Запоминающее устройство на регистрах с зарядовой связью

 

Сова Советскии

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия п, S4037I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16,03.76 (21) 2336206/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл.2

G 11С 19/28 ио делам изобретений (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (53) УДК 681.327.6 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (72) Автор изобретения

Б. М. Хотянов

Московский институт электронного машиностроения (71) Заявитель (54) зАпоминАЮ1цее Уст ОЙстВО нА РегистРАх

С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ

ГосУАаРстеенный К0МНТ81 (23) П

Приоритет

Изооретение относится к области полутроводниковых интегральных схем (ИС) и может быть использовано при создании запоминающих устройств на приборах с зарядовой связью (ПЗС). 5

Известен последовательный трехфазный сдвиговый регистр (CP) с зарядовой связью (1).

Известный CP не допускает построения достаточно длинных цепочек, состоящих из 1о большого количества последовательных

ПЗС-элементов, вследствие возрастания потерь заряда при передаче. При построснип

ЗУ и ПЗС это существенно снижает степень интеграции из-за необходимости включения элементов восстановления информации через определенное количество последовательных ПЗС.

Указанный недостаток устранен в CP последовательно-параллельно - последовательного типа (2). Устройство является наиболее близким известным техническим решением к данному изобретению.

Оно содержит входной и выходной последователь ные трехфазные сдвиговые регистры, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих фаз генератора тактовых импульсов, и информационную матрицу.

Недостатком последовательно-параллель" по-последовательного CP с зарядовой связью является усложнение схем тактовых генераторов, обусловленное необходимостью нарушения регулярности следования высокочастотных тактовых импульсов, и как следствие этого — снижение надежности запоминающего устройства на ПЗС.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Для этого в запоминающее устройство на регистрах с зарядовой связью введены скрытые затворы, МДП-транзисторы в цепях управления третьей фазы входного регистра и разделительные затворы, причем истоки МДП-транзисторов соединены с соответствующими скрытыми затворами, стоки подключены к выходу второй фазы генератора тактовых импульсов, а затворы соединены с соответствующей фазой генератора тактовых импульсов и с разделительными затворами, включенными между входным регистром и информационной матрицеи.

На фиг. 1 изображена схема запоминающего устройства (для определенности показан СР, содержащий четыре столбца (Мс=4) и одиннадцать строк (длина внутренней матрицы — три бита); на фиг. 2—

640371

3 структура Bxopного CP (в разрезе, выделен участок, соответствующий одному биту); на фиг. 3 — временные диаграммы тактовых импульсов; на фиг. 4 — временные диаграммы высокочастотных тактовых импульсов и низкочастотных разделительных импульсов (в увеличенном масштабе).

Входной последовательный трехфазный сдвиговый регистр состоит из затворов 1—

11. На входе его расположены входная диффузионная область 12, проводимость всех диффузионных областей противоположна проводимости подложки 13, и входной затвор 14, с помощью которых осуществляется ввод информации в запоминающее устройство, Каждый ПЗС вЂ” элемент третьей фазы входного регистра 14 помимо затворов 3, 6, 9, подключенных к генератору тактовых импульсов, содержит скрытый затвор 15, 16, 17. Скрытый затвор соединен с истоком соответствующего МДПтранзистора 18, 19, 20. Стоки этих МДПтранзисторов подключены к выходу второй фазы Ф2 генератора тактовых импульсов, а затворы — к генератору низкочастотных

ИМП йЬСОВ Ф1Р.

Выходной трехфазный сдвиговый последовательный регистр образовали разделительными затворами 21 — 30. На выходе расположены выходной затвор 31 и выходная диффузионная область 32, с помощью ко тобой осуществляется вывод информации из СР запоминающего устройства.

Внутренняя информационная матрица запоминающего устройства состоит из затворов 33 — 64, образующих параллельные каналы передачи информации 33 — 40, 41 — 48, 49 — 56, 57 — 64. Между матрицей и:входным и выходньгм последовательными регистрами расположены разделительные затворы

65 — 76, управляемые низкочастотнымиразделительными импульсами Ф1р, Ф2р для определенности рассматриваются ПЗС с каналом и-типа (в р-канальных приборах все напряжения — отрицательные). Применение разделительных затворов позволяет при обеспечении непрерывного режима работы CP (без остановок высокочастотных тактовых генераторов Фь Ф, Ф,) использовать для управления внутренней матрицей

«стандартные» трехфазные тактовые импульсы HH3KoÉ частоты Ф1„„Ф М, Фэ, с ! м длиной плоской части ц — -1 и пологими

3) фронтами, «слабо» синхронизированные с высокочастотными тактовыми импульсами

Фь Ф„Ф («жесткая» синхронизация требуется лишь для разделительных им пульсов Ф1р, Ф р). За счет этого существенно уменьшаются потери за ряда при передаче во внутренней матрице и ослабляются требо вания к быстродействию генераторов низкочастотных импульсов Ф, Ф2„„ФЗ„„ нагруженных на значительно большие емкости по сравнению с остальными тактовыми генераторами. Для исключения паразитных связей между параллельными каналаMH внутренней матрицы через затворывходного и выходного регистров ширина затворов второй и третьей фаз Ф2, Ф, входного регистра и первой фазы Ф выходного регистра увеличена по сравнению с остальными.

