МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1995 года по МПК H01L27/148 

Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и может быть использовано в системах обработки оптической информации.

Целью изобретения является увеличение точности подавления неинформационных компонент сигналов.

На чертеже приведена принципиальная схема многоканального устройства и считывания на приборах с зарядовой связью. Устройство содержит входную диффузионную область 1, первый входной затвор 2, второй входной затвор 3, затвор переноса 4, выходную диффузионную область 5, общую шину считывания 6, узел считывания 7 коммутатора 8, выход 9 коммутатора 8, первый дополнительный затвор 10, дополнительную диффузионную область 11, второй дополнительный затвор 12, третий дополнительный затвор 13, общую шину записи 14, дополнительный МДП-транзистор Т₁, блок предпроцессорной обработки 15, фотоприемник 16.

Устройство работает следующим образом.

На первый и второй входные затворы, третий дополнительный затвор и дополнительную диффузионную область подаются постоянные напряжения U₂, U₃, U₁₃, U₁₁, причем U₁₁>U₃, U₁₃>U₂, а на втором дополнительном затворе 12 во всех каналах устанавливается первоначальное напряжение U₁₂<U₃. При поступлении импульса напряжения на затвор 10 на входной диффузионной области 1 и связанном с ней фотоприемнике 16 устанавливается напряжение U_ф, определяемое поверхностным потенциалом под входным затвором 2. После снятия импульса напряжения U₁₀ начинается накопление общего сигнального заряда в потенциальной яме под затвором 3. Часть сигнального заряда по мере изменения поверхностного потенциала под затвором 3 переносится в потенциальную яму под затвор 13. Причем перенос информационной части заряда под затворы хранения 13 осуществляется одновременно во всех каналах устройства. При поступлении с коммутатора 8 отпирающего импульса на затвор переноса 4 и затвор транзистора Т₁ выбранного канала происходит детектирование сигнального заряда на общей шине считывания и коррекция величины потенциального барьера по общей шине записи (потенциал затвора 12) с компенсирующего выхода блока предпроцессорной обработки для следующего цикла считывания. Заряд, остающийся под затвором 3 при подаче импульса напряжения U₁₀ на первый дополнительный затвор, вытягивается в диффузионную область 11. После этого начинается следующий цикл накопления общего сигнала под вторым входным затвором канала.

Преимущество изобретения заключается в следующем.

Для некоторых многоэлементных систем, например, ФПУ сигналы характеризуются низкой контрастностью, высоким уровнем "геометрических" шумов, неотьемлемой частью которых является блок предпроцессорной обработки, обеспечивающий формирование видеосигнала. Причем величины информационных компонент, как правило, составляют всего 1-10% от общего сигнала. В предлагаемом многоканальном устройстве на общую шину считывания поступают только информационные компоненты сигналов, что позволяет снизить на 6-7 двоичных разрядов требования к динамическому диапазону блока предпроцессорной обработки.

Снижение требований к динамическому диапазону блока предпроцессорной обработки имеет принципиальное значение, так как реализовать блок с динамическим диапазоном 12-14 двоичных разрядов при времени выработки 1 мкс практически невозможно, особенно для бортовых систем, характеризующихся жесткими ограничениями на весогабаритные показатели, потребляемую мощность. Снижение требований к динамическому диапазону на 6-7 двоичных разрядов обеспечивает практическую реализацию предпроцессорной обработки сигналов в режиме реального времени с меньшим энергопотреблением, с лучшими весогабаритными показателями и с большими функциональными возможностями.

Режим предпроцессорной обработки задается блоком предпроцессорной обработки. Так, например, по окончании калибровочных циклов считывания арифметико-логическое устройство блока предпроцессорной обработки может быть отклонено и на выходе будет формироваться сигнал, в котором индивидуально для каждого фотоприемного канала вычтены постоянные, неинформационные компоненты сигналов. Если устройство записи не отключать, то многоканальное устройство ввода с блоком предпроцессорной обработки будет отслеживать медленные изменения постоянной составляющей, например, на младших разрядах цифроаналогового преобразователя в каждом цикле считывания. Это может оказаться полезным в тех случаях, когда с фотодатчиков поступают слабые, но быстроменяющиеся сигналы на фоне больших медленноменяющихся сигналов.

Скорость адаптации можно менять, изменяя режим работы блока предпроцессорной обработки, например подключать устройство записи не в каждом цикле считывания, и тем самым уменьшить скорость адаптации.

Снижение требований к динамическому диапазону до 6-8 двоичных разрядов дает возможность сигналы с общей шины считывания непосредственно подавать на аналого-цифровой преобразователь и далее на арифметико-логическое устройство блока предпроцессорной обработки, что позволяет за один цикл установить зарядовую емкость второго входного затвора, равную заряду, введенному в предыдущем цикле считывания, и таким образом сформировать так называемую первую конечную разность.

Изобретение относится к области интегральной мирокэлектроники и может быть использовано при реализации фотоприемных устройств различных спектральных диапазонов. Цель изобретения увеличение точности подавления неинформационных компанент сигнала. В устройство введены общая шина записи и блок предпроцессорной обработки с сигнальным входом и компенсирующим выходом, а в каждый канал введены три затвора, диффузионная область противоположного подложке типа проводимости, МДП-транзистор. Причем дополнительная диффузионная область через первый дополнительный затвор зарядно связана с вторым входным затвором, второй и третий дополнительные затворы расположены между вторым входным затвором и затвором переноса и зарядно связаны с ним, сток дополнительного транзистора соединен с вторым дополнительным затвором, затвор с соответствующим выходом коммутатора, исток с общей шиной записи, сигнальный вход блока предпроцессорной обработки подключен к общей шине считывания, а компенсирующий выход к общей шине записи. 1 ил.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ, выполненное на полупроводниковой подложке и содержащее многовыходной коммутатор, общую шину считывания и в каждом канале цепочку зарядно связанных элементов из входной и выходной диффузионных областей противоположного подложке типа проводимости, первого, второго входных затворов и затвора переноса, расположенных на слое диэлектрика, причем затвор переноса электрически соединен с соответствующим выходом коммутатора, а выходная диффузионная область с общей шиной считывания, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности подавления неинформационных компонент сигнала, в него введены общая шина записи и блок предпроцессорной обработки с сигнальным входом и компенсирующим выходом, а в каждый канал три затвора, диффузионная область противоположного подложке типа проводимости, МДП-транзистор, причем дополнительная диффузионная область через первый дополнительный затвор зарядно связана с вторым входным затвором, второй и третий дополнительные затворы расположены между вторым входным затвором переноса и зарядно связаны с ним, сток дополнительного транзистора соединен с вторым дополнительным затвором, затвор с соответствующим выходом коммутатора, исток с общей шиной записи, сигнальный вход блока предпроцессорной обработки подключен к общей шине считывания, а компенсирующий выход к общей шине записи.