare kan man exempelvis utnyttja en krets av fabrikat Signetics typ LM311 såsom är beskrivet i datahandboken "Signets Integrated Circuits" , 1976, i kapitlet "Ana10g", sia 192 och 195.
Som flank-triggad vippa kan man exempelvis använda en krets av fabrikat Philips typ HEF4013B såsom är beskrivet i datahandboken "Digital Integrated Circuits", “LOCMOS", Sc6, 10-77, del 6, October 1977.
Arbetssättet för laddningsäverföringsanordningen i fig 6 kommer nu att beskrivas under hänvisning till tidsdiagrammet i fig 7. Ingångsdiffusionsområ- det 13' tillföres en analog signal A medan en referenssignal tillföres ingångs- diffusionsomrâdet 13. Det antages nu att i ett visst ögonblick och med hjälp av nämnda diffusionsområden motsvarande laddningspaket A(n) och R(n) tillföras laddningsöverföringsanordningen under styrning genom de respektive signalerna 0 och QX. Efter injicering vid ingången hos anordningen blir laddnings- paketet R(n) uppdelad i två delpaket av kanalisolatorn 33. Delpaketet ovanför kanalisolatorn 33 i fig 6 fortsätter sin väg igenom laddningsöverföringsanord- ningen och uppdelas sedan återigen av kanalisolatorn 34, o.s.v.. Delpaketet un- der kanalisolatorn 33 (se fig 6) ankommer i den undre kanalen och vid tidpunk- ten to är den belägen under styrelektroden 100 och detekteras då av detektorn 200. Signalen på utgången av detektorn samplas genom sampling-hållkretsen 201 och hålles från tidpunkten t'0. Med hjälp av detektorkretsen 200 och i be- roende av styringången 216 hos detektorkretsen bringas styrelektroden till en spänningsnivå vid tidpunkten t"O som är lika med spänningen på ingången 215 hos detektorkretsen 200. Vid tidpunkten t1 är laddningsbunten A(n), som tidi- gare injicerats i laddningsöverföringsanordningen med hjälp av ingångsdiffu- sionsområdet 13', belägen under styrelektroden 100 och detekteras med hjälp av detektorn 200. Signalen på utgången av detektorn 200 samplas genom sampling- hållkretsen 202 vid tidpunkten t1 och hâlles från tidpunkten t'1. Vid tid- punkten t"1 bringas styrelektroden till en spänningsnivå som är lika med spänningen på ingången 215 till detektorkretsen 200 i beroende av styringången 216 hos detektorkretsen 200. Signalvärdena på utgängarna av de två samplinga- hållkretsarna 201 och 202 jämföras nu med varandra i jämföraren 203. Om ladd- ningspaketet A(n) 1/2R(n) så uppträder en logisk 1 på jämförarens utgång och om laddningspaketet A(n) är mindre än laddningspaketet 1/2R(n) så uppträder en logisk 0 på utgången av jämföraren 203. Denna utsignal definierar värdet på den första biten. 7810569-9* 14 Vid tidpunkten t2 övertages värdet av logiksignalen på utgången av jäm- föraren 203 av den flank-triggade vippan 204 på den positiva flanken av styr- signalen. Den flank-triggade víppan 204 överför detta värde av logiksignalen till en fördröjningskrets 210, vilken tillsammans med den efterföljande för- dröjningskretsen 212 tillser att den från utgången av den flank-triggade vippan 204 avgivna logiksignalen uppträder i punkten 213 om logiksignalen som levere- ras av den flank-triggade vippan 209, vilken signal även denna tillhör ladd- níngspaketet A(n), uppträder i punkten 214. Dessutom utnyttjas logikutsignalen från den flanktriggade vippan 204 för styrning av tvålägesströmställaren 20. Om utsignalen från den flank-tríggade vippan 204 är en logisk 1 så förbindes