Устройство считывания фотосигнала

Устройство считывания фотосигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптоэлектронике. Цель изобретения - повышение быстродействия считывания фотосигнала . Устр-во содержит фотодиод 1, г-р 2 тока смещения, регистр 3 прибо;ра с зарядовой связью, ключ 4 сброса, варактор 5, разделительный конденсатор 6, ключи 7 и 8,стробируемые блок вычитания (СБВ) 9. В первом цикле считывания на СБВ 9 поступает сигнал, который суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов. Во втором цикле накопления-считывания после включения регистра 3 напряжение на варакторе 5 соответствует сигналу повторного считывания, а в СБВ 9 на затвор транзистора II поступает разность сигналов повторного и начального считывания. Если в течение двух циклов накопления-считывания темновой и фоновой фотосигналы заметно не изменяются, то вышеуказанная разность сигналов не содержит паразитные составляющие фотосигналов и строго соответствует приращению полезной составляющей фотосигнала от объекта наблюдения.. 2 ил. ш (п

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 Н 04 N 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4207929/24-09 (22) 12,03.87 (46) 30.03.89.Бюл. Р 12 (71) Институт физики полупроводников

Сибирского отделения АН СССР (72) В.А.Болдырев, Х,И.Кляус, А.И.Козлов, Б.И.Фомин . и Е.И.Черепов (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1274160, кл. Н 04 N 5/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ ФОТОСИГНАЛА (57) Изобретение относится к оптоэлектронике. Цель изобретения — повышение быстродействия считывания фотосигнала. Устр-во содержит фотодиод 1, г-р 2 тока смещения, регистр 3 прибо,ра с зарядовой связью, ключ 4 сброса, варактор 5, разделительный конденсатор 6, ключи 7 и 8,стробируемые блок вычитания (СБВ) 9. В первом цикле считывания на СБВ 9 поступает сигнал, который суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов. Во втором цикле накопления-считывания после включения регистра 3 напряжение на варакторе 5 соответствует сигналу повторного считывания, а в СБВ 9 на затвор транзистора ll поступает pasность сигналов повторного и начального считывания. Если в течение двух пиклов накопления-считывания темновой и фоновой фотосигналы заметно не изменяются то вышеуказанная разУ

|.е ф ность сигналов не содержит паразитные састенляиние фатаситнелан и стРа- (/) го соответствует приращению полезной составляющей фотосигнаЛа от объекта наблюдения.. 2 ил.

1469569

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в многоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов.

Цель изобретенпя — повышение быстродействия считывания фотосигнала.

На фиг,l изображена принципиальная электрическая схема устройства считывания фотосигнала; на фиг.2— диаграмма напряжения, Устройство считывания фотосигнала (фиг,l) содержит фотодиод 1, генератор 2 тока смещения, элемент 3 15 регистра ПЗС, клич 4 сброса, варактор 5, разделительный конденсатор 6, первый 7 и второй ключи 8, стробируемый блок 9 вычитания, состоящий из генератора 10 тока, первого 11 и нто- 20 рого !2 МДП-транзисторов и дифференциального 13 усилителя, При этом элемент 3 структуры

ПЗС содержит первый 14, второй 15 и третий 16 электроды. 25

Устройство содержит вход !7 смещения, вход 18 смещения фотодиода 1, первый 19, второй 20 и третий 21 входы фазных напряжений, вход 22 управления варактором, вход 23 строби- 30 ровапия блока 9 вычитания, вход 24 напряжения питания, вход 25 импульсов сброса и выход 26 устройства.

Устройство считывания фотосигнала реализовано на базе МДП-транзисторов.

Устройство считывания фотосигнала работает следующим образом.

Рабочий режим фотодиода 1 устанавливается постоянным напряжением, о поступающим на вход 18 смещения фотодиода .1, и током смещения задаваемым напряжением, поступающим на вход

17 генератора 2 тока смещения.

На первый 19 и второй 20 входы фазных напряжений элемента 3 подаются постоянные напряжения от соответствующих источников напряжений, . величины которых выбираются из условия /И 20/ >/u 19/, и запирают элемент 3.

