Устройство считывания фотосигнала

 

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике. Может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов. Цель изобретения - увеличение чувствительности .достигается путем снижения влияния на фотосигнал темновых фоновых сигналов помех. Для этого в устройство дополнительно введены ЩЦ1-транзиСторы 11-14, варактор 15 и разделительный конденсатор 16. Устройство содержит МДП-транзисторы 1-4, дифференциальный усипитель 5, выход 6 устройства , источник 7 постоянного напряжения , источник 8 импульсов сброса, общую шину 9, источник 10 импульсов считывания, источник 17 импульсов сброса, источник 18 импульсов смещес (Q ния. Предложенное усовершенствование устройства позволяет в 2-4 раза уве (Л личить дальность обнаружения объектов или снизить освещенность в студиях . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„S 12741

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3817035/24-21 (22) 22.11.84 (46) 30.11.86. Бюл. Ф 44 (71) Институт физики полупроводников

СО АН СССР (72) В.А.Болдырев (53) 621.374(088.8) (56) Патент США М 4173?23, кл. Н 03 1/02, 1978.

Полупроводниковые формирователи сигналов изобретения. Перев. с англ./ Под ред. P.À.Ñóðèñà. М.: Мир, 1979, с. 134, рис. 5. (54) УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ ФОТОСИГНА ЛА (57) Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике. Может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, (59 4 H 04 И 5/30, Н 03 К 17/78 обработки фотосигналов. Цель изобретения — увеличение чувствительности— достигается путем снижения влияния на фотосигнал темновых фоновых сигналов помех. Для этого в устройство дополнительно введены МДП-транзисторы

ll-14, варактор 15 и разделительный конденсатор 16. Устройство также содержит МДП-транзисторы 1-4, дифференциальный усилитель 5, выход 6 устройства, источник 7 постоянного напряжения, источник 8 импульсов сброса, общую шину 9, источник 1О импульсов считывания, источник 17 импульсов сброса, источник 18 импульсов смещения. Предложенное усовершенствование устройства позволяет в 2-4 раза увеличить дальность обнаружения объектов или снизить освещенность в студиях. 1 ил.

1 127

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике и может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов.

Цель изобретения — увеличение чувствительности путем снижения влияния на фотосигнал темновых и фоновых сигналов — помех.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство считывания фотосигнала содержит фотодиод 1, первый 2— третий 4 МДП-транзисторы, дифференциальный усилитель 5, выход 6 которого является выходом устройства.

Стоки транзисторов 2 и 3 соединены I с отрицательным полюсом источника 7 постоянного напряжения, затвор транзистора 2 соединен- с источником 8 импульсов сброса, а исток — с анодом фотодиода 1, катод которого соединен с общей шиной 9, затвор транзистора

3 соединен с источником 10 импульсов считывания фотосигнала, а исток — со стоком транзистора 4, исток которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 5. В устройство введены четвертый 11 — седьмой 14 МДП-транзисторы, варактор 15, разделительный конденсатор 16. Затвор и исток транзистора 11 соединены соответственно с источником 17 импульсов выборки и с анодом фотодиода 1, сток транзистора 11 соединен через варактор 15 с общей шиной 9 и через разделительный конденсатор 16 с затвором транзистора 4 и с истоком транзистора 12, затвор которого соединен с затвором транзистора 13 и с источником 18 импульсов смещения, стоки транзисто- ров 12 и 13 соединены с отрицательным полюсом источника 7, затвор, сток и исток транзистора 14 соединены соответственно с истоком транзистора 13 с истоком транзистора 3 и с инвертирующим входом усилителя 5.

В многоэлементной системе однотипные устройства считывания фотосигналов соединены параллельно и подключены к входам одного дифференциального усилителя 5.

Устройство работает следующим образом.

Транзисторы 2,3,11,12 и 13 действуют в ключевом режиме; включение транзистора (замыкание транзисторно1

1О

?5

55 го ключа) осуществляется импульсом отрицательной полярности, поступающим на затвор транзистора. Транзисторы 4 и 14 действуют в режиме усиления (при включенном транзисторе 3).

В исходном состоянии транзисторы

2 и ll включены, а транзисторы 3, 12 и 13 выключены.

