JP3309630B2 - スイッチング回路およびこれを用いた電荷転送装置 - Google Patents

スイッチング回路およびこれを用いた電荷転送装置

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JP3309630B2 JP06034195A JP6034195A JP3309630B2 JP 3309630 B2 JP3309630 B2 JP 3309630B2 JP 06034195 A JP06034195 A JP 06034195A JP 6034195 A JP6034195 A JP 6034195A JP 3309630 B2 JP3309630 B2 JP 3309630B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング回路およ
びこれを出力回路の一部として用いた電荷転送装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置、例えばCCDリニアセン
サの構成を図17に、電荷電圧変換部の周辺部の構成を
図18にそれぞれ示す。先ず、CCDリニアセンサ17
0は、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変
換して蓄積するセンサ部171が一列に多数(例えば、
2000画素分)配列されてなるセンサ列172と、こ
のセンサ列172の各センサ部171に蓄積された信号
電荷を読み出す読出しゲート部173と、この読出しゲ
ート部173によって読み出された信号電荷を一方向に
転送するCCDからなる電荷転送レジスタ174とを有
する構成となっている。そして、電荷転送レジスタ17
4の終端には、転送されてきた信号電荷を検出して電圧
に変換する電荷電圧変換部175が設けられている。
【0003】読出しゲート部173は、端子176を介
して印加される読出しゲートパルスφROGによって読
出し駆動される。電荷転送レジスタ174は、タイミン
グ発生回路177で発生されドライバ178を介して印
加される2相の駆動パルスφ1,φ2によって転送駆動
される。電荷電圧変換部175は、同様に、タイミング
発生回路177で発生されドライバ178を介して印加
されるリセットパルスφrsによってリセットされる。
タイミング発生回路177は、端子179を介して入力
されるクロックパルスφCLKに基づいて2相の駆動パ
ルスφ1,φ2やリセットパルスφrsなどの各種のタ
イミング信号を発生する。電荷電圧変換部175の出力
電圧Vfdは、バッファ180を経た後出力端子181
を介してCCD出力電圧Voutとして導出され、AD
コンバータ182においてADタイミングパルスに基づ
いてディジタル信号に変換される。
【0004】図18において、電荷電圧変換部175
は、一例として、電荷転送レジスタ174の最終段を構
成するN−型不純物からなる出力ゲート部183に隣接
して形成されたN+型不純物からなるフローティング・
ディフュージョン(FD)184と、N型不純物からな
るチャネル領域を介して形成されたN+型不純物からな
るリセットドレイン(RD)185と、チャネル領域の
上方に配されたリセットゲート(RG)186とからな
るフローティング・ディフュージョン・アンプ構成とな
っており、出力ゲート部183からフローティング・デ
ィフュージョン184に転送された信号電荷を電圧Vf
dに変換して出力する。リセットドレイン185には、
所定の電圧(例えば、電源電圧Vdd)がリセットドレ
イン電圧Vrdとして印加されている。また、リセット
ゲート186には、先のリセットパルスφrsが印加さ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図19に、バッファ1
80でサンプルホールド(S/H)を行わない場合のC
CD出力電圧Voutの一般的な出力波形を示す。この
出力波形から明らかなように、リセットゲート186に
印加されたリセットパルスφrsがオフするときに、リ
セットドレイン185とリセットゲート186との間の
寄生容量に起因する容量結合によってフローティング・
ディフュージョン184の電位が変動するいわゆるφr
sカップリングが見られる。ここで、CCD出力電圧V
outの振幅として1Vp-p あったとしても、φrsカ
ップリングが0.5Vあれば、このカップリングの振幅
のバラツキ(製造上のバラツキや使用環境のバラツキ)
を考慮して結局、出力回路の動作領域として1.5V以
上確保しなければならないことになる。このような観点
から、φrsカップリングを低減することは、出力回路
の設計を楽にする上で重要である。
【0006】図20に、バッファ180でサンプルホー
