JPH0634360B2 - 信号伝送回路 - Google Patents

信号伝送回路

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JPH0634360B2
JPH0634360B2 JP59217034A JP21703484A JPH0634360B2 JP H0634360 B2 JPH0634360 B2 JP H0634360B2 JP 59217034 A JP59217034 A JP 59217034A JP 21703484 A JP21703484 A JP 21703484A JP H0634360 B2 JPH0634360 B2 JP H0634360B2
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transistor
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCCD撮像素子、液晶デイスプレイ、メモリ装
置等を駆動するためのシフトレジスタに使用して好適な
信号伝送回路に関する。
〔従来の技術〕
例えばCCD撮像素子の水平走査線を1ラインづつ順次
駆動するためのシフトレジスタとして、従来第6図に示
すような回路が用いられていた。
図において、入力端子(1)がエンハンスメント型のMO
SトランジスタT1のゲートに接続され、このトランジ
スタT1のソースが接地ライン(2)に接続され、ドレイン
がデイプレシヨン型のMOSトランジスタT2のソース
とゲートに接続され、このトランジスタT2のドレイン
電源ライン(3)に接続される。
このトランジスタT1,T2のドレインソースの接続点が
トランスミツシヨンゲートを構成するエンハンスメント
型のMOSトランジスタT31のソースドレインを通じて
トランジスタT1,T2と同様に接続されたトランジスタ
41,T51に接続され、このトランジスタT41,T51
接続点がトランスミツシヨンゲートを構成するエンハン
スメント型のMOSトランジスタT61のソースドレイン
を通じてトランジスタT1,T2と同様に接続されたトラ
ンジスタT71,T81に接続される。
このトランジスタT31〜T81の回路が順次繰り返し接続
される。なお図中符号のサフイツクスの上位を共通、下
位を順次変更して示す。
さらに互いに位相の異なるクロツク信号φ1,φ2の供給
されるクロツク端子(4),(5)がそれぞれトランジスタT
31,T32……及びトランジスタT61,T62……ゲートに
接続される。
この回路において、クロツク端子(4),(5)には第7図
A,Bに示すようなクロツク信号φ1,φ2が供給され
る。これに対して入力端子(1)には例えば第7図Cに示
すような信号φINが供給される。
これによつてまずトランジスタT1,T2の接続点には
第7図Dに示すような反転電圧V1が現れる。ここでV
1p-p=VDD(VDDは電源ライン(3)は電圧)である。
次にV1が信号φ1でサンプリングされ、トランジスタT
41のゲートにホールドされ、第7図Eに示すような電
圧V2が現れる。これによつてトランジスタT41,T51
の接続点には第7図Fに示すような反転電圧V3が現
れる。この電圧V3にて例えば第1の水性走査線が駆動
される。
さらにV3が信号φ2でサンプリングされ、トランジスタ
71のゲートにホールドされ、第7図Gに示すような
電圧V4が現れる。これによつてトランジスタT71,T
81の接続点、トランジスタT42のゲート、トランジ
スタT420,T52の接続点にはそれぞれ第7図H,
I,Jに示すような電圧V5,V6,V7が現われ、この
電圧V7にて第2の水平走査線が駆動される。以下上述
の動作が順次行われる。
ここで、トランスミツシヨンゲートを構成するトランジ
スタT31,T61……のしきい値をVthとして V(φ1,φ2)p-p≧VDD+Vth の条件が満されれば、トランスミツシヨンゲートを通し
て信号が伝送される。
このようにして入力信号φINが順次伝送され、各水平走
査線が順次駆動される。
さらに上述の回路において、信号の伝送方向を双方向に
する場合には、第8図に示すようにする。図において、
上述の各トランスミツシヨンゲート(サフイツクスfを
符して示す)の入力端が上述のfのトランスミツシヨン
ゲートと逆相で駆動されるトランスミツシヨンゲート
(サフイツクスbを符して示す)を介して前段のfのト
ランスミツシヨンゲートの出力端に接続される。
この回路においてサフイツクスfのトランスミツシヨン
ゲートを駆動することによつて信号は図面の右方へ伝送
され、サフイツクスbのトランスミツシヨンゲートを駆
動することによつて信号は図面の左方へ伝送される。
ところが上述の回路において、信号を伝送し次の信号を
得るまでの1段の構成にトランジスタを8素子必要とす
る。このため回路規模が大きくなり、特にIC化した場
合にチツプ面積が大きくなつて、ICのコストが上がる
などの問題があつた。すなわち上述の回路においてトラ
ンジスタT41,T51及びT71,T81にてそれぞれ信号が
反転されており、同相の信号を得るために2倍の素子が
