3.3 Синтез схемы управления выходным регистром
Направленная передача заряда в ПЗС обеспечивается расположением МОП-конденсаторов[3] на столь близком расстоянии друг от друга, что их обедненные области перекрываются и потенциальные ямы соединяются. При этом подвижный заряд неосновных носителей будет накапливаться в том месте, где глубже потенциальная яма.
Рисунок 3.15 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на вторую фазу секции памяти
Рисунок 3.16– Временные диаграммы управляющих потенциалов для секции накопления
Рисунок 3.17 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на третью фазу секции памяти
Рисунок 3.18
На металлические электроды расположенных рядом двух конденсаторов поданы положительные потенциалы U1 и U2. В начальный момент потенциал U1>> U2. В образовавшуюся глубокую потенциальную яму левого конденсатора может быть помещена зарядовая информация.
Затем потенциал левого электрода уменьшим, а потенциал правого – увеличим. Тогда под правым электродом образуется глубокая потенциальная яма, в которую перетечет зарядовый пакет, помещенный ранее в потенциальную яму левого конденсатора. Следовательно, изменяя определенным образом потенциалы на электродах близко расположенных конденсаторов, можно направлено перемещать зарядовую информацию.
Динамику перемещения зарядовых пакетов можно проследить на примере трехкратного сдвигового регистра – устройства, состоящего из цепочки МОП-конденсаторов. Сдвиговым регистром управляют по трехтактной схеме. Каждый электрод прибора подключен к одной из трех тактовых шин с фазами Ф1, Ф2, Ф3. Один элемент сдвигового регистра состоит из трех ячеек МОП-конденсаторов. В течение первого такта работы (момент t1) на электроды фазы Ф1 подано положительное напряжение U2. Под этими электродами образуются потенциальные ямы, в которых могут накапливаться и храниться заряды, образованные неосновными носителями. Заряды в потенциальных ямах могут накапливаться как в результате воздействия светового излучения - тогда заряды будут носителями полезной информации, так и быть следствием паразитного процесса термогенерации. При этом термогенерированые заряды составляют паразитную добавку к информационному заряду и являются источниками темнового тока сигнала изображения. Время хранения зарядов tхр равно времени действия напряжения U2, а режим работы ячейки под электродами фазы Ф1 в это время называется режимом хранения. В момент t2 (второй такт) на электроды фазы Ф2 подается напряжение U3, значение которого превышает в 1,5…2 раза напряжение U2. Это напряжение называется напряжением записи. Оно вызывает появление под электродами фазы более глубоких потенциальных ям, в которые и перетекают электроны из-под электродов фазы Ф1. Режим, при котором электроны перетекают из одних потенциальных ям в другие, называют режимом записи.
В момент t3 (третий такт) напряжение на электродах фазы уменьшится до значения U2, соответствующего режиму хранения, а напряжение на электродах фазы Ф1 уменьшится от значения U2 до U1, что предотвращает возврат зарядового пакета под электроды фазы Ф1.Перенос зарядовых пакетов произойдет слева направо, так как под электродами фазы Ф1 потенциал остается низким, равным U1.
Таким образом можно использовать кольцевой счетчик, который будет последовательно выдавать нужные комбинации на своих выходах.
На рисунке 3.19 показаны сигналы управления выходным регистром для получения которых были замешаны строчный гасящий импульс(U3), кадровый гасящий импульс(U1) и высокочастотные импульсы (Q''1,Q''2,Q''3)для переноса информации в регистре.
Спроектируем устройство для получения последовательности импульсов на первой фазе нижнего регистра, временные диаграммы показаны на рисунке 3.20. Таблица истинности показана в таблице 3.8
Таблица 3.8 - Таблица истинности для функции Uф1р
|
№ терма |
U1 |
U3 |
Q''1 |
Uф1р |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
На карте Карно изображены несколько единичных областей(рисунок 3.21).
Исходя из этого, минимальная конъюнктивная нормальная форма будет иметь вид:
Спроектируем устройство для получения последовательности импульсов на второй фазе нижнего регистра, временные диаграммы показаны на рисунке 3.22. Таблица истинности показана в таблице 3.9
Таблица 3.9 - Таблица истинности для функции Uф2р
|
№ терма |
U1 |
U3 |
Q''2 |
Uф2п |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Рисунок 3.19–Сигналы управления нижним регистром
Рисунок 3.20– Временные диаграммы управляющих потенциалов для первой фазы нижнего регистра
Рисунок 3.21 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на первую фазу нижнего регистра
Рисунок 3.22 – Временные диаграммы управляющих потенциалов для второй фазы нижнего регистра
Рисунок 3.23 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на вторую фазу нижнего регистра
На карте Карно изображены несколько единичных областей(рисунок 3.23).
Исходя из этого, минимальная конъюнктивная нормальная форма будет иметь вид:
Спроектируем устройство для получения последовательности импульсов на третей фазе нижнего регистра, временные диаграммы показаны на рисунке 3.24. Таблица истинности показана в таблице 3.10
Таблица 3.10 - Таблица истинности для функции Uф3р
|
№ терма |
U1 |
U3 |
Q''3 |
Uф3р |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
На карте Карно изображены несколько единичных областей(рисунок 3.25).
Исходя из этого, минимальная конъюнктивная нормальная форма будет иметь вид:
На рисунке 3.26 изображена схема управления нижним регистром.