ルドを行った場合のCCD出力電圧Voutの出力波形
を示す。サンプルホールドしてしまえば、CCD出力電
圧Voutの全体の振幅も小さくなるが、図18の回路
図から明らかなように、サンプルホールド回路186の
前段の回路部分(本例では、ソースフォロワ2段)18
7の設計は、φrsカップリングを含めて考える必要が
ある。さらに、ノイズ除去のためCDS(相関二重サン
プリング)などを行おうとすると、サンプルホールド以
前に行う必要があるため、サンプルホールド回路186
以前の回路構成が複雑になってしまう。複雑な回路であ
ればあるほど、動作領域を大きく設計するのが困難にな
る。
【0007】また、φrsカップリングのもう一つの問
題点としてノイズの問題がある。CCD出力電圧Vou
tにおけるノイズの一つに、広い意味でのリセットノイ
ズと称されるランダムノイズがある。このリセットノイ
ズには、抵抗雑音である狭義のリセットノイズや、リセ
ットゲート186がオフするときにゲート下の電荷がフ
ローティング・ディフュージョン側へ分配されることに
よる分配ノイズや、容量結合によるφrsカップリング
のバラツキのカップリングノイズなどがある。ここで、
リセットパルスφrsに依存するのが分配ノイズとカッ
プリングノイズである。
【0008】分配ノイズは、リセットゲート部分のトラ
ンジスタ(フローティング・ディフュージョン184,
リセットドレイン185,リセットゲート186からな
るMOSトランジスタ)がオフするとき(直後)のチャ
ネル上の電荷の分配やドレインへの転送時間の問題など
がある。これは、このMOSトランジスタの相互コンダ
クタンスgm が十分に高ければ、オフするスピードに依
存し、スピードが早ければこのノイズが大きくなる。こ
のスピードは、φrsカップリングの振幅をリセットパ
ルスφrsの立下がり時間で割った値で決まる。
【0009】次に、カップリングノイズであるが、これ
は通常電源電圧Vddが供給されるリセットドレイン1
85への配線などによるインピーダンスやリセットゲー
ト部分のMOSトランジスタが影響し、リセットパルス
φrsの立下がりスピード依存性を持つものである。イ
ンピーダンスが高いと、リセットドレイン185とリセ
ットゲート186との間の寄生容量によってカップリン
グが大きくなり、ノイズとしても大きくなる。逆に、リ
セットパルスφrsの立下がりスピードが遅いと、イン
ピーダンスおよびリセットゲート部分のMOSトランジ
スタの影響でカップリングが小さくなる。このカップリ
ングそのものを小さくすることは、先述したように、設
計上/性能上、有意義なものである。
【0010】従来、このカップリングを低減するため
に、以下に説明する方策が採られていた。先ず、図21
は、基本的なφrsドライバの回路図である。このφr
sドライバは、電源Vddと接地間に接続されたP‐M
OSトランジスタM1とN‐MOSトランジスタM2か
らなる1段目のC‐MOSインバータ211と、同様に
電源Vddと接地間に接続されたP‐MOSトランジス
タM3とN‐MOSトランジスタM4からなる2段目の
C‐MOSインバータ212と、出力ライン213と接
地間に接続された負荷容量CLとから構成されている。
かかる構成のφrsドライバに対し、従来は、カップリ
ングを低減するために、図22に示すように、2段目の
C‐MOSインバータ212を構成するN‐MOSトラ
ンジスタM4のソースを電源Vccに接続した構成を採
っていた。なお、この電源Vccの電源電圧は、電源V
ddの電源電圧と接地レベルとの間の電圧である。
【0011】図23に、図21,図22の各回路例1,
2でのリセットパルスφrs(a)およびCCD出力V
out(b)の各波形を示す。また、図23の時刻t
1,t2,t3でのフローティング・ディフュージョン
(FD)付近の断面ポテンシャルを図24に示す。図2
2の回路例2によれば、図23(a)に一点鎖線で示す
ように、リセットパルスφrsのLoレベルを図21の
回路例1の場合よりも高く設定したことにより、リセッ
トパルスφrsそのものの振幅を小さくすることができ
るので、同図(b)から明らかなように、その分だけフ
ローティング・ディフュージョンの出力Vfdへのカッ
プリングを低減できる。しかしながら、リセットパルス
φrsの振幅を小さくし過ぎると、フローティング・デ
ィフュージョンのダイナミックレンジを十分に確保でき
なくなることから、上述した従来技術では、リセットパ
ルスφrsの振幅をある程度までしか小さくできないた
め、カップリングの低減にも限界があった。
【0012】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、出力波形での不要な