kon- takten.20 med kontakten 21. Om utsignalen från den flanktriggade vippan 204 är en logisk O så förbindes kontakten 20 med kontakten 22. På ritningarna i dia- grammet i fig 2 har antagits att laddningspaketet A(n) är mindre än laddnings- paketet 1/2R(n). vid tidpunkten a), blockeras ett laddningspaket 1/4R(n)av styrelektroden 103 eftersom den gemensamma kontakten i tvålägesströmställaren 20 är förbunden med kontakten 22. Inte förrän vid tidpunkten t4 kan nämnda laddningspaket passera under styrelektroden,103 för att överföras vidare genom laddningsöverföringsanordningen. Under styrelektroden som ansluter till styr- elektroden 103 sammanstrålar laddningspaketen A(n) och 1/4R(n) och adderas.
Referensladdningsbunten 1/2R(n) är belägen under styrelektroden 101 vid tid- punkten ts och detekteras med hjälp av detektorn 205. Signalen på utgången av detektorn 205 samplas genom samplinghållkretsen 207 i beroende av insignalen 222 och hålles från tidpunkten t'6. Vid tidpunkten t"6 hríngas styrelek- roden 101, i beroende av styrsignalen 221 till detektorkretsen 205, till en ;pänningsnivå som.är lika med spänningen på ingången 202 till detektorn 205.
Vid tidpunkten t7 anländer laddningspaketen av storleken 1/4R(n) + A(n) under styrelektroden 101 och detekteras då av detektorn 205. Signalen som upp- träder på utgången av detektorn 205 samplas genom sampling-hållkretsen 206 i beroende av insignalen 223 och hålles från tidpunkten t'7. Vid tidpunkten t"7 bringas styrelektroden 101 till en spänningsnivå lika med spänningen på ingången 220 till detektorn 205 i beroende av styrinsignalen 221 till detektor- kretsen 205. I jämföraren 208 jämföras signalvärdena som uppträder på de två ingångarna. Om laddningspaketet 1/4R(n) + A(n) är större än referensladdnings- paketet 1/2R(n) så uppträder en logisk 1 på utgången av jämföraren, och om 1addningspaketet1/4R(n) + A(n) är mindre än referensladdningspaketet så upp- träder en logisk O på utgången av jämföraren 208. Vid tidpunkten ts övertas 7810569-9 15 värdet av logiksignalen som uppträder på jämförarens 208 utgång av den flank- triggade vippen 209 vid den positiva flanken av styrsignalen. Den flank-trig- gade vippan 209 överför värdet av nämnda logiksignal, som representerar den andra biten, till fördröjningskretsen 211. Dessutom utnyttjas logikutsignalen från den flank-triggade vippan 209 för att styra tvålägesströmställaren 23. Om utsignalen från den flank-triggade vippan 209 är en logisk 1 så förbindes den gemensamma kontakten i tvålägesströmställaren 23 med kontakten 24. Om utsigna- len från den flank-triggade vippen 209 är en logisk O, så förbindes den gemen- samma kontakten i tvålägesströmställaren 23 med kontakten 25.
På ritningarna fram till diagrammet i fig 7 har antagits att laddnings- paketet A(n) + 1/4R(n) är större än referensladdningspaketet 1/2R(n). Vid tid- punkten tg är laddningspaketet 1/8R(n) belägen under styrelektroden 105 och därefter anländer den vid tidpunkten t1o under den anslutande styrelektroden samtidigt med referensladdningspaketet /2R(n). Dessa två laddningspaket adderas och ger upphov till paketet 5/8R(n).
