Многоканальный коммутатор электрических сигналов

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик иц 919086(23) Приоритет по делам нзеоретеннй н открытий(088. 8) Дата опубликованкя описания 09.04,82 3. Б. Зильберфайн, Х. И, Кляус, Б. Б. Ольшапецкач и Е. И. Черепов О(72) Авторы изобретения 71) Заявитель нститут физики полупроводников Спбирског(54) МНОГОКАН л 1 ЕэНЫЙ КОММУТ ТОР 3.1 ЕКТР 111101; 1 ХСИГН АЛОВ месте пер ено зарядаЦел ования,ь достигае ункционирзанная целокан альномналов, сокоммуацдиффузио ности тем, что злоктрпчесй для всехр с плаизким к и а лмутаторе шем обцц ЗС-реги с областью к гока в мног ких сиг каналов вающей разряде рж и П ммутатор электрических сигржаший общий для всех канации ПЗС-регистр с плаваюонной областью в каждом нальный ко налов, содеов коммут ей диффузт птой й ка каждом л коммутации соа Изобретение относится к электроннойтехнике, а более конкретно к электроннойкоммутационной технике, и может бытьиспользовано, например, для коммутацииэлектрических сигналов в режиме медленного сканирования,Известен коммутатор электрическихсигналов, содержаний ПЗС-регистр с параллельным вводом информации в каждыйразряд, каждый разряд ПЗС-регистра содержит два МДП-затвора и входной диод,10вывод которого подключен к входной шинекоммутатора электрических сигналов, управпяютдие выводы ПЗС-регистра соединены с шинами управления, а выходной вывод ПЗС-регистра соединен с выходной15шиной коммутатора электрических сигналов Е 11Наиболее бл редлагаемому потехнической сущи мно ряде, а каждый канал ком;,.утации содержит первый и второй МДП-транзисторы и предусилитель, управляющие выводы ПЗС-регистра подключены к шинам управления многоканального коммутатора электрических сигналовК недостаткам известных устройств относят низкую надежность функционирования. Это связано с тем, что в результа те термогенерации или радиационного излучения в потенциальных ямах ПЗС-регистра происходит накопление паразитного заряда неосновных носителей, что с потерями заояда в процессеа по регистру ведет к деградации сигнала.ь изобретения - повышение надеж3 91 908 держит первый к второй МДП-транзисторы и предусилитель, управляющие выводы ПЗС-регистра подключены к шинам управления многоканального коммутатора электрических сигналов, плавающая дкффузион 5 ная область каждого разряда ПЗС регистра расположена под электр.;дом переноса заряда ПЗС-регистра, вход предусилителя к-ого канала коммутации соединен с выводом плавающей диффузионной области к-ого разряда ПЗС-регистра, в каждом канале коммутации выход предусипителя подключен к затвору первого МДП-транзистора, истоки всех первых МДП-транзисторов соединены с входными шинами многоканального коммутатора электрических сигналов, а их стоки объединены и подключены к выходной шине многоканальМногоканальный коммутатор электрических сигналов, содержащий общий для ного коммутатора. электрических сигналов, сток второго МДП-трвнзкстора первого ка 20 нала коммутации, затвор которого подключен к шине источника смещения, соединен с общей шиной, в остальных каналах коммутации затвор второго МДП-транзкстора соединен с выходом предусклителя, а стоки вторых МДП-транзисторов объединены и подклю ены к шине источнкка питания, истоки всех вторых МДП-транзисторов объединены и соединены с выводом входного затвора ПЗС-регистра,ЗОНа чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.Многоканальный коммутатор электрических сигналов содержит ПЗС-регистр 1 (например, трехфазный) с выводами 2 плавающих диффузионных областей, Выводом 3 входного затвора и управт,;яющкмк выводами, которые подключены к шинам 4 управления, Каждый канал коммутации содержит предусилктель 5, первый 6 к второй 7 МДП-транзисторы. Истоки кер 40 вых МДП-транзисторов соединень с входными шинами 8, а стоки этих транзисторов объединены к подключены к выходной шине 9. Затвор второго МДП-транзистора 7 первого канала коммутации подключен к шине 10 источника смещения, а объедкненные стоки всех вторых МДП-транзисторов, кроме второго МДП-транзистора первого канала коммутации, соединены с шиной 11 источника питания. Предусклители: 5 О подключены к шине 12 источника питания.