DE3016107C2 - Ladeverschiebeschaltung - Google Patents
LadeverschiebeschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ladungsverschiebeschaltung mit einem Ladungsverschiebekanal mit zwei
Ausgängen, mit zwei Ausgangsdetektoren, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Ausgang verbunden sind und
Ausgangsslgnalladungspakete Im Ladungsverschiebekanal feststellen sowie aus den Ausgangssignalladungspaketen
entsprechende Ausgangsspannungen erzeugen, und mit einer Vergleichseinheit, die mit dem zweiten
Ausgangsdetektor verbunden Ist.
Ein Transversalfilter komoakter Konstruktion für die
Analogsignalverarbeitung kann durch Ausnutzung der Verzögerungs-, Additions- Substraktions- und Multiplikationsfunktionen
eines Ladungsverschiebeelements (CCD-Vorrichtung) realisiert werden. Ein solches Filter
ist in der US-PS 40 80 581 beschrieben. Beim eingangsbewerteten Transversalfilter gemäß dieser US-PS wird ein
analoges Eingangssignal mit bewerteten Signalen multipliziert, bewertete Signalladungspakete werden in die
betreffenden Stufen eines Ladungsverschiebekaivls oder
-register injiziert, und jedes dieser Pakete wird fortlaufend zu einer Endstufe übertragen oder verschoben,
während es zu einem verzögerten Signalladungspaket von der vorhergehenden Stufe hinzuaddiert wird.
Aufgrund der Addition der Ladungspakete vergrößert sich die Größe der verschobenen Signalladung allmählich
bei ihrer Bewegung von der ersten zur letzten Stufe. Zur Gewährleistung einer genauen Analogsignalverarbeitung
muß auch dann, wenn die Größe der Signalladung infolge der Addition der Signalladungspakete zunimmt,
die Größe der von einer Stufe zu einer anderen verschobenen Signalladung innerhalb eines linearen Teils eines
dynamischen Bereichs des Ladungsverschieberegisters liegen. Mit anderen Worten: auch wenn die Größe der
Signalladung aufgrund der Addition zunimmt, darf die Größe der Ladung nicht die maximale Größe der Signalladung
übersteigen, die in jeder Stufe gespeichert werden kann. Die maxlmale£}röße der in jeder Stufe speicherbaren
Signalladung hängt von der Fläche einer Potentialsenke und ihrer Kapazität ab.
Die DE-OS 29 33 440 beschreibt ein Transversalfilter,
das eine positive oder negative Bewertung eines Analogsignals zur Erzielung eines gewünschten Frequenzgangs
durchzuführen vermag. Die positive Bewertung des Signals geschieht durch Injizieren eines bewerteten
Signalladungspaketes in eine Stufe eines Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Registers. Andererseits erfolgt die
negative Bewertung des Signals durch Abstoßen eines bewerteten Signalladungspakets von einer Stufe. Mit
anderen Worten: die negative Bewertung geschieht durch Substraktion der Signalladung, mit dem Ergebnis, daß
die Größe der von einer Stufe zu einer anderen übertragenen Signalladung Im CCD-Register abnimmt. Zur
Sicherstellung einer genauen Analogsignalverarbeitung muß auch dann, wenn sich die Größe der Signalladung
aufgrund der Substraktion verkleinert, die Größe der von der einen Stufe zu einer anderen übertragenen Signalladung
Innerhalb des dynamischen Bereichs des CCD-Registers liegen. Dies bedeutet, daß die Mindestgröße der
Ladung in jeder Stufe größer sein muß als die Mlndestgröße
der übertrag- oder verschiebbaren Signalladung. Ein übliches CCD-Reglster arbeitet Innerhalb des dynamischen
Bereichs, wobei die Größe der in das Register Injizierten und von der einen Stufe zu anderen übertragenen
Signalladung der Amplitude eines abgegriffenen Analogsignals proportional Ist.
