Устройство для вывода заряда с фотоприемной матрицы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫГОДА ЗАРЯДА С ФОТОПРИЕМНОЙ МАТРИЦЫ, содержащее последовательно соединенные детектор заряда, вход которого является входом устройства, выходной транзистор , ключ выборки, усилитель и конденсатор выборки, a также блок компенсации заряда, выход которого соединен с управляюп им входом выходного транзистора, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, вход блока компенсации заряда соединен с вькодом ключа выборки. Гг у hi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WUHIINI

РЕСПУБЛИК аю 011

ЗШН04И314

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» (21) 3371234/18-09 (22) 29.12.81 (46) 23.07.84. Бюл. У- 27 (72) Г.В.Меркишин и М.А.Тришенков (53) 621.397.6(088.8) (56) 1. Березин В.Ю. и др Твердотельные фотоэлектрические преобразователи с индекцией зарядов. — "Электрбнная промышленность", 1975, вып. 10, с. 56.

2. Патент GIIA В 3781574, кл.307304, 1973 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬП. ОДА ЗАРЯДА С ФОТОПРИЕМНОЙ МАТРИЦЫ, содержащее последовательно соединенные детектор заряда, вход которого являет-. ся входом устройства, выходной транзистор, ключ выборки, усилитель и конденсатор выборки, а также блок компенсации заряда, выход которого соединен с управляющим входом выходного транзистора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, вход блока компенсации заряда соединен с выходом ключа выборки.

1 104688

Изобретение относится к фотоприем ..

30.ловленная значительной величиной шумов устройства из-за необходимости вдвое расширять полосу пропускания усилителя, вызванной двукратной вы35 .боркой заряда за интервал опроса одного элемента фотоприемной матрицы,,а также неполной компенсацией заряда в блоке компенсации заряда, представляющем собой ключ сброса, замы-! каемый на общую щину, и обладающий дополнительной емкостью, которая уве-; личивает уровень тепловых шумов и . уменьшает число зарядов сигнала, управляющих током выходного транзистора, Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

1ной технике и может быть использовано при выводе зарядов с матричных формирователей видеосигнала.

Известно устройство для вывода заряда с фотоприемной матрицы, содержащее последовательно соединенные детектор заряда, вход которого является выходом фотоприемной матрицы,и интегратор, к входу которого подключен также блок компенсации зарядов, выполненный в виде ключа сброса (1) .

Недостатком устройства является значительный уровень теплового шума, связанный с ограниченными возможностями уменьшения выходной емкости фотоприемной матрицы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вывода заряда с фотоприемной матрицы, содержащее последовательна соединенные детектор заряда, вход которого является входом устройства, выходной транзистор, ключ выборки, усилитель и конденсатор выборки, а также блок компенсации заряда, выход которого соединен с управляющим входом выходного транзистора, а вход — с общей шиной устройства -(2) .

Недостатком этого устройства является низкая чувствительность, обусПоставленная цель достигается тем что в устройстве для вывода заряда с фотоприемной матрицы, содержащем последовательно соединенные детектор заряда, вход которого является входом устройства, выходной транзистор, ключ выборки, усилитель и конденсатор выборки, а также блок компенсации заряда, выход которого соединен с управляющим входом выход10

20 ного транзистора, вход блока компенсации заряда соединен с выходом ключа выборки, На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и 3 — конструктивная реализация элементов устройства, выполненного на одном кристалле с фотоприемной матрицей на фиг. 4 0 б

 — диаграммы сигналов, действующих на фазовых электродах фотоприеной матрицы и детекторе заряда, на фиг. 4 2, и — диаграмма сигналов на выходе ключа выборки и на входе блока компенсации зарядов соответственно, на фиг. 4 Р— диаграмма сигнала на затворе выходного транзистора.

Устройство для вывода зарядов содержит детектор 1 заряда, выполненный, например, на MOII-транзисторе, и состоящий из выходного затвора 2 и выходного диода 3, выходной транзистор 4, предварительный усилитель

5, ключ 6 выборки, усилитель 7, конденсатор 8 выборки, выходной усилитель 9, блок 10 компенсации заряда, состоящий из транзистора 11 сброса и аттенюатора !2.

Вход устройства является выходом фотоприемной матрицы 13, причем на фиг. 3 показаны фазовые электроды

14 и 15 сдвигового регистра фотоприемной матрицы.

Устройство для вывода заряда работает следующим образом.

Зарядовые пакеты, появившиеся под действием освещения в отдельных ячейках Фотоприемной матрицы, выполненной, например, на приборах с заря. довой связью (ПЗС), поступают в ее сдвиговый регистр и последовательно

t продвигаются к выходному затвору 2, управляющему поступлением зарядов в выходной диод 3, который соединен с затвором выходного транзистора 4.

Ток, протекающий в канале выходного транзистора 4, определяется величиной заряда на его затворе, который равен сумме сигнальных и шумовых зарядов. Выходной сигнал выходного транзистора 4 усиливается в. предварительном усилителе 5 и поступает на ключ 6 выборки, который открывается импульсами, подаваемыми на его управляющий вход в момент полного сброса сигнальных зарядов на затворе выходного транзистора 4. Выходной сигнал

1104688 ключа 6 выборки, имеющий вид узкого импульса, амплитуда которого пропорциональна сумме сигнальных и шумовых зарядов на затворе выходного транзистора 4, усиливается в усилителе 7 . 5 и поступает на конденсатор 8 выборки, где происходит его усреднение и интегрирование во времени. Действующее на конденсаторе 8 напряжения усиливается выходным усилителем 9 и посту- 1О пает на выход схемы.

Кроме того, импульсный выходной сигнал ключа 6 выборки, длительность которого значительно меньше постоян- 15 ной времени, предшествующей ключу выборки части схемы, через регулируемый при настройке аттенюатор 12 подается на затвор транзистора 11 сброса .и обеспечивает прохождение через 20 транзистор 11 сброса отрицательных зарядов от источника питания транзистора 11 сброса, количество которых пропорционально величине действующего на затворе транзистора сброса по- 25 .ложительного сигнального заряда. С помощью регулируемого аттенюатора 12 подбирается такая величина сигнала на затворе транзистора 11 сброса, чтобы количество компенсирующих отрицательных зарядов было равно числу положительных зарядов, действующих на затворе выходного транзистора 4.

На затворе выходного транзистора

4 действуют сигнальные заряды совместно с шумовыми зарядами, появившимися на емкости затвора выходного транзистора 4 вследствие теплового шума.

После замыкания ключа выборки шумовые заряды на емкости и сигнальные заряды, поступившие на затвор выходного транзистора, компенсируются отрицательными зарядами через транзистор сброса, который управляется выходным сигналом ключа выборки. Поэтому для следующего такта работы схемы можно считать, что выполняется нулевое начальное условие на емкости, что повышает чувствительность устройства.

В предлагаемом устройстве не используется двойная выборка и это позволяет не расширять полосу усиления усилителей, т.е. дополнительно снижается уровень шумов по сравнению с известным, что еще повышает чувствительность устройства.

1304688

1104688

В темнее

Составитель В.Максимова

Редактор Е.Лушникова Техред А.Ач . Корректор C ° Черни

Заказ 5323/44 Тираж 635 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4