カップリング部分を確実に低減できるスイッチング回路
およびこれを用いた電荷転送装置を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明では、信号又は信
号の直流成分を保持する保持手段と、この保持手段に信
号又は信号の直流成分を保持させるための駆動をなすス
イッチングトランジスタとを備えたスイッチング回路に
おいて、スイッチングトランジスタのゲートに印加する
駆動パルスの立ち下がりの変動に作用し該変動の完了ま
での時間を長くする、即ちなまらせる手段を設けた構成
となっている。また、駆動対象のスイッチングトランジ
スタがP−MOSトランジスタの場合は該駆動パルスの
立ち上がりのみの変動の完了までの時間を長くするよう
にする。
【0014】また、本発明では、信号電荷を転送する電
荷転送部と、この電荷転送部によって転送された信号電
荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、この電荷電圧変
換部に対してその浮遊容量を所定の電位にリセットする
リセットパルスを供給するドライバとを備えた電荷転送
装置において、このドライバにリセットパルスの立ち下
がりの変動に作用し該変動の完了までの時間を長くす
る、即ちなまらせる手段を設けた構成となっている。
た、電荷電圧変換部のリセットパルスによる駆動対象が
P−MOSトランジスタである電荷転送装置において
は、リセットパルスの立ち上がりのみの変動に作用し該
変動の完了までの時間を長くする手段を設けた構成とす
る。
【0015】
【作用】上記構成のスイッチング回路において、スイッ
チングトランジスタに駆動パルスが印加されると、信号
又は信号の直流成分を保持する保持手段は、所定の電位
にリセット又は所定の電位へクランプされる。そして、
スイッチングトランジスタをオフするときに、駆動パル
スの立ち下がりがなまっていることで、容量結合による
カップリングが低減される。
【0016】上記構成の電荷転送装置において、電荷電
圧変換部にリセットパルスが印加されることで、フロー
ティング・ディフュージョン又はフローティングゲート
が所定の電位にリセットされる。そして、リセットをオ
フするときのリセットパルスの立ち下がりがなまってい
ることで、リセットドレインとリセットゲートとの間の
寄生容量に起因する容量結合によってフローティング・
ディフュージョン又はフローティングゲートの電位が変
動するカップリングが低減される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施例を
示す回路図である。図1において、P‐MOSトランジ
スタQ11およびN‐MOSトランジスタQ12は、ゲ
ート同士およびドレイン同士がそれぞれ共通に接続され
ており、P‐MOSトランジスタQ11のソースが電源
Vddに接続され、N‐MOSトランジスタQ12のソ
ースが接地されることで1段目のC‐MOSインバータ
11を構成している。P‐MOSトランジスタQ11お
よびN‐MOSトランジスタQ12のゲート共通接続点
N11は、信号線L11を介してタイミング発生回路2
0の出力端に接続されている。
【0018】P‐MOSトランジスタQ13およびN‐
MOSトランジスタQ14は、ゲート同士およびドレイ
ン同士がそれぞれ共通に接続されており、P‐MOSト
ランジスタQ13のソースが電源Vddに接続され、N
‐MOSトランジスタQ14のソースが抵抗Rを介して
接地されることで2段目のC‐MOSインバータ12を
構成している。P‐MOSトランジスタQ13およびN
‐MOSトランジスタQ14のゲート共通接続点N13
は、P‐MOSトランジスタQ11およびN‐MOSト
ランジスタQ12のドレイン共通接続点N12に信号線
L12を介して接続されている。P‐MOSトランジス
タQ13およびN‐MOSトランジスタQ14のドレイ
ン共通接続点N14は、信号線L13を介して出力端子
13に接続されている。信号線L13と接地間には、負
荷容量CLが接続されている。
【0019】図2は、上記構成の第1の実施例に係るス
イッチング回路の適用例を示す構成図である。この適用
例では、第1の実施例に係るスイッチング回路が、CC
DリニアセンサやCCDエリアセンサ等の固体撮像装置
における電荷転送レジスタやCCD遅延素子などの電荷
転送装置100において、例えばフローティング・ディ
フュージョン・アンプ構成の電荷電圧変換部のリセット
ゲートを駆動するためのφrsドライバ10として用い
られた場合を示している。なお、信号電荷を電圧に変換
する電荷電圧変換部としては、フローティング・ディフ
ュージョン・アンプ構成のものに限定されるものではな
く、フローティングゲート構成のものなどであっても良
い。