Das Transversalfilter, das eine Vielfalt von Anwendungsbereichen
in der Analogsignalverarbeitung findet, kann In einem Geistersignalunterdrücker zur Beseitigung
eines Gelster(blld)slgnals in einem Fernseh-Empfangssignal benutzt werden (vgl. US-PS 41 27 874). Ein solcher
Geistersignalunterdrücker besteht aus einem Geistersignaldetektor, welcher ein im Videosignal enthaltenes
Geistersignal feststellt und mehrere Bewertungssignale formt, einem Transversalfilter, welches das Videosignal
und die Bewertungssignale abnimmt und ein Pseudogelstersignal
formt, sowie einer Subtrahierstufe, welche das Videosignal und das Pseudogelstersignal subtraktiv
kombiniert und dadurch das Geistersignal aus dem
Videosignal entfernt. Bei Verwendung des Transversal-Filters
bei einem solchen Geistersignalunterdrücker kann :s vorkommen, daß die Größe der durch die betreffenden
Stufen des CC-Registers verschobenen Signalladung aufgrund der Additions- oder Subtraktionsfunktion des
Transversalfllters außerhalb des linearen Bereichs zu liegen kommt, wenn der Pegel des Geistersignals oder
von Störsignalen im Videosignal ziemlich groß ist. In einem solchen FaU ist eine einwandfreie Arbeitsweise des
Geisterbildunterdrückers nicht mehr möglich, so daß die Güte eines auf der Bildröhre wiedergegebenen Bilds stärker
beeinträchtigt wird als ohne Geistersignalunterdrücker.
Aus der US-PS 39 25 806 ist ein Übertragungsfilter mit einer Ladungsverschiebeschaltung bekannt, die einen is
Ladungsverschiebekanal mit zwei Ausgängen, an die jeweils ein Ausgangsdetektor angeschlossen ist, aufweist.
Diese Ausgangsdetektoren sind mit einem Differenzverstärker verbunden, dem wiederum ein Detektor nachgeschaltet
ist. Es soll hierdurch eine Ladungsverschiebeschaltung geschaffen werden, bei der die Signalverzerrung
möglichst gering ist, die durch unvollständige Übertragung
elektrischer Ladungen hervorgerufen wird. Hierzu werden die Ausgangssignale von der letzten und
vorletzten Hilfsstufe des Ladungsverschiebekarials dem
Differenzverstärker zugeführt, um so korrigierte Ausgangssignale zu erhalten, da der Differenzverstärker
den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der beiden genannten Stufen erfaßt. Es werden somit zwei
verschiedene, im Ladungsverschiebekanal hintereinander auftretende Ausgangssignale abgegriffen und in dem
Differenzverstärker verarbeitet. Die genannte Druckschrift beschäftigt sich somit nicht mit dem Problem der
Verschiebung von Ladungen außerhalb des dynamischen Bereiches.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, bei einer Ladungsverschiebeschaltung
der eingangs genannten Art die Verarbeitung des Analogsignals zu beenden, wenn der
lineare Bereich der Ladungsverschiebeschaltung verlassen
wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Ausgänge durch eine Verzweigung des
Ladungsverschiebekanals gebildet sind, daß die Vergleichseinheit außerdem mit einem ersten und einem
zweiten, elt.-e erste bzw. eine zweite Bezugsspannung
liefernden Bezugsspannungsgenerator verbunden ist, und daß die Vergleichseinheit außerdem die den abgegriffenen
Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannung des zweiten Ausgangsdetektors mit
der ersten und der zweiten Bezugsspannung vergleicht und dabei feststellt, ob eine durch den Ladungsverschiebekanal
übertragene Signalladung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs Hegt oder nicht. Vorteilhaften Ausgestaltungen
dieser Ladungsverschiebeschaltung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erste Bezugsspannung wird mit einer Größe entsprechend einer etwas kleineren Größe der Ladung als
die gewählt, welche jede Potentialsenke im Ladungsverschiebekanal vollständig ausfüllt. Die zweite Bezugsspannung
wird mit einer Größe gewählt, welche der Ladungsgröße entspricht, die eben für die Verschiebung oder
Übertragung der Ladung ausreicht.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Flg. 1 ein Blockschaltbild einer LadungsverschlebeschaltunR
mit Merkmalen nach der Erfindung.
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Ladungsverschiebekennljnie
eines bei der Schaltung gemäß Fig. 1 verwendeten Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Registers,
F i g. 3 ein Schaltbild einer praktischen Anordnung der Ladungsverschiebeschaltung gemäß der Erfindung.
F ί g. 4 und 5 in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische
Schnittansichten des Bezugssignalgenerators längs der Linien A-A' und B-B' in Fig. 3 und
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Geistersignalunterdrückerschaltung,
auf welche die erfindungsgemäße Ladungsverschiebeschaltung angewandt ist.