Входной регистр работает следующим образом.

В интервалах между циклами обмена зарядами регистров с матрицей, когда разделительный импульс Ф» отсутствует, разделительные затворы 65 — 68 и МДП-транзисторы 18 — 20, подключенные к скрытым затворам 15, 16, 17, закрыты. При этом скрытые затворы работают в «плавающем» режиме, т. с. псрсдают изменения потенциа12, приложенные к тактовым электподам трстьей фазы Фз 3, 6, 9, а входной регистр работает как обычный трехфазный последо вательный CP.

С поступлением в момент времени tI разделительного импульса Ф р МДП-транзисторы 18 — 20 открываются, подключая скрытые затворы 15, 16, 17 к генератору тактовых импульсов второй фазы Ф . Поэтому с окончанием импульса Ф2 (момент времени t ) напряжения на затворах второй фазы 2, 5, 8, 11 и на скрытых затворах 15, 16, 17 снижаются до уровня U„„, и зарядовые пакеты, хранившиеся под затворами второй фазы входного регистра 2, 5, 8, 11, передаются под разделительные зат воры 65 — 68 и соответствующие электроды внутренней матрицы, ооразованной затворами 33, 41, 49, 57.

По окончании импульса Ф (момент времени t3) напряжение на скрытых затворах остается равным U так как подключенные к ним МДП-транзисторы по-прежнему открыты. Наконец, с окончанием разделительного импульса Ф р (момент i<) разделительные затворы 65 — 68 закрываются, изолируя внутреннюю матрицу от входного регистра, а скрытые затворы опять переводятся в «плавающий» режим. Таиим образом, входной рсп1стр продолжает работать как обычный последовательный CP (вследствие задержки заднего фронта импульса

Ф р относительно заднего фронта импульса

Фз потенциалы «плавающих» скрытых затворов в отсутствие импульса Фз,равняются UH) UII, где UII —,пороговое напряжение

МДП-структуры, тем самым обеспечивается начальное обеднение подложки под скрытыми затворами, аналогичное остальным затвор ам) . Использование отдельного

МДП-транзистора для каждого скрытого затвора позволяет увеличить потенциалы

«плавающих» скрытых затворов во время действия импульса Ф, вследствие уменьшения нагрузочных емкостей, подключенных к ним.

640371 и, ill

22 — Г22 — (22:

à 37}—

5 — 5 — ) т7 — 52

521 — — (b;- 1 5 f9 72 о р

| — оф

2 и о— г—

3ОО2 иг 1 применение во входном регистре скрытых затворов, соединенных с тактовым генератором через МДП-транзисторы, позволяет управлять им с помощью «стандартных» трехфазных тактовых импульсов с неизменными фазовыми соотношениями между ними (которые аналогичны тактовым импульсам в обычных последовательных

СР). За счет этого существенно упрощаются схемы тактовых генераторов для последовательно - параллельно — последовательных CP с зарядовой связью и, следовательно, повышается надежность запоминающего устройства на ПЗС.

Формула изобретения

Запоминающее устройство на регистрах с зарядовой связью, содержащее входной и выходной последовательные трехфазные сдвиговые регистры, упр авляющие входы которых соединены с выходами соответст гв — (.,; 1 (5|

-1 5ч-, 5 — — 1 7 1 50 5 — { 1 — Г»- —

2 — т „;!=,.)

2 2 25 25," 2 ) вующих фаз генератора тактовых импульсов, и информационную матрицу, отличающее е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит скрытые затворы, МДП-транзисторы в цепях управления третьей фазы входного регистра, и разделительные затворы, причем истоки

МДП-транзисторов соединены с соответствующими скрытыми затворами, стоки подключены к выходу второй фазы генератора тактовых импульсов, а затворы соединены с соответствующими фазами генератора тактовых импульсоB и с разделительными затворами, включенными между входным

15 рсгистром и информационной матрицей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарубежная электронная техника № 13, 1972, с. 4.

® 2. Зарубежная электроннаятехника №9, 1975, с. 44.

640371

Г1 1 П П Л Г! тм

Г

1

Фиг 3 ф Vg н

v, н ф н

PS ф|р 0н в ф LIg

ZP з Ф

Фиг.т

Составитель Г. Мамджян

Техред А. Камышникова

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 1325jl4 Изд. ¹ 821 Тираж 692 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2