【0020】図2において、電荷電圧変換部30は、電
荷転送部の最終段を構成するN−型不純物からなる出力
ゲート部31に隣接して形成されたN+型不純物からな
るフローティング・ディフュージョン32と、N型不純
物からなるチャネル領域を介して形成されたN+型不純
物からなるリセットドレイン33と、チャネル領域の上
方に配されたリセットゲート34とからなるスイッチン
グトランジスタ(MOSトランジスタ)構成となってお
り、出力ゲート部31からフローティング・ディフュー
ジョン32に転送された信号電荷を電圧Vfdに変換し
て出力する。フローティング・ディフュージョン32の
容量(浮遊容量)が図1の負荷容量CLとなる。リセッ
トドレイン33には、所定の電圧(例えば、電源電圧V
dd)がリセットドレイン電圧Vrdとして印加されて
いる。また、リセットゲート34には、φrsドライバ
10からリセットパルスφrsが印加される。
【0021】上述したように、電荷電圧変換部30のリ
セットゲート34を駆動するφrsドライバ10におい
て、2段目のC‐MOSインバータ12のN‐MOSト
ランジスタQ14のソースと接地間に抵抗Rを接続した
ことにより、図3(a)に実線で示すように、リセット
ゲート34に印加するリセットパルスφrsの立ち下が
り時間を大きくし、その立ち下がりをなまらせることが
できる。すなわち、抵抗Rは、リセットパルスφrsの
立ち下がりの変動に作用してその変動の完了までの時間
を長くするための波形整形手段として機能する。これに
より、リセットパルスφrsの立ち下がりにおいて、高
周波成分をなくすことができるので、図3(b)から明
らかなように、リセットパルスφrsの立ち下がり時の
リセットドレイン33とリセットゲート34との間の寄
生容量に起因する容量結合によるカップリングを低減で
きる。すなわち、抵抗Rを1本追加するのみの極めて簡
単な回路構成にて、フローティング・ディフュージョン
32の出力Vfdへのカップリングの低減効果が得られ
る。
【0022】図4に、フローティング・ディフュージョ
ン部分の断面ポテンシャルを示す。同図において、リセ
ットゲート34の下のポテンシャルのうち、一点鎖線で
示すポテンシャル線が、リセットゲート34のオン/オ
フのスレッシュホールドレベルである。実際には、カッ
プリングでもう少し高いポテンシャルがスレッシュホー
ルドレベルに相当するが、ここでは簡単のため、リセッ
トドレイン電圧Vrdと同電位をスレッシュホールドレ
ベルとして話しを進める。ポテンシャルがこのVrdレ
ベルになるときのリセットゲート電圧がスレッシュホー
ルドレベルVthとなり、図3(a)のリセットパルス
φrsの波形を横切る点線に相当する。したがって、こ
のリセットパルスφrsの波形において、Vthレベル
と交差するときの傾きがノイズに関係する重要な立ち下
がりスピード部分である。
【0023】図5は、第1の実施例の変形例を示す回路
図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して
示してある。この変形例では、2段目のC‐MOSイン
バータ12のN‐MOSトランジスタQ14のドレイン
と信号線L13との間に抵抗Rを接続した構成となって
いる。この変形例の場合にも、抵抗RがN‐MOSトラ
ンジスタQ14に対して直列に接続されたものであるこ
とから、第1の実施例の場合と同様に、リセットパルス
φrsの立ち下がり時間を大きくすることができるた
め、フローティング・ディフュージョン32の出力Vf
dへのカップリングを低減できることになる。
【0024】図6に、抵抗Rを追加する第1の実施例の
参考例を示す。この参考例では、2段目のC‐MOSイ
ンバータ12のドレイン共通接続点N14と負荷容量C
Lとの間に抵抗Rを接続した構成となっており、リセッ
トパルスφrsの立ち下がり時間のみならず、立ち上が
り時間も大きくなるが、カップリングが発生するのはリ
セットパルスφrsの立ち下がり時であることから、立
ち上がり時間が大きくなったとしても、支障なくフロー
ティング・ディフュージョン32の出力Vfdへのカッ
プリングを低減できることになる。
【0025】なお、上述した第1の実施例およびその変
形例では、抵抗Rを追加することでリセットパルスφr
sの立ち下がりをなまらせる構成としたが、2段目のC
‐MOSインバータ12のN‐MOSトランジスタQ1
4のソース側の電位を接地レベルではなく、接地レベル
よりも高くかつ電源Vddの電圧レベルよりも低い電位
レベルVccに設定することによってリセットパルスφ
rsそのものの振幅を小さくする技術との組合せで用い
ることで、φrsカップリングをより低減できることに
なる。
【0026】図7は、本発明の第2の実施例を示す回路