Fig. 1 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau einer Ladungsverschiebeschaltung gemäß der Erfindung,
bei welcher zur Vereinfachung der Beschreibung ein übliches Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Register oder ein
Ladungsverschiebekanal verwendet wird.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 greift ein Ladungsinjektor
1 ein durch eine Gleichspannung vorgespanntes analoges Eingangssignal Vl ab und injiziert ein dem abgetasteten
oder abgegriffenen analogen Eingangssignal proportionales Signalladungspaket in dy erste Stufe eines
CCD-Registers 2. Die injizierten SignaL'sdungspakete
werden in bekannter Weise fortlaufend von der ersten Stufe des Registers 2 zu seiner letzten Stufe verschoben.
Das CCD-Register 2 ist mit zwei verzweigten Ausgängen 2a und 2s ausgelegt. Somit werden die durch das Register
2 verschobenen Signalladungspakete verzweigt und durch Ausgangsspannungs-Detektoren la und 3b als
Ausgangsspannungen Vn und Vn festgestellt. Die.
Ausgangsspannung Vn vom Detektor 3a wird durch
einen Verstärker 4 verstärkt und als Ausgangssignal benutzt. Die Ausgangsspannung vom Detektor 3b wird
an einen nicht-invertierenden Eingang eines Spannungsverglelchers 5 und an einen invertierenden Eingang eines
Spannungsvergleichers 6 angelegt. Eine von einem Bezugsspannungsgenerator 7 erzeugte Bezugsspannung
Vn wird dem invertierenden Eingang des Vergieichers 5
aufgeprägt, während eine Bezugsspannung VFA von einem
Bezugsspannungsgenerator 8 an den nicht-invertierenden Eingang des Vergieichers 6 angelegt wird. Die
Ausgänge der Vergleicher 5 und 6 sind mit einem ODER-Glied 9 verbunden.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Ladungsverschlebe-Kennlinie des CCD-Registers
2 mit einem p-Typ-Halbleitersubstrat, wobei diese Kennlinie
durch die Eingangssignalspannung VI und die an den Ausgängen abgegriffenen Ausgangsspannungen VFI,
Vn bestimmt wird. Gemäß Fig. 2 bleibt In einem
Bereich .4, in welchem ein Potential des Eingangssignals Vl in Form einer Überlagerung eines Analogsignals und
einer Glelchspanncng (+4V) vorliegt, die vom
Ausgangsspannungs-Detektor ermittelte Ausgangsspan nung unabhängig von einer Änderung der Eingangsspannung
y'l fest auf+ 14 V. In einem Bereich B, in welchem
das Eingangssignal Vl gleich +5 V oder größer ist, behält die vom Detektor festgestellte Ausgangsspanuung eine
feste Spannung von +16 V bei. Innerhalb eines dynamischen Bereichs, in welchem das Eingangssignal Vl von
+3 V bis +5 V reicht. Hegt der Ausgangsspannungsbereich
zwischen + 14 V und +16 V. Mit anderen Worten: in einem Bereich C ist die gemessene Ausgangsspannung
einem augenblicklichen Potential des Eingangssignal proportional. Die Ladungsverschiebekennlinie wird
anhand der Größe der Signalladung erläutert, die in das CCD-Reglster 2 Inj.jiert und durch dieses hindurch
verschoben wird. Im Bereich A, In welchem das Eingangsslgnalpotentia! unter +3 V liegt, wird In das
Register eine LadungsgröRe Injiziert, die zur Sättigung
der jeweiligen Potentialsenken im Register 2 ausreicht. Im Bereich B, In welchem das Eingangssignalpotential
über +5 V liegt, wird dem CCD-Reglster 2 eine für die
Übertragung bzw. Verschiebung unzureichende Ladungsgröße aufgedrückt. Im Bereich C, in welchem
das Elngangsslgnalpotentlal zwischen +3 V und +5 V liegt, wird In das Register 2 eine Signalladungsgröße injiziert,
die dem Elngangssignalpotential proportional Ist.