必要になつている。
また上述の回路において、出力側に容量性の負荷を接続
した場合に、第7図F,Jに示す出力信号の波形が破線
で示すように鈍つてしまう。この場合に隣接の出力信号
の間でオーバーラツプが発生し、例えば撮像素子に用い
た場合には解像度が劣化したり、混色によつて画像が劣
化してしまう。
さらに上述の回路の場合、トランジスタT2,T51,T
81……は常にオン状態にあり、このためトランジスタT
1,T41,T71……がオンになつた状態で貫通電流が流
れ、極めて大きな電力が消費されてしまう。
また各トランジスタが飽和領域で駆動されているので、
特に回路を高速で駆動する場合に大きな消費電力を必要
とする。
また出力信号のローレベルがトランジスタT41及びT51
……の分圧によつて定まるので、これらの素子のばらつ
きによつてローレベルが変動し、設計が困難になる。
さらにエンハンスメント型とデイプレシヨン型の異なる
素子を用いるので、例えばIC化した場合に製造のプロ
セスが多く必要となつてしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の装置は上述のように構成されていた。しかしなが
らこの装置においては、1段を構成する素子数が極めて
多くなる、出力波形にオーバーラツプを生じて表示画像
等に影響が生じ易い。貫通電流が流れて消費電力が極め
て大きくなる、などの問題点があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、入力信号がソースホロアに供給され、このソ
ースホロアのゲートソース間にブートストラップ用の容
量成分が持たせられ、上記ソースホロアからの信号が、
第1のトランスミッションを通じて後段に供給されると
共にこの後段のソースホロアのゲートに接続された第2
のトランスミッションゲートを通じて前段に供給される
ようにし、上記ソースホロア及び第1及び第2のトラン
スミッションゲートからなる回路段が順次接続され、上
記ソースホロア及び第1のトランスミッションゲートが
各段ごとに交互に異なる位相で駆動されることにより、
上記入力信号が各段ごとに順次後段に伝送されると共
に、上記ソースホロア及び第2のトランスミッションゲ
ートが各段ごとに交互に異なる位相で駆動されることに
より、上記入力信号が各段ごとに順次前段に伝送される
ように構成したことを特徴とする信号伝送回路である。
〔作用〕
上述の装置によれば、信号の伝送を容易に双方向に行う
ことができると共に、1段の素子数を少くし、出力波形
のオーバーラツプを無くし、消費電力も小さくすること
ができる。
〔実施例〕
第1図において、入力端子(1f)がトランスミツシヨンゲ
ートを構成するエンハンスメント型のMOSトランジス
タM11fを通じてエンハンスメント型のMOSトランジ
スタM21のゲートに接続される。このトランジスタM21
のゲートソース間にブートストラツプ用のコンデンサC
31が接続される。またトランジスタM21のソースが第1
の1のトランスミツシヨンゲートを構成するエンハンス
メント型のMOSトランジスタM41fのドレインソース
間を通じて後段のエンハンスメント型のMOSトランジ
スタM51のゲートに接続される。このトランジスタM51
のゲートソース間にブートストラツプ用のコンデンサC
61が接続される。さらにトランジスタM51のソースが第
1の2のトランスミツシヨンゲートを構成するエンハン
スメント型のMOSトランジスタM12f のドレインソー
ス間を通じて次段の回路に接続される。またトランジス
タM51のソースが第2の1のトランスミツシヨンゲート
を構成するエンハンスメント型のMOSトランジスタM
11bのドレインソース間を通じて前段のトランジスタM
21のゲートに接続される。さらに次段のトランジスタM
22のソースが第2の2のトランスミツシヨンゲートを構
成するエンハンスメント型のMOSトランジスタM41b
のドレインソース間を通じて前段のトランジスタM51
ゲートに接続される。
このトランジスタM11f,M11b,M21,M41f,M41b
51及びコンデンサC31,C61の回路が複数縦続に設け
られる。
さらにクロツク端子(4)がトランジスタM51,M52……
のドレインに接続され、クロツク端子(5)がトランジス
タM21,M22……のドレインに接続される。またクロツ
ク端子(4)と同相の信号及び接地に切換られる端子(4f)
がトランジスタM11f,M12f………のゲートに接続さ
れ、クロツク端子(5)と同相の信号及び設置に切換られ
る端子(5f)がトランジスタM41f,M42f……ゲートに接
続される。さらにクロツク端子(4)と同相の信号及び接
地に切換られる端子(4b)がトランジスタM11b,M12b
…のゲートに接続され、クロツク端子(5)と同相の信号
及び接地に切換られる端子(5b)がトランジスタM41f
42f……のゲートに接続される。
この回路において信号を図面の右方へ伝送する場合に
は、クロツク端子(4),(4f),(5),(5f)、入力端子(1)
にはそれぞれ第2図A,B,Cに示すような信号φ1
