Устройство считывания фотосигнала Советский патент 1986 года по МПК H04N5/30 H03K17/78 

го

N«;

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике. Может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов. Цель изобретения - увеличение чувствительности .достигается путем снижения влияния на фотосигнал темновых фоновых сигналов помех. Для этого в устройство дополнительно введены ЩЦ1-транзиСторы 11-14, варактор 15 и разделительный конденсатор 16. Устройство содержит МДП-транзисторы 1-4, дифференциальный усипитель 5, выход 6 устройства, источник 7 постоянного напряжения, источник 8 импульсов сброса, общую шину 9, источник 10 импульсов считывания, источник 17 импульсов сброса, источник 18 импульсов смещес (Q ния. Предложенное усовершенствование устройства позволяет в 2-4 раза уве(Л личить дальность обнаружения объектов или снизить освещенность в студиях. 1 ил.

ч

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике и может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов.

Цель изобретения - увеличение чувствительности путем снижения влияния на фотосигнал темновых и фоновых сигналов - помех.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство считывания фотосигнала содержит фотодиод 1, первый 2 третий 4 МДП-транзисторы, дифференциальный усилитель 5, выход 6 которого является выходом устройства. Стоки транзисторов 2 и 3 соединены с отрицательным полюсом источника 7 постоянного напряжения, затвор транзистора 2 соединен- с источником 8 импульсов сброса, а исток - с анодом фотодиода 1, катод которого соединен с общей шиной 9, затвор транзистора 3 соединен с источником 10 импульсов считьшания фотосигнала, а исток - со стоком транзистора 4, Исток которого соедтянен с неинвертирующим входом ус1шителя 5. В устройство введены четвертый 11 - седьмой 14 М,ЦП-транзисторы, варакт.ор 15, разделительный конденсатор 16. Затвор и исток транзистора 1I соедине1й соответственно с источником 17 импульсов выборки и с анодом фотодиода 1, сток транзистора 11 соединен через варактор 15 с общей шиной 9 и через разделительный конденсатор 16 с затвором транзистора 4 и с истоком транзистора 2, затвор которого соединен с затвором транзистора 13 и с источником 18 импульсов смещения, стоки транзисторов 12 и 13 соединены с отрицательным полюсом источника 7, затвор, сток и исток транзистора 14 соединены соответственно с истоком транзистора 13, с истоком транзистора 3 и с инвертирующим входом усилителя 5. В многоэлементной системе однотипные устройства считывания фотосигналов соединены параллельно и подключены к входам одного дифференциального усилителя 5.

Устройство работает следующим образом.

. Транзисторы 2,3,11,12 и 13 действуют в ключевом режиме; включение транзистора (замыкание транзисторного ключа) осуществляется импульсом отрицательной полярности, поступающим на затвор транзистора. Транзисторы 4 и 14 действуют в режиме усиления (при включенном транзисторе 3).

В исходном состоянии транзисторы 2 и 11 включены, а транзисторы 3, 12 и 13 выключены.

Емкости фотодиода 1 и варактора 15, соединенные параллельно, заряжаются до напряжения источника 7. Далее транзистор 2 выключается, и начинается процесс накопления заряда на емкостях освещенного фотодиода 1 и варактора 15.

После окончания процесса накопления выключается транзистор 11, при этом емкость варактора 15 уменьшается, что обеспечивает усиление сигнала на варакторе. Если варактором служит емкость канал-подложка МДП-транзистора 11, то уменьшение емкости варактора 15 происходит при выключении транзистора П автоматически.

При включении транзистора 3 сигнал на варакторе 15 через разделительный конденсатор 16 и транзистор 4 поступает на неинвертируюш 1й вход выходного дшйеренциального усилителя 5. Таким образом, в первом цикле считывания в цепь истока транзисто- ра 4 поступает сигнал напряжения, которьм суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов.

После выключения транзистора 3 включаются транзисторы 12 и 13, через которые заряжаются входные емкости транзисторов 4, 14 и обкладка конденсатора 16, соединенная с затвором транзистора 4, до напряжения источника 7. Затем транзисторы 12 и 13 выключаются, и цикл накопления-считывания повторяется. 1

При этом конденсатор 16 и транзистор 12 действуют как аналоговое динамическое запоминающее устройство. При включении транзистора 12 конденсатор 16 заряжается до разности потенциалов, соответствующей сигналу первого цикла считьшания. Во втором цикле накоплегая-считывания после выключения транзистора 11 напряжение на варакторе 15 соответствует сигна5 лу повторного считывания, а на затвор транзистора 4 поступает разность сигналов повторного и начального считыв ания.

31

Если в течение двух циклов накопления-считывания темновой и фоновый фотосигналы заметно не изменяются, то разность сигналов повторного и начального считывания на затворе транзистора 4 не включает эти паразитные фотосигналы и строго соответствует полезному фотосигналу от объекта наблюдения. Одновременно исключается возможная нестабильность напряжения источника 7.

При переключении транзистора 12 на вход транзистора 4 поступает коммутирующая помеха. Дпя компенсации зтой помехи в устройство введены транзист.. 13 и 14. В совокупности транзисторы J,4,12,13 и 14 действуют как диффе.11енциальный МДП-усилитель. Коммутационные помехи поступают по параллельным каналам на затворы тран зистороБ 4, 14 и далее на неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя 5, что исключает действие этих помех на выходной сигнал устройства на выходе 6.

Таким образом, в устройстве существенно и эффективно уменьшено влияние темновьпс и фоновых фотосигналов - помех на уровень фотосигнала от объекта наблюдения, что повьшает чувствительность устройства считьгоания фотосигнала.

Фор-мула изобретения

Устройство считьшания фотосигнала содержащее фотодиод, первей, второй и третий МДП-транзисторы, выходной

1604

дифференциальный усилитель, стоки первого и второго ЩП-транзисторов соединены с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, затвор первого МДП-транзистора соединен с лсточником импульсов сброса, а исток - с анодом фотодиода, катод которого соединен с общей шиной, затвор второго МДП-транзистора соединен с источником импульсов считьгоания фотосигнала, а исток - со стоком третьего МДП-транзистора, исток которого соединен с неинвертирующим входом выходного дифференциального усилители, отличающее ся тем что,- с целью увеличения чувствительности, введены четвертый, пятый, шестой и седьмойМДП-транзисторы, варактор, разделительный конденсатор, затвор и исток с четвертого МДП-транзистора соединены соответственно с источником импульсов выборки и с анодом фотодиода, сток четвертого МДПтранзистора соединен через варактор с общей Ешной и через разделительный конденсатор - с затвором третьего МДП-транзистора и с истоком пятого МДП-транзистора, затвор которого соединен с затвором шестого МДП-транзистора и с источником импульсов смещения, стоки пятого и шестого МДП-транзисторов соединены с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, затвор, сток и исток седьмого МДП-транзистора соединены соответственно с истоком шестого МДП-транзистора, с истоком второго ВДП-транзистора и с инвертирующим входом выходного дифференциального ус1-1пителя.