Коммутатор на МДП-транзисторных ключах Советский патент 1991 года по МПК H03K17/687 

Изобретение относится к коммутационным устройствам в полупроводниковом микроэлектронном исполнении и может быть использовзно в гибридных многоэлементных инфракрасных (ИК) фотоприемниках.

Целью изобретения является повышение надежности за счет осуществления режима временной задержки накопления (ВЗН), обеспечивающего увеличение отношения сигнал - шум многоэлементных фотоприемников, резервирование фоточувствительных элементов

На чертеже представлена схема коммутатора.

Коммутатор содержит п фоточувствительных элементов 1, первую п группу МДП- транзисторных ключей 2. первый регистр 3 сдвига, первый выход 4 первого регистра 3 сдвига, п конденсаторов 5 накопления, второй регистр б сдвига, вторую п группу МДП- гранзисторных ключей 7, выходной усилитель 8. выход 9 выходного усилителя, являющийся выходом коммутатора, первый восстанавливающий МДП-транзисторный ключ 10, исток 11 первого восстанавливающего МДП-транэисторною ключа, являющийся первой шиной источника питания, затвор 12 восстанавливающего МДП-тран- зисторного ключа 10, являющийся первой управляющей шиной коммутатора. N-n дополнительных фоточувствительных элементов 13, N-n первую группу дополнительных МДП-транзисторных ключей 14, (МИ)т) вторую группу дополнительных МДП-трзнзи- сторных ключей 15, N -п конденсаторов 16 накопления, (N+1) -п затворов второй группы дополнительных МДП-транзисторных ключей, являющихся второй управляющей шиной 17 коммутатора, (N-Ч) -п третью группу дополнительных МДП-транзисторов 18, (N + 1)-п - дополнительных восстанавливающих МДП-транзисторных ключей 19, (N+1)-n истоков третьей группы дополнительных МДП-транзисторов, являющихся второй шиной 20 источника 20 питания, общую нулевую шину.

Коммутатор на МДП-транзисторных ключах содержит п формочувствительных элементов 1, подключенных одним выводом к общей нулевой шине, а другим выходом - к соответствующим истокам первой п группы МДП-транзисторных ключей 2. Затворы первой п группы МДП-транзисторных ключей 2 объединены и подключены к первому выходу 4 первого регистра 3 сдвига, а стоки подключены к первым обкладкам п конденсаторов 5, вторые обкладки которых подключены к общей нулевой шине, Второй регистр б сдвига предназначен для последовательного считывания суммарных сигналов с второй п группы МДП-транзисторных ключей 7.

С первого по п выходы второго регистра

6 сдвига подключены к п затворам второй п группы МДП-транзисторных ключей 7, стоки которых объединены и подключены к входу выходного усилителя 8. Выход 9 выходного усилителя 8 является выходом

коммутатора. Исток 11 первого восстанавливающего МДП-транзисторного ключа 10 является первой шиной источника питания. а его затвор подключен к первой управляющей шине 12 коммутатора.

В коммутатор дополнительно введены

N-n дополнительных фоточувствительных элементов 13, которые подключены к N-n первой группе дополнительных МДП-транзисторных ключей 14, причем затворы каждои из п подгрупп МДП-транзисторных ключей объединены и подключены к соот- ветстующим N выходам первого регистра 3 сдвига, стоки N-n первой группы дополнительных МДП-транзисторных ключей 14

объединены с истоками (N+1)-n второй группы дополнительных МДП- транзисторных ключей 15 и подключены к соответствующим первым обкладкам N -п конденсаторов 16, затворы (N+1)-n второй группы дополнительных МДП-транзисторных ключей 15 объединены и являются второй управляющей шиной 17 коммутатора, стоки (N+1)-n второй группы дополнительных МДП-транэистор- ных ключей 15 объединены с затворами

(N+ 1)-n третьей группы дополнительных МДП-транзисторов 18 и подключены к соответствующим стокам (N+1)-n - 1 дополнительных восстанавливающих МДП-гранзисторных ключей 19 и стоку первого восстанавливающего МДП-транзисторного ключа 10.

Истоки(N+1)-n - дополнительных восстанавливающих МДП-транзисторных ключей 19 объединены и подключены к истоку

первого восстанавливающего МДП-транзисторного ключа 10. Затворы (N+1)-n - 1 дополнительных восстанавливающих МДП- транзисторных ключей 19 объединены и подключены к затвору первого восстанавливающего МДП-транэисторного ключа 10. Истоки (N+1)-n третьей группы дополнительных МДП-транзисторов 18 объединены и являются второй шиной 20 источника питания. (МИ) истоки каждой из п :,адгрупп (N-M)-n третьей группы дополнигель- ных МДП-транзисторов 18 об динены и подключены к соответствующим п истокам второй группы МДЛ-транзисгсрных ключей 7.

Устройство может быть реализовано с использованием МДП-транзисторов серии 2П305, регистров сдвига 564ИР6 и выходного усилителя 140УД8, а также базовых матричных кристаллов БИС.

Коммутатор работает следующим образом.

В начальный момент времени устанавливается заданный потенциал на конден- саторах 16 и 5 накопления с помощью (N+1)-n - дополнительных восстанавливающих МДП-транзисторных ключей 19, первого восстанавливающего МДП-транзи- сторного ключа 10, управляющей шины 17 и первой шины 11.источника питания. Затем при попадании оптического излучения, например, ПК от объекта на п фоточувствительных элементов 1 с помощью первого регистра 3 сдвига через первый выход 4 открывается первая п группа МДП-транзисторных ключей 2 на время tH. За это время соответствующие п конденсаторов 5 накопления разряжаются фототоком, пропорциональным потоку излучения от соответствующих п фоточуастительных элементов 1. Далее осуществляется синхронизация времени включения последующих N подгрупп NTI первой группы дополнительных МДП-транзисторных ключей 14 с временем перемещения соответствующих N подгрупп N-n дополнительных фоточувствительных элементов 13, когда на соответствующие N подгрупп фоточувствительных элементов попадает оптическое излучение от того же объекта, что и на п фоточувствительных элементов 1.