Die Bezugsspannungsgeneratoren 7 und 8 sind auf demselben Halbleitersubstrat wie das CCD-Register 2
ausgebildet. Der Bezugsspannungsgenerator 7 ist so ausgelegt, daß er eine Spannung von z. B. +15,5 V, die
etwas unter der Ausgangsspannung (+16 V) im Bereich B der Ladungsverschlebe-Kennllnie liegt, bzw. eine Spannung
entsprechend der Mindestgröße der Signalladung liefert, die von der ersten Stufe des CCD-Reglsters 2 zu
dessen letzter Stufe verschoben werden kann. Der Bezugsspannungsgenerator 8 erzeugt auslegungsgemäß
eine Spannung vom z. B. +14,5 V, die geringfügig höher
ist als die Ausgangsspannung (+14 V) Im Bereich Λ, d. h.
eine Spannung entsprechend einer Ladungsgröße, die geringfügig unter der Sättigungsgröße der Ladung für
jede Potentialsenke des CCD-Reglsters 2 liegt.
Wenn bei der Schaltung gemäß Fig. 1 somit die vom
Ausgangsspannungs-Dctektor 36 festgestellte Ausgangsspannung Vn niedriger Ist als die Spannung VFA
(+14.5V), liefert der Vergleicher 6 ein Ausgangssignal
mit dem logischen Pegel »I«. Wenn die Ausgangsspannung Vn höher ist als die Spannung Cn (+15.5 V). liefert
der Vergleicher 5 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel »!«. In beiden Fällen geht das Ausgangssignal Vs
des ODER-Glieds 9 auf den hohen Pegel über. Das den logischen Pegel »1« besitzende Ausgangssignal Vs des
ODER-Gliedes 9 kann zur Unterbrechung der Lieferung des Ausgangssignals Vout vom Ausgangsspannungsdetektor
3a zu seiner Nutzschaltung dann benutzt werden, wenn die Amplitude des Eingangssignals l'-au-s irgendeinem
Grund einen zweckmäßigen Bereich übersteigt. Diese Ausgestaltung läßt sich In der Weise realisieren, da
zwischen dem Detektor 3a und der Nutzschaltung ein elektronischer Schalter angeordnet wird, der durch das
Ausgangssignal mit dem logischen Pegel »1« vom ODER-Glied 9 gesperrt wird. Die Bestimmung der Größe
der durch das CCD-Register verschobenen Signalladung bzw. die Feststellung dahingehend, ob das CCD-Register
im dynamischen Bereich arbeitet oder nicht, ist nicht allgemein bei einer Ladungsverschiebeschaltung der Art
nötig, bei welcher die Signalladung nur In die erste Stufe des CCD-Registers eingegeben wird. Eine solche Bestimmung
oder Feststellung ist jedoch von besonderer Bedeutung bei einem Transversalfilter, bei dem die Signalladung
in die (einzelnen) Stufen des CCD-Registers injiziert oder eine Signalladung aus den Stufen des CCD-Registers
ausgestoßen bzw. abgeleitet wird.
Fig. 3 veranschaulicht eine praktisch anwendbare Anordnung der Ladungsverschiebeschaltung gemäß
Fi g. 1. Dabei ist eine n-Typ-Senke 20 für das CCD-Register
auf einem p-Typ-Siliciumhalbleitersubstrat geformt.
Am einen Ende der Senke 20 ist ein n*-Typ-Source Bereich 21 vorgesehen, der mit einem Taktimpuls <fo-l
(0 V bis +10 V) gespeist wird. Eine in Synchronismus mit dem Taktimpuls Φί-l in die Senke 20 injizierte Ladung
wird durch ein Eingangs-Tor 22 zu einem Speicher-Tor 23, das mit einer Gleichspannung l'c (+9V) beschickt
wird, übertragen bzw. verschoben, und die verschobene Ladung wird unter dem Speicher-Tor 23 vorübergehend
gespeichert. Da das Eingangssignal V1 an das Eingangs-Tor
22 angelegt wird, wird eine dem Eingangssignal V1
proportionale Signalladung unter dem Speicher-Tor 23 /.wlschentsespelcherl. Wenn ein Abtast-Tor 23 durch
einen Abtastimpuls osp (0 bis +4,5 V) geöffnet wird, wird
die unter dem Tor 23 zwischengespeicherte Signalladung unter eine Übcrtragungs- bzw. Verschiebeelektrode 25
verschoben, an welcher ein Verschiebeimpuls ΦΪ (0 bis
+9V) anliegt. Der Sourcebereich 21, das Eingangs-Tor
22, das Speicher-Tor 23 und das Abtast-Tor 24 bilden gemeinsam den Ladungsinjektor 1 gemäß Flg. 1. Neben
der Verschiebeelektrode 25 sind aufeinanderfolgend zwei
Verschiebeelektroden 26 und 27, an welche ein Verschiebeimpuls Φ2 angelegt wird, sowie zwei Verschiebeelektroden
28 und 29 ausgebildet, die mit einem Verschiebeimpuls Φ1 gespeist werden. Die durch den
Ladungsinjektor In das CCD-Reglster injizierten Signalladungspakete
werden unter der Steuerung der zweiphaslgen Verschiebeimpulse Φ\ und Φ2 fortlaufend unter
den Verschlebe-Gates bzw. -Elektroden 25 bis 33 verschoben.
