СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫХОДНЫМ УСТРОЙСТВОМ ПРИБОРА С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1996 года по МПК G01R31/26 H01L29/66 

Изобретение относится к полупроводниковой технике к области твердотельных преобразователей изображения.

Для обеспечения работы прибора с зарядной связью ПЗС в целом и выходного устройства ПЗС в частности необходим некоторый набор управляющих напряжений как импульсных, так и постоянных. Выходное устройство обеспечивает преобразование зарядного пакета в импульс напряжения и вывод его из прибора. Известные способы управления выходным устройством сопряжены с появлением на выходе прибора импульсов тактовой частоты (так называемой когерентной помехи). Эти импульсы возникают вследствие имеющихся паразитных емкостных связей между элементами выходного устройства и приводят в существенному усложнению тракта дальнейшей обработки сигнала.

Известно выходное устройство ПЗС с плавающей диффузионной областью, в котором для снижения уровня когерентной помехи на выходе ПЗС дополнительно к выходному затвору ПЗС введен затвор, расположенный между ПДО и затвором транзистора сброса и находящийся под постоянным потенциалом [1]
Однако это приводит к усложнению конструкции выходного устройства и ухудшает его быстродействие.

Известен способ управления работой выходного устройства ПЗС с плавающей диффузионной областью, включающий подачу постоянного напряжения на выходной затвор ПЗС, постоянного напряжения на сток транзистора сброса и импульсного напряжения на затвор транзистора сброса [2] Импульсное напряжение подается на затвор транзистора сброса таким образом, что этот транзистор открывается в паузах между поступлением зарядовых пакетов в ПДО, при этом обеспечивается сброс предыдущего зарядового пакета и подготовка к приему следующего зарядового пакета. Постоянное напряжение на выходном затворе определяет момент поступления зарядового пакета в ПДО, а именно при сбросе импульса последнего передающего затвора ПЗС.

Однако существующий способ управления выходным устройством вызывает появление на выходе когерентной помехи. Это связано с существованием паразитной емкости между затвором транзистора сброса и плавающей диффузионной областью. Через эту паразитную емкость импульсы, поступающие на затвор транзистора сброса, попадают на ПДО. Периодические изменения потенциала ПДО, вызванные этими импульсами, являются когерентной помехой. Описанный эффект приводит к тому, что отношение сигнал/помеха на выходе ПЗС ухудшается и возникает необходимость в дополнительной обработке сигнала с целью подавления когерентной помехи.

Целью изобретения является снижение уровня когерентной помехи.

Поставленная цель достигается тем, что на выходной затвор ПЗС подаются импульсы, совпадающие по фазе с импульсами затвора транзистора сброса и противоположные им по знаку.

Этот прием обеспечивает эффективное подавление тактовой помехи, вызванной действием импульсного управляющего напряжения на затворе транзистора сброса, так как между выходным затвором и ПДО также существует емкостная связь и импульсы с выходного затвора попадают на ПДО. Поскольку знак их противоположен импульсы на затворе транзистора сброса, то действием тех и других импульсов взаимно уничтожается. В паузах между поступлением импульсов на выходном затворе поддерживается напряжение, обеспечивающее нормальную работу выходного устройства.

На чертеже показана временная диаграмма импульсных напряжений на электродах ПЗС и плавающей диффузионной области: 1 напряжение на фазе Ф₃, 2 напряжение на затворе транзистора сброса, 3 напряжение на выходном затворе ПЗС, 4 выходной сигнал ПЗС (потенциал ПДО) в случае, когда на выходной затвор ПЗС подается постоянное напряжение, 5 выходной сигнал ПЗС при подаче импульсного компенсирующего напряжения на выходной затвор ПЗС.

В момент времени t₁ транзистор сброса открыт и потенциал ПДО фиксируется на уровне источника смещения стока транзистора сброса, сигнальный зарядовый пакет находится под электродом фазы Ф₂, на выходном затворе ПЗС действует верхний уровень импульсного компенсирующего напряжения.

В момент времени t₂ транзистор сброса закрывается, причем заряд на емкости C₀(емкость узла, связанного с ПДО) равен Q₀ C₀E. Напряжение на фазе Ф₁ растет и сигнальный заряд начинает перетекать в образующуюся потенциальную яму.

В момент времени t₃ переходной процесс момента t₂ закончен. С момента закрытия транзистора сброса напряжение на затворе транзистора сброса изменилось на +ΔU₁ напряжение на выходном затворе ПЗС на -ΔU₂. Перепады напряжения ΔU₁ и ΔU₂ через паразитные проходные емкости C₁ и C₂ изменяют заряд ПДО. Заряд ПДО в момент t₃ равен
Потенциал ПДО (напряжение на емкости C₀) становится равным

Паразитное изменение потенциала (когерентная помеха), определяемое величиной компенсируется обратным по знаку изменением Полная компенсация достигается при условии
или
В момент времени t₄ происходит сброс напряжения на фазе Ф₃ и сигнальный заряд Q_c перетекает в ПДО, изменяя ее потенциал на величину .

Способ управления выходным устройством прибора с зарядовой связью (ПЗС), включающий подачу напряжения на выходной затвор ПЗС, постоянного напряжения на сток транзистора сброса и импульсного напряжения на затвор транзистора сброса, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня когерентной помехи, на выходной затвор ПЗС подается импульсное напряжение, совпадающее по фазе с импульсным напряжением на затворе транзистора сброса и противоположное ему по знаку.

Способ управления выходным устройством прибора с зарядовой связью (ПЗС), включающий подачу напряжения на выходной затвор ПЗС, постоянного напряжения на сток транзистора сброса и импульсного напряжения на затвор транзистора сброса, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня когерентной помехи, на выходной затвор ПЗС подается импульсное напряжение, совпадающее по фазе с импульсным напряжением на затворе транзистора сброса и противоположное ему по знаку.