В результате (N+1) соответствующих конденсаторов 16 и 5 накопления каждой из п подгрупп разряжаются фототоком, пропорциональным тому же потоку оптического излучения, что падал на п фоточувствительных элементов 1.

Затем с помощью второй управляющей шины 17 коммутатора открывается (N+1)-n вторая группа дополнительных МДП-транзисторных ключей 15 и с помощью второй п группы МДП-транзисторных ключей 7 и регистра 6 сдвига последовательно происходит считывание суммарного фотоэлектрического сигнала с соответствующих п подгрупп (N+1) конденсаторов 16 и 5 накопления через п подгрупп(N-Ч)дополнительных МДП-транзисторов 18 и через выходной усилитель 8.

Далее с помощью восстанавливающих транзисторных ключей 10 и 19 при открытых (N+1)-n второй группы допопнительных МДП-транзисторных ключах 15 ( 1) П конденсаторов 5 и 16 заряжаются с помощью

первой шины 11 источника питания до исходного потенциала.

В результате осуществления режима временной задержки накопления коммутатор увеличивает отношение сигнал/шум в VM раз, где М - число фоточувствительных элементов в N группе. Кроме того, если один или несколько фоточувствительных элементов в N подгруппе дефектные, де0 фектность изображения не возникает. Это резервирует фоточувствительные элементы. По той же причине соответственно в М раз увеличивается процент выхода годных фотоприемников, что повышает надежность

коммутатора в целом.

Формула изобретения Коммутатор на МДП-транзисторных

ключах, содержащий п фоточувствительных элементов, подключенных одним выводом к общей нулевой шине, а другим выводом - к соответствующим истокам первой п группы МДП-транзисторных ключей, затворы которых объединены и подключены к первому выходу первого регистра сдвига, а стоки подключены к соответствующим обкладкам п конденсаторов накопления, вторые обкладки которых подключены к общей нулевой шине, второй регистр сдвига подключен к соответствующим п затворам второй группы МДП-транзисторных ключей, стоки которых объединены и подключены к входу выходного усилителя, выход которого

является выходом коммутатора, и первый восстанавливающий МДП-транзисторный ключ, исток которого соединен с первой шиной источника питания, а его затвор подключен к первой управляющей шине

коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет временной задержки накопления, в него введены N-n дополнительных фоточувствительных элементов, N-n первая

группа дополнительных МДП-транзисторных ключей, N-n дополнительных конденсаторов накопления, (N-M)-n вторая группа дополнительных МДП-транзисторных ключей, (М+п)-п - 1 дополнительных

восстанавливающих МДП-транзисторных ключей, (N+1)-n третья группа дополнительных транзисторов, при этом N-n дополнительных фоточувствительных элементов подключены к истокам первой группы N-n

дополнительных МДП-транзисторных ключей, причем затворы каждой из п подгрупп МДП-транзисторных ключей объединены и подключены к соответствующим N выходам первого регистра сдвига, стоки N-n первой

группы дополнительных МДП-транзистор- ных ключей и стоки первой п группы МДП-транзисторных ключей объединены с истоками (N+1)-n второй группы дополнительных МДП-транзисторных ключей и подключены к соответствующим первым обкладкам N -п дополнительных и п конденсаторов накопления, вторые обкладки которых подключены к общей нулевой шине, затворы (N+1)-n второй группы дополнительных МДП-транзисторных ключей объединены и подключены к второй управляющей шине коммутатора, стоки (N+1)-n второй группы дополнительных МДП- транзисторных ключей объединены с затворами (М-И) П третьей группы дополнительных МДП-транзисторов и подключены к соответствующим стокам (N+1)-n - 1 дополнительных восстанавливающих МДПТранзисторных ключей, причем истоки (N+1)-n - дополнительных восстанавливающих МДП-транэисторных ключей объединены и подключены к истоку первого

восстанавливающего МДП-транэисторно- го ключа и первой шине источника питания коммутатора, затворы (N+1)-n -1 восстанавливающих МДП-транзисторных ключей объединены и подключены к затвору первого восстанавливающего МДП-транзисторно- го ключа, истоки (N+1)-n третьей группы дополнительных МДП-транзисторов объединены и соединенычс второй шиной источника питания коммутатора, a (N+1)

стоки каждой из п подгрупп (N-И) п третьей группы дополнительных МДП-транзисторов объединены и подключены к соответствующим п истокам второй группы МДП-транэисторных ключей. .

Изобретение относится к коммутационной технике в полупроводниковом микроэлектронном исполнении и может быть использовано в гибридных многоэлементных инфракрасных (ИК) фотоприемниках. Цель изобретения - повышение надежности за счет осуществления временной задержки накопления. Коммутатор на МДП - транзисторных ключах содержит N фоточувствительных элементов 1, два регистра сдвига 3, 6, конденсаторы 5 накопления, выходной усилитель 8, МДП-восстанавливающие транзисторы и несколько групп МДП-транзисторных ключей. Введение дополнительных фоточувствительных элементов, дополнительных групп МДП-транзисторных ключей, а также конденсаторов накопления и связей между ними позволяет увеличить отношение сигнал - шум многоэлементных фотоприемников, что повышает надежность работы всего коммутатора. 1 ил.