Die Senke 20 für die Ladungsverschiebung bzw. -Übertragung ist an der Ausgangsseite mittels eines
p'-Typ-Kanal-Sperrkreises gegabelt. Die unter den
Verschiebeelektroden 25 bis 33 verschobenen Signalladungspakete werden längs der gegabelten Kanäle der
Senke 20 verzweigt. Die verzweigten Slgnalladungspakete werden an die Ausgangs-Detektoren 3a und 36 über
eine n~ -Typ-Sperrschicht angelegt, die unter einer mit
einer G'stchspannung V00 (+6 V) gespeisten Ausgangs-Gate-Elektrode
34 geformt ist. Der Ausgangsspannungs-Detektor 3a besteht aus einem In der Senke 20 geformten
erdfreien (floating) n"-Typ-Dlffusionsberelch 35, einem
n*-Typ-Drainberelch 38 und elntr Rückstell-Gate-Elektrode
37, die zwischen den Bereichen 35 und 38 ausgebildet Ist und mit einem Rückstelllmpuls 0Ri (0 bis
+16V) beschickt wird. Der Ausgangsspannungs-Detektor
3b ist mit einem erdfreien Diffusionsbereich 36 und einem Drainbereich 39 versehen, welche in der Senke 20
auf beiden Selten der Gate-Elektrode 37 geformt sind. Die Drainbereiche 38 und 39 der Detektoren 3a bzw. 3b
werden mit einer Gleichspannung VDD (+16V) beaufschlagt.
Die erdfreien Diffusionsbereiche 35 und 36 werden mit der Periode des Rückstellimpulses Φκι auf
dem Pegel VDD rückgestellt. Die Elektroden des Ladungs-Injektors
1, das Ladungsverschiebe- bzw. CCD-Register 2 und die Ausgangsspannungs-Detektoren 3a und 36
sind jeweils durch eine Polysiliclumschlcht gebildet. In der Senke 20 sind unter den schmalen Elektroden 22,
24, 26, 28, 30, 32 und 34 nach einem Ionenimplantationsvorgang Sperrschichten des n~--Typs für die
Ladungsverschiebung in einer Richtung ausgebildet.
Der erdfreie Diffusionsbereich 35 Im Ausgangsspannungs-Detektor
3a ist mit einem Verstärker 41 über einen Ausgangsverstärker 40 mit Abtast- und Haltefunktion
gekoppelt. Der erdfreie Diffusionsbereich 36 des Ausgangsspannungs-Detektors 3b ist über einen
Ausgangsverstärker 42 mit Abtast- und Haltefunktion an den nicht-invertierenden Eingang des !Comparators 43
und den invertierenden Eingang des !Comparators 44 angeschlossen.
