JP3376140B2 - 固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置 - Google Patents
固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置Info
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Description
D装置において電荷転送電極に印加される駆動電圧パル
スを発生する駆動電圧パルス発生装置に関し、特に、C
CD装置に外部から供給される低い電源電圧を昇圧して
電圧の高い駆動電圧パルスを得る駆動電圧パルス発生装
置に関する。
駆動電圧パルス発生装置の例について説明する。図3
は、駆動電圧パルス発生装置が用いられる固体撮像装置
を概略的に示しており、図示しない光学系によって投影
される光像を信号電荷に変換するフォトダイオード10
0が図示しない半導体基板上に一列に多数配列される。
フォトダイオード100の各々に発生した各信号電荷
は、ダイオード列に沿って配置されたシフトゲート20
0を介してCCDレジスタ300に一斉に転送される。
CCDレジスタ300は、転送された信号電荷群を順次
出力回路400に向けて転送する。出力回路400は信
号電荷を画像信号に変換して出力する。
は、電源電圧の低電圧化が進められている。しかし、シ
フトゲート200やCCDレジスタ300等に形成され
ている電荷転送を制御する図示しない電極群には、電源
電圧以上の高いパルス電圧を印加する必要がある。この
ため、外部から供給される低い電源電圧を昇圧して高い
制御電圧を得る装置が必要である。
は、シフトゲートの電極と電荷を転送するCCDレジス
タの電極とが錯綜しており、上部に配置されるシフトゲ
ート200の電極には、より高いパルス電圧が要求され
る。
パルス昇圧装置を設けている。同図において、ノード
(接続点)No と電源VA との間にN型−MOSトラン
ジスタ11が接続される。端子T1とノードNo との間
にキャパシタ12が接続される。ノードNo と接地電位
Vssとの間にN型−MOSトランジスタ13が接続され
る。ノードNo は、昇圧電圧が得られるノードであり、
図示しない信号電荷の転送制御電極に駆動電圧Vo を供
給する電圧源となる。
図示しないゲート電圧パルス発生回路から昇圧パルスと
して電圧パルスP1〜P3が夫々MOSトランジスタ1
1、端子T1及びMOSトランジスタ13に順次に供給
される。まず、電圧パルスP1がMOSトランジスタ1
1のゲートに印加されると、トランジスタ11は導通
し、電源VA の電位V1によってキャパシタ12に電荷
がチャージされる。これにより、ノードNo の電位Vo
は接地電位Vssから略V1に上昇する。
1が非導通になった後、電圧パルスP2が端子T1に印
加される。電圧パルスP2の振幅V2によってノードN
o の電位Vo は、略(V1+V2)に上昇する。電圧パ
ルスP2が消滅すると、ノードNo の電位はV1とな
り、その後、電圧パルスP3がMOSトランジスタ13
のゲートに印加される。電圧パルスP3の印加により、
トランジスタ13が導通してキャパシタの蓄積電荷を放
電し、ノードNo を接地電位Vssにリセットする。
圧した電圧、略(V1+V2)の振幅を持つ駆動電圧パ
ルスを得ることができる。
パルス昇圧装置では、電源VA やパルスP1〜P3を発
生するパルス発生回路の元の電源が共通であれば、ノー
ドNo に得られる昇圧電圧Vo は、電位V1やパルス振
幅V2の大略2倍程度である。これでは、電圧値が不十
分な場合が生ずる。また、固体撮像装置(CCD装置)
では負荷となる電極の容量が数百pF程度と大きい値で
ある。この場合、ノードNo の電位を保持するキャパシ
タ12の容量を大きくしなければならないが、固体撮像
装置等の装置内部に大容量の昇圧装置を設けることが難
しい場合がある。
を発生すると共に、駆動能力が大きい固体撮像装置(C
CD装置)の駆動電圧パルス発生装置を提供することを
目的とする。
め、本発明の固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置
は、固体撮像装置内において信号電荷を所定方向に転送
するために配列された複数の転送電極に駆動電圧パルス
を供給する固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置にお
いて、装置の出力端に上記駆動電圧パルスを出力すべき
期間中振幅が第1のレベルに、また、それ以外の期間中
第2のレベルになるリセットパルスと、上記リセットパ
ルスが前記第1のレベルである間中複数の電圧パルスが
並ぶ昇圧パルスと、を発生するパルス電圧発生部と、互
いに直列に接続された複数のチャージポンプ回路によっ
て構成されて、上記昇圧パルスの供給を受けて入力端に
供給される所定電圧を段階的に昇圧して上記出力端に上
記駆動電圧パルスを形成する昇圧部と、上記リセットパ
ルスが上記第2のレベルである間中前記出力端を所定基
準電位に設定するリセット部と、を有することを特徴と
するまた、本発明のCCD装置の駆動電圧パルス発生装
置は、CCD装置内の電荷転送路において信号電荷を所