Daddningsöverföringsanordningen kan utvidgas ytterligare på liknande sätt som beskrivits ovan för de två första sektionerna. Följande ekvationssamband kommer då att gälla Mn) + 1/4 R(n)>< 5/8 fun) (6) I ovanstående beskrivning har vi följt ett laddningspaket A(n) av ínsignalen A och det tillhörande referensladdningspaketet R(n). Emellertid injiceras ladd- ningspaket kontinuerligt vid ingången av laddningsöverföringsanordningen under styrning från omkopplingssignaler G och øx, se fig 7. Sålunda kommer de- tektorn 220_efter att ha detekterat paketen 1/2 R(n) och A(n), att i tur och ordning detektera paketen 1/2 R(n&1) och A(n#1), etc.. I diagrammen i fig 7 har antagits följande 1/2 R(n-1) < A(n-1) < 1/2 n(n-1) + 1/4 aha-O 1/2 R(n+1) < A(n+1) < 1/2 Mn) + 1/4 R(n+1) (7) I exemplet på laddningsöverföringsanordningen i fig 6 visas en tänkbar integreringsmetod. Denna är återigen visad schematiskt i fig 8a. Hänvisnings- beteckningarna i denna figur överensstämmer med hänvisningsbeteckningarna i utföringsexemplet i fig 6. Emellertid är även andra integrationsmetoder möj- liga. I fig Bb, 80 och Sd är tre tänkbara integrationsmetoder visade. I exemp- let i fig 8b har avståndet mellan de isolerande diffusionsområdena, vilka fun- 7810569-9 16 gerar som uppdelare, ökats. Detta har dels den fördelen att det ger flera möj- ligheter till lokalisering av blockeringselektroderna i laddningsöverförings- anordningens längdriktning och dels att blockeringselektrodens inverkan på uppdelningen minskas. Exemplet i fig 8c har den fördelen att potentialväggarna för uppdelaren samtliga kan fyllas till väsentligen samma nivå. Detta innebär att fel i potentialväggarna till följd av exempelvis tröskeldifferenser ned- bringas. Emellertid kan lateral laddningsöverföring aldrig uppstå, varigenom överföringshastigheten för laddningsöverföringsanordningen kan förbättras. I exemplet i fig 8d hålles laddningspaketen isolerade, varigenom de kan återan- vändas vid utgången av laddningsöverföríngsanordningen. Sålunda kan ett val göras utgående från den kvantiserade signalen och/eller den analoga signalen.
I utföringsexemplet i fig 6 detekteras referensladdningen och signalladd- ningen av samma avkänningselektrod. Om det i stället är möjligt att detektera de två laddningsbuntarna med hjälp av olika avkänningselement så kan de visade sampling-hållkretsarna utelämnas. Dessutom framhållas att kanalisoleringen kan realiseras även på annat sätt än det visade och exempelvis genom utnyttjande av jonimplantation eller oxidförändringar. Vidare kan både poly- och aluminium- elektroder utnyttjas för styrelektroderna.
Laddningsöverföringsanordningarna i utföringsexemplet är av den typ som beskrivits i den holländska patentansökningen 7.144.770. Det inses att åtgär- derna enligt uppfinningen ävan kan tillämpas på andra laddningsöverföringsan- ordningar, exempelvis av det slag som är beskrivet i den holländska patentan- sökningen 6.805.705 samt i "Electronics", June 21, 1971, sid. 50-59.
Laddningsöverföringsanordningen kan även användas som en multiplicerande analog-digitalomvandlare. Dessutom kan, om noggrann uppdelning krävs, styrelek- _ troden ovanför början av kanalisolatorn dimensioneras på annat sätt och exem- pelvis breddas. Dessutom kan den analoga signalen också kodas på annat sätt med hjälp av 1addningsöverföringsanordningen, t.ex. med hjälp av den s.k. Cray-ko- den. För detta ändamål kan inverterare anordnas efter jämförarna, varvid styr- ingången hos en dylik inverterare är ansluten till utgången av den föregående triggningskretsen, som kan aktivera eller inaktivera inverteraren.

