Устройство инвертирования заряда в приборах с переносом заряда Советский патент 1990 года по МПК H03K19/14 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для инвертирования заряда в приборах с переносом заряда.

Цель изобретения - повышение точности инвертирования заряда.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства инвертирования заряда; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.З и 4 - схемы устройства инвертирования заряда, варианты.

Устройство инвертирования заряда в приборах с переносом заряда (фиг.) содержит накопительную емкость 1, вторая обкладка которой подключена к

входу первого канала 2 переноса заряда, первая обкладка накопительной емкости соединена с выходом второго канала 3 переноса заряда и катодом первого диода 4, анод которого соединен с общей шиной, вторая обкладка накопительной емкости 1 соединена с катодом второго диода 5, вход и управляющий вход второго канала 3 переноса заряда соединены соответственно с входом 6 устройства и второй шины 7 управления, а управляющий вход и выход первого канала 2 переноса заряда соединены соответственно с анодом диода 5, первой управляющей шиной 8 и выходом 9 устройства. На (Ьиг.З в каСЛ

00

о ел

Јъ

со

честве первого и второго каналов переноса заряда использованы соответственно p-n-р и п-р-п-транзисторы 10 и И, а на фиг.4 в качестве первого и второго каналов переноса заряда использованы МДП-транзисторы соответственно с п-каналами и р-каналами 12 и 13.

Устройство (фиг.З) работает следующим образом,

В исходный момент времени (фиг.2) в емкости, подключенной к входу 6S хранится отрицательный заряд q. . Напряжение на эмиттере п-р-п-транзис- тора 11 U q-/c, на базе - более отрицательное напряжение со второй шины 7 управления Uj,- - Е, поэтому п-р-п-транзистор 11 заперт. Емкость 1 разряжена (Uc 0), поэтому напряжение на коллекторе п-р-п-тран- зистора 11 и на эмиттере р-п р тран- зистора Ю равно напряжению на базе первой шины 8 управления +Е. В момент времени t , на вторую шину 7 уп - равления подается импульс , устанавливающий на время (t4- t) на базе п-р-п-транзистора 11 потенциал, равный нулю. Вследствие этого п-р-п-тран зистор 11 открывается,, и заряд q стекает через эмиттерный переход п-р-п-транзистора 11 до полного разряда второй емкости, п-р-п-транзистор 11 в это время находится в активном режиме, поэтому его ток коллектора с точностью до коэффициента передачи эмиттерного тока равен току эмиттера. Положительное напряжение на коллекторе п-р-п-траноистора 11 поддерживает закрытым-диод 4. В резултате разряда входной емкости и передачи эмиттерного тока в коллектор на первой обкладке накопительной емкости 1 формируется заряд q ,равный входному. Вторая обкладка в этом время подключена через открытый диод 5 к потенциалу +Е, и на ней накапливается заряд q.. Напряжение на первой обкладке снижается до величины (Е -q/c). По окончании импульса на второй шине 7 управления и до прихода импульса на первую шину 8 управления (интервал tj- t) n-p-n-транзис- тор 11 закрыт отрицательным напряжением на базе, р-п-р-транзистор 10 - положительным напряжением на базе, диоды 4 и 5 включены встречно через накопительную емкость 1, поэтому тоже закрыты. С приходом импульса на

15

25

ь10

20

580549 4

первую шину 8 управления открывается р-п-р-транэистор 10 и диод 4. Заряд разряжается через змиттерный переход р-п-р-транэистора 10, заряд q стекает в шину нулевого потенциала через диод 4. Выходная емкость в исходном положении разряжена, поэтому напряжение на коллекторе р-п-р-транзисто- ра 10 равно -Е и р-п-р-транзистор 10 находится в активном режиме. Его эмиттерный ток передается в коллектор, и тем самым заряд q+ переносится со второй обкладки накопительной емкости 1 на выход 9. Таким образом, заряд q,поступивший на вход 6, преобразуется в заряд q+ на выходе 9.

Заряд q образован совокупностью электронов и для его переноса используется п-р-п-транзистор 11, представляющий собой канал переноса отрицательных зарядов. Со второй обкладки накопительной емкости 1 переносится заряд, образованный дырками, с помощью p-n-p-транэистора, представляющего собой канал переноса положительных зарядов.

Таким образом, предлагаемое устройство реализует операцию переноса на первую обкладку накопительной емкости входного заряда, носителями которого являются электроны, по каналу с электронным типом проводимости (ток через n-p-n-транзистор определяется электронами) и операцию переноса со второй обкладки накопительной емкости положительного заряда, носителями которого являются дырки, по каналу с дырочным типом проводимости (р-п-р- транзистор)

Каналы переноса заряда противоположных типов проводимости могут быть выполнены также на МДП-траызисторах (фиг.4) и интегральных приборах с зарядовой связью. Точность инверти30

35

40

45

50

55

рования определяется только коэффициентом переноса заряда в каналах, который для биполярных транзисторов лежит в диапазоне 0,99-0,999, а для МЦП-транзисторов еще выше в связи с отсутствием потерь в базе.

Формула изобретения

1. Устройство инвертирования заряда в приборах с переносом заряда, содержащее накопительную емкость, первый канал переноса заряда,вход которого подключен к второй обкладке

накопительной емкости, выход соединен с выходом устройства, а управляющий вход подключен к первой шине управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности инвертирования заряда,введены второй канал переноса заряда противоположного знака, первый и второй диоды, причем вход второго канала переноса заряда соединен с входом устройства, управляющий вход подключен к второй шине управления, а выход второго канала переноса заряда соединен с катодом второго диода и с первой обкладкой накопительной емкости, катод второго диода подключен к второй обкладке накопительной емкости и к входу первого канала переноса заряда, анод второго диода подключен к первой шине управления, а анод первого диода соединен с шиной нулевого потенциала. 2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, в качестве первого канала переноса использован

0

5

0

5

p-n-p-транзистор, эмиттер, база и коллектор которого являются соответственно входом, управляющим входом и выходом первого канала переноса заряда, а в качестве второго канала переноса заряда использован п-р-п-транзис- тор, эмиттер, база и коллектор которого являются входом, управляющим входом и выходом второго канала перекоса заряда.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, в качестве первого канала перенога заряда использован МДП-транзистор с n-каналом, исток, затвор и сток которого являются соответственно входом, управляющим входом и выходом первого канала переноса заряда, а в качестве второго канала переноса заряда использован МДП-транзистор с р-каналом, исток, затвор и сток которого являются соответственно входом, управляющим входом и выходом второго канала переноса заряда.

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для инвертирования заряда в приборах с переносом заряда. Цель изобретения - повышение точности инвертирования заряда. Устройство для инвертирования заряда в приборах с переносом заряда содержит накспительную емкость, первый и второй каналы переноса заряда, первый и второй диоды и вход, выход и две управляющие шины. Первый канал переноса заряда может быть реализован на P-N-P-транзисторе или МДП-транзисторе с N-каналом, а второй канал переноса заряда - на N-P-N-транзисторе или МДП-транзисторе с P-каналом. Введение второго канала переноса заряда и двух диодов позволяет увеличить точность инвертирования заряда за счет использования каналов противоположного типа проводимости, коэффициент переноса заряда в которых имеет большую величину в связи с практическим отсутствием потерь в базе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

7 о

I

1

8

1 ФигА