Устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью — SU 1140651 (original) (raw)

союз соВетских СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 1140 РЕСПУБЛИ яз Н ГОСУДАРСТВЕННОЕ .ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИнФОРМАЦИИ НА ПРИБОРЕ С ЗАРЯДОВОЙСВЯЗЬЮ(ПЗС), состоящее из трех входныхсдвиговых регистров с пропускной способностью в двух взаимно перпендикулярныхнаправлениях с общим входным устройством и трех матричных секций с аналогичнымй выходными сдвиговыми регистрами, втрех элементах которых содержатся устрой:ства неразрушающего считывания информации на основе плавающих затворов, о т.л и ч:а ю щ.е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей засчет реализации преобразования Зобеля,устройство дополнительно содержит в первом в третьем выходных сдвиговых регист 2рах, в первых и третьих элементах с устройствами,нвраэрушающего считывания информации, по одному дополнительному идентичному устройству неразруаающего : 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 регист-.рах:и подключены к входам первом схемы определения модуля разности, а затворы. в первом и третьем элементах первого выходного.сдвигового регистра дополнительных устройств нераэруаающего считывания инФормации соединены соответственно с затворами: в. первом и третьем элементах Я второго выходного сдвигового регистра ос. новных устройств неразрушающего считы- .вания инфбриации:в соответственно с затворами .в йервом и: третьем элементах третьего выходногосдвиговога регистра дополнительных устройств. йеразруааащего считывания информации и подключены к входам Второйсхемы определения модуля а разности,4 ьИзобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в передающих телевизионныхустройствах для текущей обработки видеосигналов.5Известно устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью(ПЗС), состоящее из секции накопления,секции хранения выходного сдвигового регистра с устройствами ввода. информации ивыходного сдвигового регистра с устройством вывода информации,Недостатком такой конструкции матрицы является невозможность выделения навыходных устройствах матрицы видеосигналов для дальнейшей текущей обработки,Наиболее близким техническим решением валяется устройство обработки информации на ПЗС, состоящее из трехвходных регистров с пропускной способностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях с общим входным устройствоми трех матричных секций с аналогичными.выходными сдвиговыми регистрами, в трехэлементах которых содержатся устройстванеразруеающего считывания информациина основе плавающих затворов, Такая конструкция позволяет выделить на выходных 30устройствах матрицу сигналов размерйостью 3 х 3, но нет возможности осуществлять обработку сигналов на кристалле спомощью преобразования Зобеля для аыде.ления контуров на изобракении, что сужает 35функциональные возможности устройства.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства эа счет реализации преобразованияЗобеля на кристалле. 40Поставленная цель достигается тем, чтоа устройстве обработки информации наПЗС, состоящем их трех входных сдвиговыхрегистров с пропускной способностью вдвух взаимно перпендикулярных направле-. 45ниях с общим входным устройством и трех.матричных секций с аналогичйыми по конструкции выходными сдвиговыми регистра-ми, а трех элементах которых содержатсяосновные устройства неразрушающего считывания информации на основе плавающихзатворов, дополнительно содержится в первом и третьем выходных сдвиговых регистрах, а первых и третьих элементах сустройствами неразруаающего считывания 55информации, по одному дополнительномуидентичному устройству неразрушающегосчитывания информации. а также две схемыопределения модуля разности и суммирующий затвор, причем затворы основных устройств 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 сдвигового регистра дополнительных уст.ройств неразрушающего считывания информации соединены соответственно с затворами в первом и третьем элементах второго выходного сдвигового регистра основных устройств нераэрушающего считывания информации и соответственно с затворами в первом и третьем элементах третьего выходного сдвигового регистра дополнительных устройств неразрушающего считывания информации и подключены к входам второй схемы определения модуля 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 сдвиговых.регистров 1,2,3 с общим входным устройством 4. Входное устройство представляет собой диффузионную область и два затвора. Входные сдвиговые регистры обладают пропускной способностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях и идентичны по конструкции и размерам, Матричные секции 5;6,7 снабжены выходными сдвиговыми регистр,ми 8,9 10, идентичными по конструкции входным. В трех элементах каждого выходного сдвигового регистра находятся устройства неразрушающего считывания информации на основе плавающих затворов 11 - 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 под- ключены к входу 0 первой схемы определенйя модуля разности, Основные затворы 18, 19, 20 соединены между собой (точка Й) и подключены к входу Р первой схемы определения модуля разности. Дополнительные затворы 21, 14 соединены с основным затвором 16 (точка .) и подключены к входу Я второй схемы определения модуля разно- . сти. Дополни 1 ельные затворы 15, 22 соединены с основным 17 (точка М) и подключены . к входу й второй схемы определения модуля разности. Конструктивно схема определения модуга разности представляет собой входную диффузионную область (входной2 а 2 Ь 2 с 2 б 2 е 2.29 2 Ь 2 Введенйе.