Устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью

Устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 Н 01 L 27/148

ГОСУДАРСТВЕННОЕ .ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3611178/25 (22) 24,06.83 (46) 15 10.93. Бюл; М 37-38 (72)-В.А;Шилин; А.С.Скрылев, H.Â,Тренева и

А.В;Вето (56) приборы с зарядовой связью./Под ред;

М;. Хоувза, M.: Энергоиздат, 1981, с, 314315.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 936755, im. Н 01 1 27/10, I 982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ .ИН. ФОРМАЦИИ НА ПРИБОРЕ С ЗАРЯДОВОЙ

СВЯЗЬЮ (ПЗС), состоящее из трех входных сдвиговых регистрбв с пропускной способйостьв в двух взаимно перпендикулярных направлениях с общим входным устройством и трех матричных секций с аналогичнымй выходными сдвиговыми регистрами, в трех элементах которых содержатся устройства неразрушающего считывания. информации на основе плавающих затворов, о тл и ч:а ю щ.е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей- за счет реализации преобразования Зобеля, устройство дополнительно- содержит a первом в третьем выходных сдвиговых регист„„ДЦ„, 1140651 А1

2 рах, в первых и третьих элементах с устройствами,нвраэрушающего считывания информации, по одному дополнительному идентичному устройству неразруеающего

: считывания йнформацми. а также две схемы определения модуля разности и суммирующий затвор, причем затворы основных устройств неразрушающега считывания информации соединены между собой в первом и третьем выходных сдвиговых регистрах:и подключены к входам первом схемы . определения-модуля разности, а затворы. в первом и третыамэлементах первого выходного.сдвигового регистра дополнительных устройств нераэруаающего считывания информации соедйнены соответственно с çàтворами: в. первом и третьем элементах второго выходного сдвигового регистра ос. новных устройств неразрушающего- считывания инфбриации:в соответственно с затворами .в перми и:третьем элементах третьего выходного сдвиговога регистра дополнительных устройств йеразрушающего считывания инфофмации и подключены к входам второй схемы апоеделения модуля разности.

1100651

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в передающих телевизионных устройствах для текущей обработки видеосигналов.

Известно устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью (ПЗС), состоящее из секции накопления, секции хранения выходного сдвигового регистра с устройствами ваада.информации и выходного сдвигааого регистра с устройством вывода информации.

Недостатком такой конструкции матрицы является невозможность выделения на выходных устройствах матрицы видеосигналов для дальнейшей текущей обработки.

Наиболее близким техническим решением валяется устройство обработки информации на ПЗС, состоящее из трех входных. регистров с пропускной способностью а двух взаимно перпендикулярных направлениях с общим входным устройством и трех матричных секций с аналогичными .выходными сдаиговыми:регистрами, а.трех элементах которых содержатся устройства неразрушающего считывания информации на основе плавающих затворов. Такая конструкция позволяет выделить на выходных устройствах матрицу сигналов размерйостью 3 х 3, но нет возможности осуществлять обработку сигналов на кристалле с помощью преобразования Забеля для.выделения контуров на изобра>кении, чта сужает функциональные вазможности устройства.

Целью изобретения является. расширение функциональных возможностей устройства эа счет реализации преобразования

Забеля на кристалле.

Поставленная цель достигается тем, что а устройстве обработки информации на

ПЗС, состоящем их трех входных сдвиговых регистров с и ро пуск най способностью в двух взаимно перпендикулярных направле-. ниях с общим входным устройетаам и трех матричных секций с аналогичйыми flo кон-струкции выходными сдаигоаыми регистрами, а трех элементах которых содержатся основные устройства неразрушающего считывания информации на основе плавающих затворов, дополнительно содержится в первом и третьем выходных сдвиговых регистрах, а первых и третьих элементах с устройствами неразрушающего считывания информации, по одному дополнительному идентичному устройству неразрушающего считывания информации; а также две схемы определения модуля разности и суммирующий затвор, причем затворы основных уст50 подключены к входу P первой схемы определения модуля разности. Дополнительные затворы 21, 14 соединены с основным затвором 16 (точка L) и подключены к входу Я второй схемы определения модуля разно- . сти. Допални1 ельные затворы 15, 22 соединены с основным 17 (тачка М) и подключены . к входу R второй схемы определения модуля разности. Конструктивно схема определения модуга разности представляет собой входную диффузионную область (входной ройств неразрушающего считывания информации соединены между собой в первом и третьем выходном сдвиговом регистре и подключены к входам первой схемы определения модуля разности, а затворы в первом и третьем элементах первого выходного сдвигоаога регистра дополнительных уст.ройств неразрушающего считывания ин10 формации соединены соответственна с затворами а первом и третьем элементах второго выходного сдвигового регистра основных устройств нераэрушающего считывания информации и соответственно с