Claims (2)

1. ? 7810559-9 Patentkrav 1. Laddningsöverföringsanordning innefattande ett halvledarskikt (31) av en ledningsförmågetyp, medel (13, 50) för att möjliggöra lokal införing av infor- mation i form av laddningspaket i halvledarskiktet, läsorgan (14) för att möj- liggöra läsning av information på annat ställe i skiktet, samt styrelektroder (1-9) på åtminstone ena sidan av skiktet, vilka styrelektroder är anslutna till klocklinjer, varvid två intilliggande elektroder är anslutna till skillda klocklinjer, vilka klocklinjer är anslutningsbara till en klockpulsgenerator (40) för avgivande av flerafasiga klocksignaler (01-ø4), medelst vilka elektriska fält alstras kapacitivt i halvledarskiktet, med vilka fält ladd- ningspaket kan överföras till läsorgan längs en kanal i skiktet parallellt med skiktet, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone mellan en av styrelektro- derna (8) eller del därav och den tillhörande klocklinjen finns omkopplingsor- gan (20) för att möjliggöra tillföring av en spänning som vid en tidpunkt är lika med ett fasvärde av den klocksignal som tillsammans med klockspänningarna på intilliggande styrelektroder ombesörjer överföringen av ett laddningspaket i kanalen under styrelektroden (8) och vid en annan tidpunkt är lika med en blockeringspänning (-E) som förhindrar överföring av ett laddningspaket i kan- alen under styrelektroden.
2. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k~ n a d av att nämnda omkopplingsorgan (20) bildas av en tvålägesströmställare med en gemensam kontakt (20) ansluten till nämnda ena styrelektrod(8), med en kontakt (22) som är ansluten till en kläma för tillföring av en blockerings- stämning och med en ytterligare kontakt (21) ansluten till en klocksignalledare till vilken nämnda ena styrelektrod skulle varit ansluten om tvålägesströmstäl- laren var utelämnad. 5. _ Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en styrelektrod är uppdelad i två eller flera delar (8, 88) tvärs laddningsöverföringsriktningen. 4. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a d av att den innefattar medel (12) för uppdelning av överföringskanalen i 7810569-9 3 pg lika många kanalsektioner som delarna i vilka nämnda ena styrelektrod är uppde- lad, varvid varje del av styrelektroden fungerar som en styrelektrod för den underliggande-kanalsektionen. 5. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda medel för uppdelning av överföringskanalen innefattar iso- lerande diffusionsområden (12), vilka vart och ett är beläget under ytområdet mellan två intilliggande delar av den uppdelade styrelektroden, varvid var och en av nämnda delar är anordnad att delvis överlappa det tillhörande isolerande diffusionsområdet, och att de isolerande diffusionsområdena är anordnade med utsträckning väsentligen i laddningsöverföringsriktningen. 6. Laddningöverföringsanordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone ett avkänningselement (100, 101) är _ anordnat framför blockeringselektroden (102, 104) och att tillhöra samma kanal som blockeringselektroden, varvid avkänningselementet är anslutet till en detektor (200, 205), som direkt eller indirekt är ansluten till en jämförare (203, 208) för jämförelse av storleken av signalen på detektorns utgång med en referenssignal, varvid jämförarens utsignal är tillförd en styringång hos nämn- da omkopplingsorgan (20, 23) antingen direkt eller via fördröjningselement (210, 211). 7. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k- n a d av att två ingångsdiffusionsområden (13, 13') är anordnade på ingången till laddningsöverföringsanordningen och isolerade genom ett isolerande diffu- sionsområde, varvid en referenssignal (R) tillföres det ena ingångsdiffusions- området och signalen (A) som skall behandlas tillföres det andra ingångsdiffu- sionsområdet, varigenom referensladdningspaket och signalladdningspaket bildas i laddningsöverföringsanordningen, och att i kanalen där referensladdningspake- ten överföras är anordnat ett andra isolerande diffusionsområde (33) för upp- delning av referensladdningspaketet, varvid det andra isolerande diffusionsom- rådet är anordnat med utsträckning åtminstone fram till blockeringselektroden (102), medan ett och samma avkänningselement (100) utnyttjas för att i tur och ordning avkänna referenssignalen och signalen som skall behandlas. If! 7810569-9 B. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k - n a d av att ett av referensladdningspaketen som uppdelats genom det andra isolerande diffusíonsomrâdet (33) uppdelas än en gång genom ett ytterligare isolerande diffusionsområde (34), vilket är anordnat med utsträckning förbi ett andra avkänningselement (101) och fram till en andra blockeringeelektrod (104). 9. Laddningsöverföringsanordning enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k- n a d av att styringångarna hos omkopplíngsorganen (20, 23) som förenade med den ena blockeringselektroden (102) och med den andra blockeringselektroden (104) var och en anslutna till en utgång hos 1addningsöverföríngsanordningen (213, 214) via en föraröjningskrets (210, 212).
SE7810569A 1977-10-13 1978-10-10 Laddningsoverforingsanordning bl a innefattande en omkopplingsbar blockeringselektrod for att blockera den underliggande laddningen under en eller flera klockperioder SE438931B (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NLAANVRAGE7711228,A NL186666C (nl) 1977-10-13 1977-10-13 Ladingsoverdrachtinrichting.
NLAANVRAGE7801242,A NL186788C (nl) 1977-10-13 1978-02-03 Ladingsoverdrachtsinrichting.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7810569L SE7810569L (sv) 1979-04-14
SE438931B true SE438931B (sv) 1985-05-13