定方向に転送するために配列された複数の転送電極に駆
動電圧パルスを供給するCCD装置の駆動電圧パルス発
生装置において、装置の出力端に上記駆動電圧パルスを
出力すべき期間中振幅が第1のレベルに、また、それ以
外の期間中第2のレベルになるリセットパルスと、上記
リセットパルスが上記第1のレベルである間中複数の電
圧パルスが並ぶ昇圧パルスと、を発生するパルス電圧発
生部と、互いに直列に接続された複数のチャージポンプ
回路によって構成されて、上記昇圧パルスの供給を受け
て入力端に供給される所定電圧を段階的に昇圧して上記
出力端に上記駆動電圧パルスを形成する昇圧部と、上記
リセットパルスが上記第2のレベルである間中前記出力
端を所定基準電位に設定するリセット部と、を有するこ
とを特徴とする。
続されるチャージポンプによって構成される。この昇圧
部にはCCD装置等の電極に駆動電圧パルスを出力すべ
き期間中、チャージポンプに昇圧動作のための電圧パル
スが複数供給され、昇圧部の出力電圧が昇圧される。上
記期間を経過すると、上記出力電圧を所定レベルにリセ
ットすることによって、比較的に高い電圧の駆動電圧パ
ルスを得る。
1は本発明の実施例を示しており、大別して、電源部
1、昇圧部2、リセット部3及びパルス電圧発生部4に
よって構成される。電源部1は、(外部の)定電圧源V
A 、及び端子T2を介して電源VA にダイオード接続さ
れるN型−MOSトランジスタ21によって構成され
る。昇圧部2は、トランジスタ21及びノードNo 間に
縦列にダイオード接続された、N型−MOSトランジス
タ22〜24と、一端がトランジスタ21及び22の接
続点(ノード)N1とトランジスタ22のゲートに接続
され、他端に電圧パルスP5が印加されるキャパシタ2
5と、一端がトランジスタ22及び23の接続点N2と
トランジスタ23のゲートに接続され、他端に電圧パル
スP6が印加されるキャパシタ26と、一端がトランジ
スタ23及び24の接続点N3とトランジスタ24のゲ
ートに接続され、他端に電圧パルスP7が印加されるキ
ャパシタ27と、によって構成される。キャパシタ25
〜27は、例えば、同じ容量に形成される。
ペアからなる昇圧モジュールm1〜m3を複数段縦列接
続した構成となっており、必要な出力パルス電圧に応じ
た段数だけ設けられる。
への供給に応答してノードNo 及び接地電位Vss間を接
続するN型−MOSトランジスタ28によって構成され
る。ノードNo には、配線容量等による等価容量Co が
存在し、ノードNo の電位を短時間保持する。ノードN
o は、駆動電圧パルス発生装置の出力端であり、例えば
固体撮像装置のシフトゲート200の駆動電極に接続さ
れる。
な、電圧パルスP5〜P8を、図示しない制御シークエ
ンスに従って発生する。すなわち、リセットパルスであ
る電圧パルスP8が駆動電圧パルスの発生期間に相当す
る低レベルの期間中だけ、電圧パルスP5、P6及びP
7を夫々複数発生する。電圧パルスP5及びP7は同相
の波形であり、電圧パルスP6は、電圧パルスP5及び
P7に対して振幅を相補的に変化させる。電圧パルスP
5〜P7は、夫々キャパシタ25〜27を介して、トラ
ンジスタ22〜24のゲートに個別に供給される。電源
VA の電位V1、電圧パルスP5〜P7の夫々の振幅V
2〜V4は、本実施例では同じ値に設定されているが、
任意に設定可能である。
スP5〜P8が、MOSトランジスタ22〜24、2
8、キャパシタ25〜27に供給され、奇数番目のトラ
ンジスタと偶数番目のトランジスタが交互に導通する。
まず、駆動電圧パルスの発生期間に相当する電圧パルス
P8の低レベルの期間T1以外では、電圧パルスP8は
高レベルとなっている。このT1以外の期間では、トラ
ンジスタ28が導通し、キャパシタCo の電荷を接地電
源に放電して、ノードNo の電圧Vo を基準電位Vssに
引込む。期間T1直前の電圧パルスP6が高レベル、電
圧パルスP5及びP7が低レベルの状態では、図1に実
線で示すように、電源VA からキャパシタ25に向って
トランジスタ21を介してチャージ電流が流れる。ま
た、電圧パルスP6によってキャパシタ26及び27に
トランジスタ23を介してチャージ電流が流れる。
ルスP5及びP7と、電圧パルスP6とが、交互に発生
する。
高レベル、電圧パルスP6が低レベルになると、図1に
点線で示すように、キャパシタ25からキュャパシタ2
6に向ってトランジスタ22を介してチャージ電流が流
れる。また、キャパシタ27からキャパシタCo に向っ
てトランジスタ24を介してチャージ電流が流れ、ノー
ドNo の電位を上昇させる。
ルスP5乃至P7の供給が複数回繰返されると、上述し
た昇圧動作が繰返され、キャパシタCo の電位Vo が上
昇する。
の電位Vo は、図示しない転送制御電極やゲート電極に
駆動電圧パルスを供給すべきタイミングにおいて段階的
に上昇し、元の電源電圧よりも高い電圧の駆動電圧パル
スが得られる。
電圧パルスP8が高レベルとなり、トランジスタ28が
導通することによって、接地電位にリセットされる。出
力ノードNo には、昇圧された略パルス状の電圧Vo が
得られる。このパルス電圧波形は立上がりが階段状であ
るが、固体撮像装置(あるいはCCD装置)の電荷転送
電極に印加する電圧として特に問題がない。