図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して
示してある。図7において、P‐MOSトランジスタQ
11およびN‐MOSトランジスタQ12は、ゲート同
士およびドレイン同士がそれぞれ共通に接続されてお
り、P‐MOSトランジスタQ11のソースが電源Vd
dに接続され、N‐MOSトランジスタQ12のソース
が接地されることで1段目のC‐MOSインバータ11
を構成している。P‐MOSトランジスタQ11および
N‐MOSトランジスタQ12のゲート共通接続点N1
1は、信号線L11を介してタイミング発生回路20の
出力端に接続されている。
【0027】P‐MOSトランジスタQ13およびN‐
MOSトランジスタQ14は、ゲート同士およびドレイ
ン同士がそれぞれ共通に接続されており、P‐MOSト
ランジスタQ13のソースが電源Vddに接続され、N
‐MOSトランジスタQ14のソースがN‐MOSトラ
ンジスタQ15を介して接地されることで2段目のC‐
MOSインバータ12を構成している。N‐MOSトラ
ンジスタQ15のゲートは、電源Vddと接地間に直列
に接続された抵抗R1,R2の共通接続点N15に接続
されている。すなわち、N‐MOSトランジスタQ15
のゲートには、電源Vddの電圧を抵抗R1,R2の抵
抗比で分圧して得られる所定の電圧が印加されている。
N‐MOSトランジスタQ15および抵抗R1,R2
は、他の回路素子と同一の基板上に作製される(オンチ
ップ)。
【0028】2段目のC‐MOSインバータ12におい
て、P‐MOSトランジスタQ13およびN‐MOSト
ランジスタQ14のゲート共通接続点N13は、P‐M
OSトランジスタQ11およびN‐MOSトランジスタ
Q12のドレイン共通接続点N12に信号線L12を介
して接続されている。P‐MOSトランジスタQ13お
よびN‐MOSトランジスタQ14のドレイン共通接続
点N14は、信号線L13を介して出力端子13に接続
されている。信号線L13と接地間には、負荷容量CL
が接続されている。
【0029】上記構成の第2の実施例に係るスイッチン
グ回路は、第1の実施例の場合と同様に、CCDリニア
センサやCCDエリアセンサ等の固体撮像装置における
電荷転送レジスタやCCD遅延素子などの電荷転送装置
100において、例えばフローティング・ディフュージ
ョン・アンプ構成の電荷電圧変換部のリセットゲートを
駆動するためのφrsドライバ10として用いられる。
その適用例の構成を図8に示す。電荷電圧変換部30の
構成は、図2の場合と全く同じである。電荷電圧変換部
30としては、フローティング・ディフュージョン・ア
ンプ構成のものに限定されるものではなく、フローティ
ングゲート構成のものなどであっても良い。
【0030】上述したように、電荷電圧変換部30のリ
セットゲート34を駆動するφrsドライバ10におい
て、2段目のC‐MOSインバータ12のN‐MOSト
ランジスタQ14のソースと接地間にN‐MOSトラン
ジスタQ15を接続し、そのゲートに所定の電位を印加
するようにしたことにより、N‐MOSトランジスタQ
15が定電流源として働くことになるため、図9(a)
に実線で示すように、リセットパルスφrsの立ち下が
り側の時間のみをコントロールでき、しかもリニアに立
ち下げることができる。すなわち、当該定電流源は、リ
セットパルスφrsの立ち下がりの変動に作用してその
変動の完了までの時間を長くするための波形整形手段と
して機能する。
【0031】このように、リセットパルスφrsの立ち
下がりをなまらせることにより、図9(b)から明らか
なように、リセットパルスφrsの立ち下がり時(オフ
時)において、リセットドレイン33とリセットゲート
34との間の寄生容量に起因する容量結合によるカップ
リングを低減でき、しかもスレッシュホールドレベルV
thに変動があっても、リセットパルスφrsの立ち下
がりの傾きが一定であるため、Vth変動によってカッ
プリングおよびノイズが変わることはない。
【0032】そして、CCD出力波形におけるリセット
パルスφrsのカップリング部分が減ることで、信号レ
ベル(動作点)が容易に判断できるため、フローティン
グ・ディフュージョン32の後段に接続される出力回路
の設計が簡単にできるようになる。また、N‐MOSト
ランジスタQ15のゲート電圧を変えたり、N‐MOS
トランジスタQ15のチャネル長やチャネル幅を変える
ことで、リセットパルスφrsの立ち下がりにおいて、
所望の立ち下がりスピードを設定することができる。
【0033】図10は、例えばオートフォーカスのモニ
ターセンサ(露光センサ)として用いられるダイオード
センサのリセット駆動に適用された第2の実施例の適用