Gemäß F i g. 3 sind Bezugsspannungsgeneratoren 45 und 46 entsprechend den Generatoren 7 und 8 in Fig. 1
vorgesehen. Beim Bezugsspannungsgenerator 45 ist ein Sourcebereich 51, an den der Impuls <fo-l angelegt wird,
in einer n~-Typ-Senke 50 auf dem p-Typ-Siliciumsubstrat
geformt. Neben dem Sourcebereich 51 sind nacheinander eine Eingangs-Gate-Elektrode 52, an welche ein noch zu
beschreibendes Rückkopplungssignal Vn angelegt wird,
eine Speicher-Gate-Elektrode 53, an welcher die Gleich-
spannung Vc anliegt, eine mit dem Abtastimpuls osp
beschickte Abtast-Gate-Elektrode 54, eine mit dem
Verschiebeimpuls Φ\ beschickte Verschiebeelektrode 55 und ein mit der Gleichspannung V^- beschicktes
Ausgangs-Tor (Gate-Elektrode) 56 ausgebildet. Wie die
Senke 20 des CCD-Registers ist auch die Senke 50 am Ausgangstell gegabelt bzw. verzweigt. In dem gemäß
Fig. 3 unteren Bereich der Senke 50 sind ein erdfreier n*-Typ-berelch 57 und ein Drainbereich 59 ausgebildet,
die auf beiden Selten einer Rückstell-Gate-Elektrode 58
angeordnet sind, an welche der Rückstelllmpuls </>„,
angelegt wird. Im oberen Ausgangsbereich eier Senke 50 sind zwei Rückstell-Gate-Elektroden 61 und 62, an
welche der Rückstelllmpuls Φ,, angelegt wird, sowie ein
erdfreier n*-Typ-Dlffuslonsberelch 60 und ein Drainbereich
63 vorgesehen, die auf beiden Selten einer Rückstell-Gate-Elektrode
63 angeordnet sind, an welche ein weiterer Rückstelllmpuls <PW2(0bls+16 V) angelegt wird.
Die Drainbereiche 59 und 64 werden mit der Gleichspannung
VDD gespeist. Dererdlreie Diffusionsbereich 57
Ist über einen Ausgangsverstärker 91 mit Abiast- und
Haltefunktion mit dem Invertierenden Eingang des Komparators 43 verbunden. Der erdfreie Dlffuslonsberelch
60 Ist mit der Eingangs-Gate-Elektrode 52 über eine Gegenkopplungsschleife mit einem durch einen
Oxydfilm gebildeten Kondensator 65 und einen invertierenden Verstärker 66 mit einem Verstärkungsgrad von 1
verbunden. An die Eingangs-Gate-Elektrode 52 wird ein Rückkopplungssignal Vn vom Invertierenden Verstärker
bzw. Umsetzer 66 angelegt.
Der Bezugsspannungsgenerator 46 ist auf dieselbe Weise ausgebildet wie der Bezugsspannungsgenerator 45,
so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Beim Bezugsspannungsgenerator 46 Ist ein erdfreier Diffusionsbereich
77 mit dem nlcht-lnvertlerenden Eingang
des Komparators 44 über einen Ausgangsverstärker 92 mit Abtast- und Haltefunktion gekoppelt. Ein Eingangs-Tor
(Gäie-EiekUöde) 72 wird mit einem Rückkoppiiingssignal
Vn von elne/n invertierenden Verstärker 86
beschickt. Bei diesen Bezugsspannungsgeneratoren 45 und 46 sind n~--Sperrschichten unter schmalen Elektroden
52, 72, 54, 74, 56, 76, 61, 81, 63 und 83 ausgebildet. Die erdfreien Diffusionsbereiche 36, 57 und 77 sind
jeweils mit gleicher Große ausgebildet.
Im folgenden ist die Arbeitswelse der Bezugsspannungsgeneratoren
45 und 46 anhand des Generators 45 erläutert. Eine Ladung einer Größe, welche der Spannung
eines Rückkopplungssignals Vn am Eingangs-Tor 52
proportional ist, wird vom Sourcebereich 51 unter die Spelcher-Gate-Elektrode 53 injiziert und unter dieser
zwischengespeichert. Wenn das Abtast-Tor 54 öffnet, wird diese Signalladung unter die Verschiebeelektrode 55
verschoben. Unter letzterer wird die Signalladung verzweigt, um über die Sperrschichten unter dem
Ausgangs-Tor 56 zu den erdfreien Diffusionsbereichen 57 und 60 geliefert zu werden. Von der diesem Diffusionsbereich
60 zugelieferten Ladung wird die Ladung einer festen Größe, die von dem Produkt des Unterschieds
zwischen den Oberflächenpotentialen des Halbleitersubstrats
unter den Rückstellelektroden 61 und 62 sowie der Fläche der Potentialsenke unter der Rückstellelektrode
62 abhängt, durch das Rückstell-Tor 63 und den Drainbereich 64 nach außen abgeleitet. Die Rückkopplungsschleife
ist in einem solchen Zustand stabilisiert, daß die Größe der in den erdfreien Diffusionsbereich
60 injizierten Ladung der aus dem Bereich 60 abgeleiteten Ladung gleich ist. Unter dieser stabilen
Bedingung setzt die zum erdfreien Diffusionsbereich 57 verschobene Ladung die Spannung dieses Bereichs 57
aui Vn.