Емкости фотодиода 1 и варактора

15, соединенные параллельно, заряжаются до напряжения источника 7. Далее транзистор 2 выключается, и начинается процесс накопления заряда на емкостях освещенного фотодиода 1 и варактора 15 °

После окончания процесса накопления выключается транзистор ll, при этом емкость варактора 15 уменьшается, что обеспечивает усиление сигнала на варакторе. Если варактором служит емкость канал-подложка 2ЩП-транзистора 11, то уменьшение емкости варактора 15 происходит при выключении транзистора !1 автоматически.

При включении транзистора 3 сигнал на варакторе 15 через разделительный конденсатор 16 и транзистор

4 поступает на неинвертирующий вход выходного дифференциального усилителя 5. Таким образом, в первом цикле считывания в цепь истока транзистора 4 поступает сигнал напряжения, который суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов.

После выключения транзистора 3 включаются транзисторы 12 и 13, через которые заряжаются входные емкости транзисторов 4, 14 и обкладка конденсатора 16, соединенная с затвором транзистора 4, до напряжения источника 7. Затем транзисторы 12 и 13 выключаются, и цикл накопления-считывания повторяется.

При этом конденсатор 16 и транзистор 12 действуют как аналоговое динамическое запоминающее устройство.

При включении транзистора 12 конденсатор 16 заряжается до разности потенциалов, соответствующей сигналу первого цикла считывания. Во втором цикле накопления-считывания после выключения транзистора 11 напряжение на варакторе 15 соответствует сигналу повторного считывания, а на затвор транзистора 4 поступает разность сигналов повторного и начального считын ания. изобретения

Фо р.мул а

Устройство считывания фотосигнала, содержащее фотодиод, первый, второй и третий МДП-транзисторы, выходной

Составитель А.Сидоров

Редактор Н.Слободяник Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6490/58

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 1274

Если в течение двух циклов накопления-считывания темновой и фоновый фотосигналы заметно не изменяются, то разность сигналов повторного и начального считывания на затворе 5 транзистора 4 не включает эти "паразитные" фотосигналы и строго соответствует полезному фотосигналу от объекта наблюдения. Одновременно исключавтся возможная нестабильность 10 напряжения источника 7.

При переключении транзистора 12 на вход транзистора 4 поступает коммутирующая помеха. Для компенсации этой помехи в устройство введены 15 транзист..;яы 13 и 14. В совокупности транзистс ры 3,4, 12, 13 и 14 действуют как диффе,енциапьный МДП-усилитель.

Коммутационные помехи поступают по параллельным каналам на затворы тран-20 зисторов 4, 14 и далее на нйинвертирующий и инвертирующий входы усилителя 5, что исключает действие этих помех на выходной сигнал устройства на выходе 6. 25

Таким образом, в устройстве существенно и эффективно уменьшено влияние темновых и фоновых фотосигналов — помех на уровень фотосигнала от объек-ЗО та наблюдения, что повышает чувствительность устройства считывания фотосигнала.

160 4 дифференциальный усилитель, стоки первого и второго МДП-транзисторов соединены с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, затвор первого МДП-транзистора соединен с,источником импульсов сброса, а исток — с анодом фотодиода, катод которого соединен с общей шиной, затвор второго МДП-транзистора соединен с источником импульсов считывания фотосигнала, а исток — со стоком третьего МДП-транзистора, исток которого соединен с неинвертирующим входом выходного дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, введены четвертый, пятый mecтой и седьмой.МДП-транзисторы, варактор, разделительный конденсатор, затвор и исток с четвертого МДП-транзистора соединены соответственно с источником импульсов выборки и с анодом фотодиода, сток четвертого МДПтранзистора соединен через варактор с общей шиной и через разделительный конденсатор — с затвором третьего

MjUI-транзистора и с истоком пятого

МДП-транзистора, затвор которого соединен с затвором шестого МДП-транзистора и с источником импульсов смещения, стоки пятого и шестого МДП-транзисторов соединены с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, затвор, сток и исток седьмого

МДП-транзистора соединены соответственно с истоком шестого МДП-транзистора, с истоком второго МДП-транзистора и с инвертирующим входом выходного дифференциального усилителя.