昇圧部2のモジュールmの段数を増やすことによって、
より高い所望の電圧を発生することが可能である。ま
た、電圧パルスP5、P6及びP7の一連の供給パルス
数を増やす(高周波数化する)ことにより、昇圧部(チ
ャージポンプ部)の容量を小さく抑えることが可能であ
る。これは、本装置を半導体チップ上に設ける場合に好
都合である。
パルス発生装置によれば、昇圧部のチャージポンプの段
数を増やすことにより、容易に高電圧を得ることが出来
る。また、固体撮像装置の電極容量は数百pFと大きい
が、電圧パルスの一連の供給回数をある程度増やすこと
により、昇圧部の容量を小さく抑えることができ、オン
チップ化に有利である。また、本装置は、比較的にパル
ス期間の長いパルスの昇圧に適する。周期の速い電圧パ
ルスが必要であるが、固体撮像装置やその他のCCD装
置では昇圧の必要な制御電極用パルスは比較的に低速で
ある場合が多く、高速のCCDの転送パルス等を昇圧パ
ルスに流用することも可能であるので、昇圧回路駆動の
ために負担は少ない。
図である。
波形図である。
る。
である。
を示す波形図である。
Claims (2)
- 【請求項1】固体撮像装置内において信号電荷を所定方
向に転送するために配列された複数の転送電極に駆動電
圧パルスを供給する固体撮像装置の駆動電圧パルス発生
装置であって、 装置の出力端に前記駆動電圧パルスを出力すべき期間中
振幅が第1のレベルに、また、それ以外の期間中第2の
レベルになるリセットパルスと、前記リセットパルスが
前記第1のレベルである間中複数の電圧パルスが並ぶ昇
圧パルスと、を発生するパルス電圧発生部と、 互いに直列に接続された複数のチャージポンプ回路によ
って構成されて、前記昇圧パルスの供給を受けて入力端
に供給される所定電圧を段階的に昇圧して前記出力端に
前記駆動電圧パルスを形成する昇圧部と、 前記リセットパルスが前記第2のレベルである間中前記
出力端を所定基準電位に設定するリセット部と、 を有することを特徴とする固体撮像装置の駆動電圧パル
ス発生装置。 - 【請求項2】CCD装置内の電荷転送路において信号電
荷を所定方向に転送するために配列された複数の転送電
極に駆動電圧パルスを供給するCCD装置の駆動電圧パ
ルス発生装置であって、 装置の出力端に前記駆動電圧パルスを出力すべき期間中
振幅が第1のレベルに、また、それ以外の期間中第2の
レベルになるリセットパルスと、前記リセットパルスが
前記第1のレベルである間中複数の電圧パルスが並ぶ昇
圧パルスと、を発生するパルス電圧発生部と、 互いに直列に接続された複数のチャージポンプ回路によ
って構成されて、前記昇圧パルスの供給を受けて入力端
に供給される所定電圧を段階的に昇圧して前記出力端に
前記駆動電圧パルスを形成する昇圧部と、 前記リセットパルスが前記第2のレベルである間中前記
出力端を所定基準電位に設定するリセット部と、 を有することを特徴とするCCD装置の駆動電圧パルス
発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32742094A JP3376140B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32742094A JP3376140B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08186769A JPH08186769A (ja) | 1996-07-16 |
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ID=18198971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP32742094A Expired - Fee Related JP3376140B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 固体撮像装置の駆動電圧パルス発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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US7675015B2 (en) * | 2004-11-08 | 2010-03-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | CMOS image sensor with boosted voltage signal and related method of operation |
KR102060044B1 (ko) * | 2018-09-13 | 2019-12-27 | 아주대학교산학협력단 | 펄스 드라이버 및 그 구동방법 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32742094A patent/JP3376140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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