15 затворами в первом и третьем элементах третьего выходного сдвиговаго регистра дополнительных устройств неразрушающего считывания информации и подключены к входам второй схемы определения модуля

20 разности. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 и 3— схема определения модуля разности; на фиг.4- временная диаграмма управляющих напряжений, Устройство обработки информации на

ПЗС состоит из трех входных сдвигавых.регистров 1,2,3 с общим входным устройством . 4. Входное устройство представляет собой диффузионную область и два затвора. Входные сдаиговые регистры обладают пропускной способностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях и идентичны по конструкции и размерам. Матрич35 ные секции 5;6,7 снабжены выходными сдаиговыми регистр ми 8,9 10, идентичными по конструкции входным. В трех элементах каждого выходного сдвигового регистра нахадятся устройства неразрушающего считывания информации на основе плавающих затвароа 1 1-22. В выходных сдвиговых регистрах 8,10 находятся дополнительные устройства . неразрушающего считывания информации с затворами 14, 15 и 21, 22 соответственно. Основные затворы 11, 12, 13 соединены между собой (точка К) и подключены к входу 0 первой схемы определения модуля разности. Основные затворы 18, 19, 20 соединены между собой (точка N) и

1140651

2а 2Ь 2с

2d 2е 2f

2g: 2h 21 Введенйе дополнительйых идентичных „ устройств неразрушающега считывания информации (фиг.1) 14„15, 21, 22 в первом и третьем выходных сдвиговых регистрах позволяет разделить информационный заряд на две равные части. В результате на затво- 4 рах 14 и.1.1 выделяется. сигнал "а", на затво-. рах 13 и 15- "Ь", на затворах 21 и 18- "д" и на затворах 22 и 20- "Г. Поскольку в. первом сдеиговом регистре основные затворы 11, 12 и 1Зсаединены междусобой(точка К); та. 5 суммарное изменение потенциала в тачке К при поступлении информационных зарядов под плавающие. затворы равна Ь = (a+ 2b

+ с).: Аналогичное соединение между собой (точка Й) основных затворов 18, 19 и 20 в 5 третьем сдвиговом регистре позволяет. получить сигнал AQ (Q + 2 и + I), Тачки К и Й подключены к входам О и Р первой схемы определения модуля разности. в результате диод) 23 и затворы переноса 24, 25, 26, причем .затвор 24 соединен с затвором 27, а затвор 26 — с затвором 28. Вторая схема определения модуля разности имеет аналогичную конструкцию..Затворы 26,27,28,30 имеют зарядовую связь с суммирующим затвором 31. Устройство выполнено по трехслойной поликремниевой технологии.

Области, ограничивающие каналы переноса, образованы имплантацией мышьяка, диффузионные области входных и выходнйх устройств — ионным легированием бора; диэлектрическим покрытием служит двуокись. кремния толщиной 0;12 мкм.

На временной диаграмме фиг.4 Ф1Р, Ф2Р и ФЗР— тактовые импульсы, которые подаются на электроды фаз регистров;

Ф1М. Ф2М. ФЗМ вЂ”.на электроды фаз матрицы; Д1Р— на входной диод входного устройства 4 (фиг..1); Д2Р— на входной диод 23 схем определения .модуля разйости. Ф1Р—. на суммирующий затвор 31 (фиг,1). Участок

А на временной диаграмме тактовых импульсов обеспечивает ввод и считывание информационного сигнала; участок Б — вертикальный перенос заряда, Амплитуды импульсов матрицы и регистров порядка 10 В, нижний уровень — 13 В; верхний — 3В; Амп-: литуды импульсов Д1Р и Д2Р— 3-4В. Обозначим матрицу. информационных сигналов трех последовательных строк через на выходе схемы получаем, сигнал S> =

-1 Ü - Й I. Аналогичное соединение дополнительных затворов 14 и 21 с основным затвором 16 (тачка L) позволяет выделить сигнал йз = (а +- 2б + g), а соединение дополнительных затворов 15 и 22 с основным 17(точка М) — сигнал Q (c+2f+I), Точки

М и L соединены с входами и и S второй схемы определение модуля разности, в результате на выходе схемы получаем сигнал

32 - I dg Ь4 I . Суммирующий затвор 31 служит для получения суммы S(e) = Sr+ Sz= I и — и I +! 14 — ha I - (а+2Ь+с ).15 -(g+2h+i) + (a+2d+ggc+2f+t) ., представляю. щей собой реализацию преобразования 3обеля, применяемого для подчеркивания контуров на изображении.