例を示す構成図であり、図中、図8と同等部分には同一
符号を付して示してある。図10において、ダイオード
センサ40は、P−型不純物領域41の表面側に形成さ
れたN+型不純物領域42と、このN+型不純物領域4
2の横にN型不純物領域43を挟んで形成されたN+型
不純物領域44と、N型不純物領域43の上方に配され
たリセットゲート45とからなり、N+型不純物領域4
4が電源Vddに接続され、リセットゲート45にリセ
ットパルスφSRSが印加される一種のスイッチングト
ランジスタ(MOSトランジスタ)構成となっている。
【0034】このように、ダイオードセンサ40をリセ
ット駆動するφSRSドライバ50に第2の実施例に係
るスイッチング回路を適用することにより、図11に示
すように、リセットパルスφSRSの立ち下がり時間を
大きく、しかもリニアに立ち下げることができるので、
リセットパルスφSRSの立ち下がり時(オフ時)にお
いて、N+型不純物領域44とリセットゲート45との
間の寄生容量に起因する容量結合によるカップリングを
低減でき、しかもスレッシュホールドレベルVthに変
動があっても、リセットパルスφSRSの立ち下がりの
傾きが一定であるため、Vth変動によってカップリン
グおよびノイズが変わることはない。
【0035】図12は、サンプルホールド回路のサンプ
リング駆動に適用された第2の実施例の適用例を示す構
成図であり、図中、図8と同等部分には同一符号を付し
て示してある。図12において、サンプルホールド回路
60は、2段のソースフォロワからなる前段のバッファ
61と、1段のソースフォロワからなる後段のバッファ
62と、バッファ61の出力端にドレインが接続されか
つバッファ62の入力端にソースが接続されたスイッチ
ングトランジスタであるホールドトランジスタ(N‐M
OSトランジスタ)63と、このホールドトランジスタ
63のソースと接地間に接続されたホールド容量64と
からなり、ホールドトランジスタ63のゲートにサンプ
ルホールドパルスφSHが印加されることで、入力信号
Vinのピーク値をホールドする回路構成となってい
る。
【0036】このように、サンプルホールド回路60を
サンプリング駆動するφSHドライバ70に第2の実施
例に係るスイッチング回路を適用することにより、サン
プルホールドパルスφSHの立ち下がり時間を大きく、
しかもリニアに立ち下げることができるので、サンプル
ホールドパルスφSHの立ち下がり時におけるカップリ
ングを低減でき、S/Hカップリングの少ない出力波形
を得ることができる。したがって、このサンプルホール
ド回路60を例えば図17に示すCCDリニアセンサ1
70の出力回路の一部として用いることで、後段の信号
処理、例えばADコンバータ182(図17参照)のタ
イミングを正確に合わせる必要がなくなるため、設計が
楽になる。
【0037】図13は、クランプ回路のクランプ駆動に
適用された第2の実施例の適用例を示す構成図であり、
図中、図8と同等部分には同一符号を付して示してあ
る。図13において、クランプ回路80は、2段のソー
スフォロワからなる前段のバッファ81と、1段のソー
スフォロワからなる後段のバッファ82と、バッファ8
1の出力端に一端が接続されかつバッファ82の入力端
に他端が接続されたクランプ容量83と、基準電位Vr
efが印加される端子84にドレインが接続されかつク
ランプ容量83の他端にソースが接続されたスイッチン
グトランジスタであるクランプトランジスタ(N‐MO
Sトランジスタ)85とからなり、クランプトランジス
タ85のゲートにクランプパルスφCLPが印加される
ことで、入力信号Vinの直流成分を基準電位Vref
へクランプする回路構成となっている。
【0038】このように、クランプ回路80をクランプ
駆動するφCLPドライバ90に第2の実施例に係るス
イッチング回路を適用することにより、クランプパルス
φCLPの立ち下がり時間を大きく、しかもリニアに立
ち下げることができるので、クランプパルスφCLPの
立ち下がり時におけるカップリングを低減できる。した
がって、クランプした際の直流成分の基準電位Vref
からのずれが小さくなるため、後段の信号処理のための
回路の設計が楽になる。
【0039】なお、上述した第2の実施例およびその適
用例では、2段目のC‐MOSインバータ12のN‐M
OSトランジスタQ14のソースと接地間にN‐MOS
トランジスタQ15を追加し、このN‐MOSトランジ
スタQ15のゲートに所定の電位を印加することでリセ
ットパルスφrsの立ち下がりをなまらせる構成とした
が、N‐MOSトランジスタQ15のソース側の電位を
接地レベルではなく、接地レベルよりも高くかつ電源V
ddの電圧レベルよりも低い電位レベルVccに設定す
ることによってリセットパルスφrs,φSRS、サン