Der Bezugsspannungsgenerator 46 Ist so angeordnet, daß die vom erdfreien Diffusionsbereich 80 abgeleitete
Ladungsgröße größer Ist als diejenige des Bezugsslgnal-
bzw. -Spannungsgenerators 45. Unter stabilen Bedingungen nimmt auch die Größe der zu den erdfreien Diffusionsbereichen
80 und 77 verschobenen Ladung zu. Im stabilen Zustand Ist daher die Spannung des erdfreien
Diffusionsbereichs 77 mit VF4 kleiner als Vn.
Die erdfreien Diffusionsbereiche 35 und 36 der Ausgangs-Detektoren 3σ und 3b (Flg. 3) brauchen nicht
unbedingt, wie dargestellt, mit derselben Größe ausgebildet zu sein. Wenn diese Bereiche gleich groß sind, gilt
Die Fig. 4 und 5 sind In vergrößertem Maßstab gehaltene
schematische Schnitte durch den Bezugsspannungsgeneraior46
längs der Linie A-A' und B-B' In Fig. 3. In den Flg. 4 und 5 sind den Teilen von Flg. 3 entsprechende
Teile mii ueiiscibcii Bczugszlffern wie dort
bezeichnet. Dabei sind zusätzlich ein p-Typ-Slllclumsubstrat
100, ein Kanal-Sperrkreis 101 des p-Typs, n~--Typ-Sperrschichten
102 bis 106 und eine Oxydschicht 107 vorgesehen. Die dargestellten Elektroden werden durch
Polyslllclumschichten gebildet. Flg. 5 veranschaulicht zusätzlich ein Schaltbild des mit dem erdfreien Dlffuslonsberelch
76 verbundenen Ausgangsverstärkers 92 mit Abtast- und Haltefunktlon. Der auf dem Halbleitersubstrat
100 Integrierte Verstärker 92 besteht aus einem Source-Folgekreis (source follower) 110 mit n-Kanal-MOS-Translstoren
111 und 112, mit einer Abtast- und
Halteschaltung 113, die einen n-Kanal-MOS-Translstor
114. an den ein Abtastimpuls Φ5Η(0 bis +16 V) angelegt
wird, und einen Kondensator 115 aufweist, sowie einem Source-Folgekreis 116 mit n-Kanal-MOS-Translstoren
117 und 118. Die restlichen Ausgangsverstärker 40, 42
und 91 sind auf ähnliche Weise ausgebildet wie der eben
beschriebene Ausgangsverstärker 92.
Flg. 6 veranschaulicht einen Geistersignalunterdrükker
gemäß der genannten US-PS 41 27 874, der ein Anwendungsbeispiel für die Ladungsverschiebeschaltung
mit Einrichtung zur Feststellung des Betrlebszustands des CCD-Reglsters gemäß der Erfindung darstellt. Bei
einem Geistersignalunterdrücker vom Rückkopplungstyp gemäß Fig. 6 wird ein Video- bzw. Fernsehsignal, das
ein Geistersignal enthalten kann, über eine Subtrahierstufe 121 an einen Video- bzw. Fernsehverstärker 120
angelegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 120 wird einer Kathodenstrahlröhre und zusätzlich einem Geistersignaldetektor
122 und einem Transversalfilter 123 zugeführt. Der Geistersignaldetektor 122 greift das
Ge'stersignal im Videosignal zur Bildung mehrerer Bewertungsspannungen V1 bis Vn ab. Wie Ir. der genannten
US-PS im einzelnen beschrieben ist. formt das Transversalfilter 123 ein praktisch dem Geistersignal im
Videosignal entsprechendes Pseudo-Geistersignal unter Heranziehung des Videosignals und der Bewertungsspannungen.
Das Pseudo-Geistersigna! wird in der Subtrahierstufe
121 subtraktiv mit dem Videosignal kombiniert, um in letzterem das Geistersignal zu unterdrücken.