φ2,φINが供給され、端子(4b),(5b)は接地される。
ここで信号φ1,φ2のハイレベルをVH、ローレベルを
Lとし、信号φINのハイレベルをVH′ローレベルをV
Lとする。また信号φ1,φ2のパルスを図示のように〔1
1〕,〔12〕……,〔21〕,〔22〕……とする。またM
OSトランジスタのしきい値を全てVthとする。
これによつてまず VH′≦VH−Vth …………(1) であれば、信号φINは信号φ1のパルス〔12〕にてトラ
ンジスタM11fを伝送され、トランジスタM21のゲート
には第2図Dに示すような電圧V1が現れる。
次にトランジスタM21のソースの電圧V2(第2図
E)は、初め V1−V2=VH′−VL>Vth …………(2) であるから、トランジスタM21はオンし V2=VL …………(3) となる。そして信号φ2のパルス〔22〕が来ると電圧V1
はコンデンサC31を通じて持ち上げられ、 但し、CBはブートストラツプ容量 CSはトランジスタM21のゲートのストレー容量 となり、このとき V1−Vth≧VH …………(5) ならば V2=VH′ …………(6) となり、トランジスタM21のソースにパルス〔22〕が
抜き出される。
さらに信号φ2に同期してトランジスタM41fがオンとな
り、パルス〔22〕がトランジスタM51のゲートにも蓄
積される。そしてこのゲートの電圧V3にも蓄積され
る。そしてこのゲートの電圧V3(第2図F)が V3=VH …………(7) になることによつてトランジスタM51がオンし、トラン
ジスタM21と同様の動作でトランジスタM51のソース
にパルス〔13〕が抜き出される(第2図G)。
以下同様にしてトランジスタM22,M52……のソース
,……に信号φ1,φ2の各パルス〔23〕,〔14〕…
…が抜き出される(第2図I,K……)。
従つてこの回路において、入力信号φINが順次伝送さ
れ、トランジスタM21,M51,M22,M52…のソースに
順次パルスが取り出される。そしてこのパルスにて例え
ば水平走査線を順次駆動することができる。
さらに第2図において、電圧V1,V3,V5……の電圧
の上昇VAは、コンデンサC31,C61………のブートス
トラツプ効果によるものであり、 である。また電圧V2,V4……の電圧の降下VBは電圧
1,V3……の低下によるものであり、 但し、CLは負荷の容量 である。また電圧V2,V3……の電圧の上昇VCは信号
φ2のパルスよつてトランジスタM41f,M42f……がオ
ンしたことにより電圧V3,V5……の電荷の配分による
ものであり、 である。また電圧V1の電圧の上昇VDはこの電圧VC
よるものであり、 である。さらに電圧V2,V3……の残留電圧VEはVD
L→VLになつたことによるものであり、 である。
ここで負荷としてCCD撮像素子あるいは液晶デイスプ
レイ等の容量性の負荷を用いた場合には CL≫CS,CB …………(13) であり、上述のVB,VC,VD,VEは全て略零となり、
通常の使用において問題は生じない。
またコンデンサC31,C61……の容量値CBは、上述の
(4),(5)式から であり、またトランスフアーゲートとなるトランジスタ
11f,M41f,M12f……の耐圧をBVとしたとき であり、これらの2式から求めて の間に選べばよい。
このようにして第3図A,Bのクロツク信号φ1,φ2
対して第3図Cに示すように右方への信号の伝送が行わ
れる。
すなわち信号を左から右に転送する時は、第1図の端子
(4)(4f)に第2図Aの波形が入力され、端子(5)(5f)に第
2図Bの波形が入力される。このとき、端子(1f)には第
2図Cの波形が入力され、端子(5b)(4b)は接地電位にな
る。
また信号を右から左に転送する時は、第1図の端子(5f)
(4f)を接地電位とし、端子(5)(4b)に第2図Aの波形が
入力され、端子(4)(5b)に第2図Bの波形が入力され
る。このとき、第2図Cの波形は第1図の右の最後段
(入力端子図示せず)から入力される。この信号は第1
図のaの矢印のように転送される。
すなわちこの信号は第1図のトランジスタM42b→M52
→M12b→M22のように伝送され、第3図Dに示すよう
に左方への信号の伝送が行われる。こうして入力信号φ
INの双方向の伝送が行われるわけであるが、上述の装置
によれば上述した従来の欠点を一掃することができた。
すなわち、上述の回路において、信号を伝送し次の信号
を得るまでの1段の構成が例えばトランジスタM21,M
41、コンデンサC31の3素子のみである。従つて回路規
模が小さく、IC化した場合のチツプ面積も小さくな
る。
また出力信号がクロツク信号φ1,φ2のパルスを抽出す
る形で形成されるので、上述のようにクロツク信号
φ1,φ2のパルスを短くすることにより容易に出力信号
のオーバーラツプを無くすことができる。
さらに従来の回路のように貫通電流が流れることがない
ので、消費電力が極めて小さくなる。
また各トランジスタが直線領域で駆動されているので、
容易に高速駆動を行うことができ、それによつて消費電
力が大きくなることもない。
さらにクロツク信号φ1,φ2のそれぞれによつて出力信