プルホールドパルスφSHあるいはクランプパルスφC
LPそのものの振幅を小さくする技術との組合せで用い
ることで、カップリングをより低減できることになる。
【0040】また、第2の実施例では、追加したN‐M
OSトランジスタQ15にゲート電圧を与える抵抗R
1,R2をオンチップ化するとしたが、図14に示すよ
うに、N‐MOSトランジスタQ15のゲート端子14
を設け、このゲート端子14を介してN‐MOSトラン
ジスタQ15にゲート電圧Vgを与えるようにすること
により、リセットパルスφrsの立ち下がり時間を外部
からコントロールすることが可能となる。抵抗R1,R
2を可変抵抗として外部に設けるようにしても、リセッ
トパルスφrsの立ち下がり時間を外部からコントロー
ルすることが可能である。
【0041】図15は、第2の実施例の他の変形例を示
す回路図であり、図中、図7と同等部分には同一符号を
付して示してある。この変形例では、2段目のC‐MO
Sインバータ12のN‐MOSトランジスタQ14のソ
ースと接地間に接続するN‐MOSトランジスタQ1
5′として、デプレッション型のMOSトランジスタを
用いた構成となっている。デプレッション型MOSトラ
ンジスタは、ゲートに電圧を加えなくてもドレイン電流
が流れるタイプのMOSトランジスタであり、リセット
パルスφrsの立ち下がりの変動に作用してその変動の
完了までの時間を長くするための波形整形手段として機
能する。したがって、N‐MOSトランジスタQ15′
のゲートを接地レベルとすれば良いため、ゲート電圧を
発生するための専用の手段を設ける必要がなく、しかも
電源Vddの電圧変動が生じても、リセットパルスφr
sの立ち下がり時間がその変動の影響を受けることもな
い。
【0042】図16は、第2の実施例のさらに他の変形
例を示す回路図であり、図中、図7と同等部分には同一
符号を付して示してある。この変形例では、2段目のC
‐MOSインバータ12のP‐MOSトランジスタQ1
のソースと電源Vddとの間にP‐MOSトランジス
タQ16を接続し、そのゲート電圧として抵抗R1,R
2による分圧電圧を与える構成となっている。このP‐
MOSトランジスタQ16は、第2の実施例におけるN
‐MOSトランジスタQ15と同様に電流源として働
き、リセットパルスφrsの立ち上がりの変動に作用し
てその変動の完了までの時間を長くするための波形整形
手段として機能する。これによれば、リセットパルスφ
rsの立ち上がり時間のみを大きく設定できるので、そ
の駆動対象のトランジスタがP‐MOSトランジスタの
場合に適用することで、φrsカップリングを低減でき
ることになる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号又は信号の直流成分を保持する保持手段と、この保
持手段に信号又は信号の直流成分を保持させるための駆
動をなすスイッチングトランジスタとを備えたスイッチ
ング回路において、スイッチングトランジスタのゲート
に印加する駆動パルスの立ち下がりの変動に作用し該変
の完了までの時間を長くするようにしたので、容量結
合によるカップリングを低減できることになる。また、
駆動対象のトランジスタがP−MOSトランジスタの場
合は該駆動パルスの立ち上がりのみの変動に作用し該変
動の完了までの時間を長くするようにすることで、同様
の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】第1の実施例の適用例を示す構成図である。
【図3】第1の実施例に係る波形図である。
【図4】FD部分の断面ポテンシャル図である。
【図5】第1の実施例の変形例を示す回路図である。
【図6】第1の実施例の参考例を示す回路図である。
【図7】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図8】第2の実施例の適用例1を示す構成図である。
【図9】適用例1に係る波形図である。
【図10】第2の実施例の適用例2を示す構成図であ
る。
【図11】適用例2に係る波形図である。
【図12】第2の実施例の適用例3を示す回路図であ
る。
【図13】第2の実施例の適用例4を示す回路図であ
る。
【図14】第2の実施例の変形例1を示す回路図であ
る。
【図15】第2の実施例の変形例2を示す回路図であ
る。
【図16】第2の実施例の変形例3を示す回路図であ
る。
【図17】CCDリニアセンサの構成図である。
【図18】電荷電圧変換部の周辺部の構成図である。
【図19】S/Hなしの場合のCCD出力の波形図であ
る。
【図20】S/Hありの場合のCCD出力の波形図であ
る。
【図21】従来の回路例1の回路図である。
【図22】従来の回路例2の回路図である。