Das Transversalfilter 123 ist so ausgelegt, daß es die beschriebene Einrichtung zur Feststellung des Ladungsverschiebezustands
im Transversalfilter enthält. Das Ausgangssignal Vs des ODER-Glieds 93 gemäß Fig. 3
wird zur Ansteuerung eines elektronischen Schalters 124
zwischen dem Ausgang des Transversalfilters 123 und der Subtrahierstufe 121 benutzt. Genauer gesagt: wenn
der Ladungsverschiebezustand im Transversalfilter 123
außerhalb des dynamischen Bereichs liegt, geht das Steuersignal Vs auf den hohen Zustand über, so daß der elektronische
Schalter 124 durchgeschaltet bzw. geöffnet wird. Infolgedessen wird dann das Ausgangssignal des
Transversal filters 123 nicht der Subtrahierstufe 121 5 zugeführt, während das Videosignal mit dem Geistersignal
unmittelbar an die Kathodenstrahlröhre angekoppelt wird.
Das bei der beschriebenen Ausführungsform verwendete CCD-Register des Zwelphasen-Trelber-Typs kann 10
durch ein solches des Elnphasen-, des Dreiphasen- oder des Vlerphasen-Trelber-Typs ersetzt werden. Weiterhin
kann anstelle des Ladungsverschlebe- bzw. CCD-Registers ein Eimerketten- bzw. BBD-Register verwendet
werden. 15
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Claims (3)
1. Ladungsverschiebeschahung mit einem Ladungsverschiebekanal (2) mit zwei Ausgängen (2a,
2b). mit zwei Ausgangsdetektoren (3a, 3b; 40, 42),
die mit dem ersten bzw. dem zweiten Ausgang (2a, 26) verbunden sind und Ausgangssignalladungspakete
im Ladungsverschiebekanal (2) feststellen sowie aus den Ausgangssignalladungspaketen entsprechende
Ausgangsspannungen (VFl, VF2) erzeugen, und mit einer Vergleichseinheit (5, 6; 43, 44), die mit dem
zweiten Ausgangsdetektor (3b, 42) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Ausgänge (2a, 26) durch eine Verzweigung des Ladungsverschiebekanals gebildet sind, daß die
Vergleichseinheit (5, 6; 43, 44) außerdem mit einem ersten und einem zweiten, eine erste bzw. eine zweite
Bezugsspannung (VF3. VFA) liefernden Bezugsspannungsgenerai<;r
(7, 8. 45, 46) verbunden ist und daß die Vergleichseinheit (5, 6,43, 44) außerdem die den
abgegriffenen Ausgangssignalladungspaketen entsprechende Ausgangsspannung (VFD des zweiten Ausgangsdetektors
(36, 42) mit der ersten und der zweiten Bezugsspannung (IT3. VFA) vergleicht und dabei
feststellt, ob eine durch den Ladungsverschiebekanal (2) übertragene Signalladung innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs liegt oder nicht.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Vergleichseinheit ansprechender
elektronischer Schalter (124) zur Unterbrechung der Lieferung eines Ausgangssignals (VFl)
vom ersten Ausgangsöetektor (3a) zu einer Nutzschaltung, wenn die Größe der Signalladung außerhalb
des vorgegebenen Bereichs Legt, vorgesehen ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Bezugsspannungsgenerator (45, 46) einen zweiten Ladungsverschiebekanal (50, 70)
mit drittem und viertem verzweigten Ausgang, eine Ladungsinjektoreinheit (51, 52, 53, 54; 71, 72, 73,
74), die auf eine an sie angelegte Spannung (Vl 1, (72)
hin eine der angelegten Spannung entsprechende Signalladung in den zweiten Ladungsverschiebekanal
Injiziert, MIttel (60-64; 80-84) zum Ableiten einer
vorgegebenen Größe der verschobenen Signalladung zum dritten Ausgang des zweiten Ladungsverschiebekanals,
Mittel. (65, 66; 85, 86) zum Rückkoppeln von jeweils einer Spannung entsprechend einer Menge der
zum dritten bzw. vierten Ausgang verschobenen Signalladung zur jeweiligen Ladungsinjektoreinheit
und je eine an den dritten und vierten Ausgang angeschlossene Ausgangsdetektoreinrichtung (91, 92) mit
einem mit der Vergleichseinheit verbundenen Ausgang aufweist.
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JP5233079A JPS55145367A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Standard charge level generator for charge transfer device |
JP5233879A JPS55145368A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Charge transfer device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3016107C2 true DE3016107C2 (de) | 1986-06-05 |
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