дополнительйых идентичныхустройств неразрушающега считывания информации (фиг.1) 1415, 21, 22 в первом и третьем выходных сдвиговых регистрах позволяет разделить информационный заряд на две равные части. В результате на затво 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 13 соединены между собой (точка К); то. 5 суммарное изменение потенциала в точке К при поступлении информационных зарядов под плавающие. затворы равно Ь 1 =(а+2 Ь + с), Аналогичное соединение между собой (точка Й) основных затворов 18, 19 и 20 в 5 третьем сдвиговом регистре позволяет. получить сигналЙ .: (д + 2 и + ), Точки 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 Ф 1 Р, Ф 2 Р и ФЗР - тактовые импульсы, которые подаются на электроды фаз регистров; Ф 1 М, Ф 2 М. ФЗМ - .на электроды фаз матрицы; Д 1 Р - на входной диод входного устройства 4 (фиг.1); Д 2 Р - на входной диод 23 схем опредеяения модуля разйости. Ф 1 Р - . . 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 - 3 В, верхний - ЗВ; Амп-: литуды импульсов Д 1 Р и Д 2 Р - 3-4 В. Обозначим матрицу.информационных сигналов трех последовательных строк через на выходе схемы получаем, сигнал 51 =- Ь 1 - ЙАналогичное соединение дополнительных затворов 14 и 21 с основнымзатвором 16 (точка .) позволяет выделить5 сигнал й = (а + 2 б + о), а соединениедополнительных затворов 15 и 22 с основным 17(точка М) - сигнал Ь 1 (с+2 т+), ТочкиМ и . соединены с входами й и 3 второйсхемы определение модуля разности, в результате на выходе схемы получаем сигнал52де - Ь . Суммирующий затвор 31служит для получения суммы Яе) = 31+ 32 "=Й - й+Ьз - Ь 4" (а+2 Ь+с )15 .(9+2 г+0 + (а+2 б+ЯНс+21+) . представляю.щей собой реализацию преобразования Зобеля. применяемого для подчеркиванияконтуров на изображении,Организация прибора трехфазная. Ра 20 ботает устройство следующим образом.Рассмотрим ввод трех последовательныхинформационных строк А, В и С в устройство обработки информации. Сигнал. соответ. ствующий строке А поступает на общее25 входное устройство. Поскольку все входныерегистры идентичны, то инФормационнаястрока А заполняет в равной степени каждый входной регистр. Обозначим содержимое регистров 1.2,3 - Аь А 2, Аз30 соответственно. Далее происходит сдвигинформационнага заряда А 1, А 2, Аз черезматричную секцию 5 до заполнения строкойА 1 регистра 8. Ввод строки В происходит. синхронно со считыванйеМ строки А 1.35 Введем соответствующие обозначенияВ 1, В 2. Вз, Тактируя фазовые напряжение наэлектродах матричных секций и регистров,сдвигаем информацйю да заполнения строкой А 2 регистра 9 и строкой Врегистра 8,0 Считывание строк А 2 и 81 регистрами 9 и 8происходит синхронно с вводом новой информационной строки С, Дальнейший сдвигинформаций приводит к эапалнению строкой Аз регистра 10, строкой В 2 - регистра 95 и строкой С 1- регистра 8.Считывание сигналов трех последовательных строк осуществляется на выходныхустройствах неразрушвющего считыванияинформации на основе плавающих затворов 11-22. Исхадный уровень на плавающихзатворах устанавливается с помощью МДПтранзисторов,Обозначим сигнальные заряды трех по 5 следовательных бит регистров 8, 9 и 10 через 2 а, 2 Ь, 2 с,.2 б, 2 е, 2 и 29, 2 Ь, 21соответственно. Тогда на затворах неразрушающега счйтывания 11, 14 будет выделяться . сигнал, соответствующийинформационному заряду "а", на затворах13,15 - "с", на затворах 18, 21 и 20. 22 соответственно "д" и "Г, а на затворах 12, 16, 17 и 19 - 2 Ь, 26, 21 и 2 Ь соответственно, изменению потенциала в точке К будет соответствовать выражение а+ 2 Ь + с), в точке И - 5 (д+2 Ь+), в точке 1 -(а+2 б+9), в точке М- с+ 21+ 1),Т.о, на вход О схемы определения модуля разности подается сигнал (з+ 2 Ь+ с), на вход Р - сигнал (д+ 21 т+ 1), на выходе схемы будет выделяться сигнал г(а+2 Ь+с) 10 -(д + 26 + 1), Сигнал 31 формируется следующим образом, Рассмотрим случай ЬЬ 2 (Фиг.1 и 2), На затворы 34, 28 подаются синфазно сигналы й и й соответственно, В это же время происходит инжекция заряда из диода 23, При снижейии потенциала на диоде 23 верхний уровень заполненной инжектированным зарядом потенциальной ямы под затворами 24, 26 20 будет определяться величиной й, а нижний уровень под затвором 26 величинОЙЛа, При снижении потенциала на суммирующем затворе 31 происходит слив заряда,соответствующего (Ь 1 - Й). в потенциальную яму под затвором 31, В случае Ь 1 ( й заряд, соответствующий (Й - Ь 1)., 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 8(е) - 81 + 32 -Ьт -М +1 й -й, представлякнций собой реализацию преобразования Зобеля на ПЗС, что даст возможность выделять контуры на изображении:в реальном масштабе времени;

Смотреть

Устройство обработки информации на приборе с зарядовой связью