号が得られるので、クロツク信号の周波数を従来の1/2
にすることができ、これによつても消費電力が小さくな
る。
また出力信号のローレベルはクロツク信号φ1,φ2及び
入力信号φINのローレベルVLと一致されるので、設計
が極めて容易になる。
さらに例えばエンハンスメント型の素子のみで回路を形
成できるので、IC化した場合にプロセスが少くてす
み、容易かつ安価に回路を形成できる。
ところで上述の回路において、MOSトランジスタのゲ
ート電極とソース領域とが対向する部分においてコンデ
ンサが形成され、容量を持つ。またゲート電位が高くな
るとソース領域とドレイン領域との間にチヤンネルが形
成され、このときゲート電極とチヤンネルとの間におい
てもコンデンサが形成される。そこで上述の回路におい
て、コンデンサC31,C61……としてMOSトランジス
タM21,M51……のゲートとソースあるいはチヤンネル
との間の容量を用いることができる。
さらに第4図は他の例を示し、この例ではトランジスタ
11f,M11b,M41f,M41b……の後段にそれぞれ同じ
くトランスミツシヨンゲートを構成するエンハンスメン
ト型のMOSトランジスタG11f,G11b,G41f,G41b
……を設けて、端子(6f)または(6b)からの右方または左
方の制御信号にてこれらの一方を導通させるものであ
る。この例においても双方向の信号の伝送が行われる。
すなわち第1図で左右反転を行う時は、端子(4f)(5f)に
左⇒右のクロックを、端子(4b)(5b)右⇒左のクロックを
必要としていたのに対して、端子(6f)(6b)を用いるもの
である。ここでクロックは端子(4)(5)のみに入力され、
左から右に転送するときは端子(6f)をVDD、端子(6b)を
SSにして用い、右から左に転送するときは端子(6f)を
SS、端子(6b)をVDDにして用いる。
なおこの例の場合にトランジスタG11f,G11b
41f,G41b……にてトランジスタM11f,M11b,M
41f,M41bの耐圧の軽減の効果もある。
なおこの例でトランジスタG11b,G41b……はトランジ
スタM12fとG12f,M42fとG42f……の接続中点とトラ
ンジスタM21,M51……のゲートとの間に設けて、トラ
ンジスタM11b,G41b……を削除することもできる。
また第5図も左右反転の別の実施例を示し、この例で
は、第1図で端子(4f)(5f)(4b)(5b)を設けたのに代え
て、それぞれのトランジスタM11f,M11b,M41f,M
41b……のゲートにそれぞれトランジスタS,Wからな
る切換回路を設けて、クロツク信号と接地(7)との切換
を行っている。これよってこの例では、端子(6f)(6b)の
コントロールによってトランジスタM11f とM11b のト
ランスミッションゲートにVSSを入力するか、クロック
を入力するかを切り換えているものである。この例にお
いても双方向の信号の伝送を行うことができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、信号の伝送を容易に双方向に行うこと
ができると共に、1段の素子数を少なくし、出力波形の
オーバーラツプを無くし、消費電力も小さくすることが
できるようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一例の接続図、第2図,第3図はその
説明のための波形図、第4図,第5図は他の例の接続
図、第6図〜第8図は従来の装置の説明のための図であ
る。 (1f)は入力端子、(4),(4f),(4b),(5),(5f),(5b)は
クロツク端子、M11f,M11b,M21,M41f,M41b,M
51……はMOSトランジスタ、C31,C61……はコンデ
ンサである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号がソースホロア素子のゲートに供
    給され、このソースホロア素子のゲートソース間にブー
    トストラップ用の容量成分が持たせられ、上記ソースホ
    ロア素子のソースからの信号が第1のトランスミッショ
    ン素子を通じて後段のソースホロア素子のゲートに供給
    されると共に、この後段のソースホロア素子のソースか
    らの信号が第2のトランスミッション素子を通じて前段
    のソースホロア素子のゲートに供給されるようにし、上
    記ソースホロア素子及び第1及び第2のトランスミッシ
    ョン素子からなる回路段が複数縦続に設けられて成り、
    上記第1のトランスミッション素子が各段ごとに交互に
    異なる位相で駆動されることにより、上記入力信号が各
    段ごとに順次後段に伝送されると共に、上記第2のトラ
    ンスミッション素子が各段ごとに交互に異なる位相で駆
    動されることにより、上記入力信号が各段ごとに順次前
    段に伝送されるように構成したことを特徴とする信号伝
    送回路。
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