Family

ID=26645353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7810569A SE438931B (sv) 1977-10-13 1978-10-10 Laddningsoverforingsanordning bl a innefattande en omkopplingsbar blockeringselektrod for att blockera den underliggande laddningen under en eller flera klockperioder

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4266146A (sv)
JP (1) JPS5465465A (sv)
BE (1) BE871174A (sv)
CA (1) CA1135858A (sv)
DE (1) DE2844248C3 (sv)
ES (1) ES474113A1 (sv)
FR (1) FR2406288A1 (sv)
GB (1) GB2005948B (sv)
IT (1) IT1099379B (sv)
NL (2) NL186666C (sv)
SE (1) SE438931B (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55164937U (sv) * 1979-05-17 1980-11-27
DE2936682A1 (de) * 1979-09-11 1981-09-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Eingangsstufe fuer eine monolitisch integrierte ladungsverschiebeanordnung
DE3019437C2 (de) * 1980-05-21 1985-08-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Aus mehreren CTD-Elementen bestehende CTD-Leitung
JPS62230053A (ja) * 1986-03-31 1987-10-08 Toshiba Corp 電荷転送装置
JPS6316670A (ja) * 1986-07-09 1988-01-23 Fuji Photo Film Co Ltd 電荷結合素子を用いた遅延素子
NL8701030A (nl) * 1987-05-01 1988-12-01 Philips Nv Ladingsgekoppelde inrichting.
US5653153A (en) * 1996-02-09 1997-08-05 Greenwald; Christopher L. On-vehicle brake lathe and alignment device therefor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3919468A (en) * 1972-11-27 1975-11-11 Rca Corp Charge transfer circuits
US3876952A (en) * 1973-05-02 1975-04-08 Rca Corp Signal processing circuits for charge-transfer, image-sensing arrays
US3913077A (en) * 1974-04-17 1975-10-14 Hughes Aircraft Co Serial-parallel-serial ccd memory with interlaced storage
CA1023050A (en) * 1974-05-16 1977-12-20 Western Electric Company, Incorporated Charge transfer delay line filters
US3931463A (en) * 1974-07-23 1976-01-06 Rca Corporation Scene brightness compensation system with charge transfer imager
US4031315A (en) * 1974-09-27 1977-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Solid body image sensor having charge coupled semiconductor charge shift elements and method of operation
FR2349236A1 (fr) * 1976-04-23 1977-11-18 Thomson Csf Etage d'entree pour filtre passe-bas a transfert de charges et filtre passe-bas comportant un tel etage d'entree

Also Published As

Publication number Publication date
BE871174A (fr) 1979-04-11
CA1135858A (en) 1982-11-16
DE2844248B2 (sv) 1980-05-14
FR2406288B1 (sv) 1983-01-07
JPS5465465A (en) 1979-05-26
FR2406288A1 (fr) 1979-05-11
GB2005948A (en) 1979-04-25
IT7828601A0 (it) 1978-10-10
IT1099379B (it) 1985-09-18
DE2844248A1 (de) 1979-04-19
NL186666C (nl) 1992-03-16
JPS5533188B2 (sv) 1980-08-29
NL186788C (nl) 1991-02-18
SE7810569L (sv) 1979-04-14
NL186666B (nl) 1990-08-16
GB2005948B (en) 1982-03-31
ES474113A1 (es) 1979-05-01
US4266146A (en) 1981-05-05
NL7801242A (nl) 1979-08-07
DE2844248C3 (de) 1981-02-05
NL7711228A (nl) 1979-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3999082A (en) Charge coupled amplifier
US3877056A (en) Charge transfer device signal processing system
US4041298A (en) Floating clock sensor for buffered, independent, non-destructive readout of charge transfer devices
EP0111868A2 (en) A memory system for storing analog information
US4156818A (en) Operating circuitry for semiconductor charge coupled devices
EP0021142B1 (en) A pipelined analog-to-digital conversion system
US4104543A (en) Multichannel CCD signal subtraction system
IL46895A (en) C c d memory with interlaced storage
JPS623608B2 (sv)
US4136335A (en) Semiconductor charge coupled device analog to digital converter
US4669100A (en) Charge-coupled device having a buffer electrode
SE438931B (sv) Laddningsoverforingsanordning bl a innefattande en omkopplingsbar blockeringselektrod for att blockera den underliggande laddningen under en eller flera klockperioder
EP0205203B1 (en) Charge-coupled device
US4048525A (en) Output circuit for charge transfer transversal filter
US4649554A (en) Charge transfer device having a subdivided channel output region
US4554675A (en) Charge transfer device operative at high speed
US3764824A (en) Shift register
JPH0449054B2 (sv)
EP0161023A1 (en) Charge-coupled semiconductor device with dynamic control
US4165537A (en) Analog charge transfer apparatus
US4333022A (en) Semiconductor device for digitizing an electric analog signal
US3906359A (en) Magnetic field sensing CCD device with a slower output sampling rate than the transfer rate yielding an integration
GB1561628A (en) Arrangements
US4821036A (en) Method of and apparatus for producing a digital indication of the time-integral of an electric current
US4350902A (en) Input stage for a monolithically integrated charge transfer device which generates two complementary charge packets

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7810569-9

Effective date: 19920510

Format of ref document f/p: F