【図23】従来例に係る波形図である。
【図24】FD付近の断面ポテンシャル図である。
【符号の説明】
10 φrsドライバ 11 1段目のC‐MOSインバータ 12 2段目のC‐MOSインバータ 20 タイミング発生回路 30 電荷電圧変換部 32 フローティング・ディフュージョン(FD) 33 リセットドレイン(RD) 34 リセットゲート(RG) 40 ダイオードセンサ 50 φSRSドライバ 60 サンプルホールド回路 63 ホールドトランジスタ 64 ホールド容量 70 φSHドライバ 80 クランプ回路 83 クランプ容量 85 クランプトランジスタ 90 φCLPドライバ 100 電荷転送装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/339 H01L 27/148 H01L 29/762 H03M 1/66 H04N 5/335

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号又は信号の直流成分を保持する保持
    手段と、 前記保持手段を駆動するスイッチングトランジスタと、 前記スイッチングトランジスタのゲートに印加する駆動
    パルスの立ち下がりの変動に作用し該変動の完了までの
    時間を長くする波形整形手段とを具備することを特徴と
    するスイッチング回路。
  2. 【請求項2】 前記保持手段は、信号電荷を電圧に変換
    する浮遊容量であることを特徴とする請求項1記載のス
    イッチング回路。
  3. 【請求項3】 前記保持手段は、光電変換するダイオー
    ドセンサのセンサ容量であることを特徴とする請求項1
    記載のスイッチング回路。
  4. 【請求項4】 前記保持手段は、信号をホールドするホ
    ールド容量であることを特徴とする請求項1記載のスイ
    ッチング回路。
  5. 【請求項5】 前記保持手段は、信号の直流成分を所定
    の電位へクランプするクランプ容量であることを特徴と
    する請求項1記載のスイッチング回路。
  6. 【請求項6】 前記波形整形手段は、抵抗素子であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のスイッチング回路。
  7. 【請求項7】 前記波形整形手段は、定電流源であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のスイッチング回路。
  8. 【請求項8】 信号又は信号の直流成分を保持する保持
    手段と、 前記保持手段に信号又は信号の直流成分を保持させるた
    めの駆動をなすP−MOSトランジスタからなるスイッ
    チングトランジスタと、 前記スイッチングトランジスタのゲートに印加する駆動
    パルスの立ち上がりのみの変動に作用し該変動の完了ま
    での時間を長くする波形整形手段と を具備することを特
    徴とするスイッチング回路。
  9. 【請求項9】 信号電荷を転送する電荷転送部と、前記
    電荷転送部によって転送された信号電荷を電圧に変換す
    る電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部に対してその
    浮遊容量を所定の電位にリセットするリセットパルスを
    供給するドライバとを備えた電荷転送装置であって、 前記ドライバは、前記リセットパルスの立ち下がりの変
    動に作用し該変動の完了までの時間を長くする波形整形
    手段を有することを特徴とする電荷転送装置。
  10. 【請求項10】 前記波形整形手段は、抵抗素子である
    ことを特徴とする請求項記載の電荷転送装置。
  11. 【請求項11】 前記波形整形手段は、定電流源である
    ことを特徴とする請求項記載の電荷転送装置。
  12. 【請求項12】 信号電荷を転送する電荷転送部と、前
    記電荷転送部によって転送された信号電荷を電圧に変換
    する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部に対してそ
    の浮遊容量を所定の電位にリセットするリセットパルス
    を供給するドライバとを備えた電荷転送装置であって、 前記電荷電圧変換部の前記リセットパルスによる駆動対
    象がP−MOSトランジスタであり、 前記ドライバは、前記リセットパルスの立ち上がりのみ
    の変動に作用し該変動の完了までの時間を長くする波形
    整形手段を有することを特徴とする電荷転送装置。
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