Принцип действия многоканального коммутатора электрических сигналов основан нв перемещении по ПЗС-регистру, состоящему кз и разрядов, ( -1) полных еди ниц - потенциальных ям, заполненных зарядом неосновных носителей, и одного нуля - пустой потенциальной ямы, 8 зави 6симостк от того, присутствует в разряде нуль кли единица, поверхностный потенциал под электродом переноса заряда и, следовательно, потенциал расположенной, под нкм плавающей диффузионной области становятся значительно выше или ниже порогового напряжения МДП-структуры, Перемещениенуля по ПЗС-регистру осуществляется подачей определенных управляющих сигналов на шины 4 управления и приводит к последовательному открыванию первых МДП-транзисторов 6 и, следовательно, к последовательному считыванию внешним устройством, подключенным к выходной шине 9, сигнала с соответствующей входной шины 8.Если в ПЗС-регистре присутствует хотя бы один нуль, один из вторых МДП- транзисторов 7 открывается, к потенциал на выводе 3 входного затвора ПЗС-регистра становится выше порогового напряжения МДП-структуры. В этом случае на каждом такте сканирования в ПЗС-регистр записывается очередная полная единица. Когда во всех разрядах ПЗС-регистра будут записаны единицы, все вторые МДП-транзисторы 7 закрываются, потенциал вывода 3 входного затвора при этом становится близким к нулю, т,е. в ПЗС-регкстр записывается нуль, после чего цикл залкск единиц повторяется.Положительный эффект предлагаемого устройства обусловлен тем, что прк деградации нуля (например, вследствие радиационного излучения) режим работы ПЗС-регистра самовосстанавпиввется, так как второй МДП-транзистор 7 разряда, в котором произошла деградация, закрывается. В других разрядах ПЗС-регистра уже присутствуют единицы. В результате потенциал вывода 3 входного затвора ПЗС- регистра становится ниже порогового напряжения МДП-структуры, и в ПЗС-регистр записывается нуль, Кроме того, вероятность деградации нуля в предлагаемом устройстве ниже, чем в известных, так как все потенциальные ямы ПЗС-регистра, за исключением одной, заполнены зарядом неосновных носителей.Многоканальный коммутатор электрических сигналов может быть выполнен на обшей полупроводниковой подложке в едином технологическом цикле. формула изобретениявсех каналов коммутации ПЗС-регистр с плаваюшей диффузионной областью в каждом разряде, а каждый канал коммутации содержит первый и второй МДП-транзис торы и предусилитель, управляюшие выводы 5 ПЗС-регистра подключены к шинам управления многоканального коммутатора электрических сигналов, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, плавающая диффузионная область каждого разряда ПЗС- регистра расположена под электродом переноса заряда ПЗС-регистра, вход предусилителя к-ого канала коммутации сое.- динен с выводом плавающей диффузионной 1 области к-ого разряда ПЗС-регистра, в каждом канале коммутации выход предусилителя подключен к затвору первого МДП-транзистора, истоки всех первых МДП-транзисторов соединены с входными 20 шинами многоканального коммутатора электрических сигналов, а их стоки объединены и подключены к выходной шинемногоканального коммутатора электрических сигналов, сток второго МДП-транзистора первого канала коммутации, затворкоторого подключен к шине источникасмешения, соединен с общей шиной, в остельных каналах коммутации затвор второго МДП-транзистора соединен с выходом предусилителя, а стоки вторых МДПтранзисторов объединены и подключенык шине источника питания, истоки всехвторых МДП-транзисторов объединены исоединены с выводом входного затвораПЗС-регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Стикл М. и др. Применение приборов с зарядовой связью для регистрацииИК-сигналов и формирования изображений. ТИИЭР, Мц 1, 1975, с. 84.2. тле ргос, зпегпм 1 оае СаЕегеСВ от СЮ, Ва 21 Еао, ОСЬоЬЕг,19 Т 5,р.42,019086 ставитель В. Нефедовхред Е.Харитончик Корректор М. Йемчи актор Л. Лежнина лиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектнаи,каз 2161/39 ВНИИПИ по 113035