В исходном состоянии на затворы ключа 4, первого 7 и второго 8 ключей поступает импульс, сброса, открывающий эти ключи (фиг.2а).Емкость варактора 5 соединенных с ним выхода элемента 3, а также обе обкладки разделительного конденсатора.6 и затворы первого и второго МДП-транзисторов l! и 12 заряжаются до напряжения питания, поступающего на вход 21, Через время t после окон чания импульса сброса, запирающего ключ 4, первый 7 и второй 8 клянчи, на третий вход 21 элемента 3 поступает импульс опроса (фиг.2б), котоI рый отпирает элемент 3 ° Через элемент 3 протекают токи, генерируемые фотодиодом 1, и накапливаются на варакторе 5, истоковой области

МДП-транзистора ключа 4 и обкладке разделительного конденсатора 6 (фиг.2в) . По истечении времени tä оканчивается импульс опроса и эле". мент 3 запирается. Через время (фиг.2г) на вход 22 поступает импульс управления варактором 5 и емкость последнего уменьшается, что приводит к усилению сигнала. Этот сигнал через разделительный конденсатор 6 поступает на вход первого

МДП-транзистора 11.

Через время t> на вход 23 подается стробирующий импульс (фиг.2д), генератор 10 тока открывается и сигнал через открытый первый МДП-транзистор 11 поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя

13. Таким образом, в первом цикле считывания на первый вход стробируемого блока 9 поступает сигнал, который суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов.

В течение времени t элемент 3 закрыт, поэтому носители заряда накапливаются под его вторым электродом 15, При окончании импульса стробирования генератор 10 запирается и через время t цикл (фиг.2а) накопления-считывания повторяется.

Разделительный конденсатор 6 и первый ключ 7 действуют как аналоговый блок выборки хранения. При включении первого ключа 7 разделительный конденсатор 6 заряжается до разности потенциалов, соответствующей сигналу первого цикла считывания. Во втором цикле накопления-считывания после включения элемента 3 напряжение на варакторе 5 соответствует сигналу повторного считывания, а на затвор первого МДП-транзистора .11 поступает разность ЬБ „„ сигналов повторного и начального считывания.

1469569

Если в течение двух циклов накопления-считывания темновой,и фоновой фотосигналы заметно не изменяются, то разность сигналов повторного и начального считывания на затворе первого МДП-транзистора 11 не содержит эти "паразитные" составляющие фотосигналов и строго соответствует приращению полезной составляющей фотосигнала от объекта наблюдения.

При переключении первого ключа 7 на вход,,первого транзистора 11 поступает коммутационная помеха. Для компенсации этой помехи в устройстве предусмотрены второй ключ 8 и второй МДП-транзистор 12. В совокупности с первым МДП-транзистором 11 они действуют как дифференциальный

МДП-усилитель. Коммутационные помехи поступают по параллельным каналам на затворы обоих МДП-транзисторов 11 и 12 и далее на неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилителя 13, что исключает дейст- 25 вие этих помех на выходной сигнал устройства на выходе 26. формула изобретения

ЗО

Устройство считывания фотосигна1 ла, содержащее генератор тока смещения первый вход управления которого является входом смещения, а дополнительный вход генератора тока смеще35 ния является входом для напряжения питания, фотодиод, анод которого подключен к выходу генератора тока . смещения, а катод фотодиода является входом для сигнала смещения, варактор .,первая обкладка которого через разделительный конденсатор соединена с первым входом стробируемого бло— ка вычитания, вход стробирования которого является входом для стробирующего импульса, а выход — выходом устройства, при этом первый и второй входы стробируемого блока вычитания соединены с входом напряжения питания соответственно через первый и второй ключи, входы управления которых объединены и являются входом для импульсов сброса, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повьппения быстродействия считывания фотосигнала, введены регистр прибора с зарядовой связью ПЗС и ключ сброса, при этом вход регистра ПЗС подключен к выходу генератора тока смещения, а выход регистра ПЗС подсоединен к первой обкладке варактора и к выходу ключа сброса, вход управления которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а вторая обкладка варактора является входом для сигнала управления, причем первый, второй и третий. электроды регистра ПЗС являются входами для соответствующих фазных напряжений.!

469569

Составитель Г.Росаткевич

Редактор Н.Кищтулинец Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, у . p

tt и л. Гага ина 101

Заказ 1366/57

ВНИИПИ Государственного

113035, Тираж 627 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5