Организация прибора трехфазная. Ра20 ботает устройство следующим образом.

Рассмотрим ввод трех последовательных информационных строк А, В и С в устройство обработки информации. Сигнал. соответ. ствующий строке А поступает на общее

25 входное устройство. Поскольку все входные регистрМ идентичны, то информационная строка А заполняет в равной степени каж-дый входной регистр. Обозначим содержимое регистров 1.2,3 — Аь Аа, Аз

30 соответственно. Далее происходит сдвиг информационного заряда А>, Аг, Аз через матричную секцию 5 до заполнения строкой

А1 регистра 8 Ввод строки В происходит . синхронно са считыванйеМ строки А1.

35 Введем соответствующие обозначения

В1, Въ Вз. Тактируя фазавые напряжение на электродах матричных секций и регистров, сдвигаем инфармацйю да заполнения строкой А регистра 9 и строкой В регистра 8, 0 Считывание строк А2 и 8> регистрами 9 и 8 происходит синхронно с ВВОдОм новой ин формационной строки С. Дальнейший сдвиг информации приводит к заполнению строкой Аз регистра 10, строкой Bz — регистра 9 и строкой С вЂ” регистра 8.

Считывание сигналов трех последовательных строк осуществляется на выходных устройствах неразрушвющего считывания информации на основе плавающих затворов 11-22. Исходный уровень на плавающих затворах устанавливается с помощью МДПтранзисторов.

Обозначим сигнальные заряды трех па5 следавательных бит регистров 8, 9 и 10 через 2а, 2Ь, 2с, 2d, 2е, 2f и 2g, 2h, 2l соответственна. Тогда на затворах неразрушающега счйтывания 11, 14 будет выделяться . сигнал, соответствующий информационному заряду "а", на затворах

1140651

13,15 — "с", на затворах 18, 21 и 20. 22 соответственно "g" и "Г, а на затворах 12, 16, 17 и 19 — 2b, 26, 2f и 2h соответственно, изменению потенциала в точке К будет соответствовать выражение (а+ 2Ь+ с), в точке И - 5 (g + 2h + i), в точке L - (а + 2б + g), в точке М(c+ 2f + i). Т.о, на вход О схемы определения модуля разности -подается сигнал(а+ 2b+ с), на вход P — сигнал (g-+ 2h+ i) на выходе схемы будет выделяться сигнал I.(a+2b.+ñ) 10

-(9+ 2h + i) . Сигнал S j формируется следующим образом, Рассмотрим случай

Ь| > и (фиг.1 и 2), На затворы 24, 28 подаютсясинфазно сигналы Ь1 u hg соответственно. В это же время происходит инжекция заряда из диода 23, Ври снижейии потенциала на диоде 23 верхний уровень заполненной инжектированным зарядом потенциальной ямы под затворами 24, 26 20 будет определяться величиной Ь|, а нижний уровень под затвором 26 величиной Лд, При снижении потенциала на суммирующем затворе 31 происходит слив заряда, соответствующего (й — bz). в потенциальную яму под затвором 31, В случае

h> < h2 заряд, соответствующий (й — Й), формируется на затворе 27 первой схемы определения модуля разности, при этом сформированный на первом выходе заряд равен О.

Аналогично работает вторая схема определения модуля разности, т,а, в обеднен-, ной областй под суммирующим электродом формируется заряд S(e) - S> + Sz

- !ЛЯ вЂ” hg(+ Ihs — heI . представлякнций собой реализацию преобразования Зобеля на ПЗС, что даст возможность выделять контуры на изображении:в реальном масштабе времени; (56) Приборы с зарядовой связью. / йод ред.

М, Хоувза,М.: Знергоиздат, 1981, с. 314 315.

Авторское свидетельство СССР

М 936755, кл. Н 01 427/10, 1982, 1140651

g1adZ

Риг. 4

Составитель А.Вето

Редактор А.Колоскова . Теехред M.Моргентал Корректор А;Коэориз

Заказ 3382

Тираж .. Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательскйй комбинат "Патент", f. Ужгород, ул.Гагарина, 103