Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4648170B2 - Solid-state imaging module - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4648170B2 - Solid-state imaging module - Google Patents

Solid-state imaging module Download PDF

Info

Publication number
JP4648170B2
JP4648170B2 JP2005341685A JP2005341685A JP4648170B2 JP 4648170 B2 JP4648170 B2 JP 4648170B2 JP 2005341685 A JP2005341685 A JP 2005341685A JP 2005341685 A JP2005341685 A JP 2005341685A JP 4648170 B2 JP4648170 B2 JP 4648170B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
nmos transistor
overflow drain
gate
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005341685A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007150660A (en
Inventor
晃 玉越
潤 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2005341685A priority Critical patent/JP4648170B2/en
Publication of JP2007150660A publication Critical patent/JP2007150660A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4648170B2 publication Critical patent/JP4648170B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

本発明は、固体撮像モジュールに関し、特に、電荷結合素子型固体撮像素子の有する光電変換素子を電子シャッタによりリセットするための固体撮像モジュールに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging module, and more particularly to a solid-state imaging module for resetting a photoelectric conversion element included in a charge coupled device solid-state imaging element by an electronic shutter.

固体撮像素子として、電荷結合素子(CCD)エリアセンサが用いられている。CCDエリアセンサは、例えば、n型の半導体基板にp型のウェル領域(pウェル)を形成し、pウェル中にn型の光電変換素子(フォトダイオード)やn型の電荷転送路を形成することにより作製される。光電変換素子が、入射光量に応じた量の電荷を蓄積する。   A charge coupled device (CCD) area sensor is used as a solid-state imaging device. In the CCD area sensor, for example, a p-type well region (p-well) is formed on an n-type semiconductor substrate, and an n-type photoelectric conversion element (photodiode) or an n-type charge transfer path is formed in the p-well. It is produced by this. The photoelectric conversion element accumulates an amount of charge corresponding to the amount of incident light.

光電変換素子に蓄積され得る最大電荷量は、基板に印加するオーバーフロードレイン(OFD)電圧により制御される。OFD電圧が低いほど蓄積最大電荷量が多くなり、OFD電圧が高いほど蓄積最大電荷量が少なくなる。OFD電圧は、例えば10V程度に設定される。   The maximum amount of charge that can be accumulated in the photoelectric conversion element is controlled by an overflow drain (OFD) voltage applied to the substrate. The lower the OFD voltage, the larger the accumulated maximum charge amount, and the higher the OFD voltage, the smaller the accumulated maximum charge amount. The OFD voltage is set to about 10V, for example.

基板の電位を極端に高くすることにより(例えば30〜40Vとすることにより)、光電変換素子に蓄積された電荷すべてを基板に排出することができる(電子シャッタ)。露光の開始時に、電子シャッタにより光電変換素子がリセットされる。電子シャッタ動作時には、OFD電圧に電圧パルスを重畳した高い電圧(これをシャッタ電圧と呼ぶこととする)が基板に印加される。重畳される電圧パルスの振幅は、例えば20V程度に設定される。   By making the potential of the substrate extremely high (for example, by setting it to 30 to 40 V), it is possible to discharge all charges accumulated in the photoelectric conversion element to the substrate (electronic shutter). At the start of exposure, the photoelectric conversion element is reset by the electronic shutter. During the electronic shutter operation, a high voltage obtained by superimposing a voltage pulse on the OFD voltage (referred to as a shutter voltage) is applied to the substrate. The amplitude of the superimposed voltage pulse is set to about 20V, for example.

図7は、CCDエリアセンサにOFD電圧及びシャッタ電圧を印加する固体撮像モジュールの回路の例を示す。図7に示す回路は、直流(DC)バイアス発生用の抵抗ブリーダBと、ダイオードD1と、交流(AC)結合用の容量C1と、クロックドライバ回路CDとを含んで構成される。抵抗ブリーダBと基板NSUBとの間に、抵抗ブリーダB側にアノードが配置され、基板NSUB側にカソードが配置されるように、ダイオードD1が挿入されている。   FIG. 7 shows an example of a circuit of a solid-state imaging module that applies an OFD voltage and a shutter voltage to the CCD area sensor. The circuit shown in FIG. 7 includes a resistance bleeder B for generating a direct current (DC) bias, a diode D1, a capacitor C1 for alternating current (AC) coupling, and a clock driver circuit CD. A diode D1 is inserted between the resistance bleeder B and the substrate NSUB so that an anode is disposed on the resistance bleeder B side and a cathode is disposed on the substrate NSUB side.

露光中は、クロックドライバCDの出力電圧が低レベルとなっており、抵抗ブリーダBの有する抵抗R1及びR2で定まるOFD電圧が、基板NSUBに印加される。   During the exposure, the output voltage of the clock driver CD is at a low level, and the OFD voltage determined by the resistors R1 and R2 of the resistor bleeder B is applied to the substrate NSUB.

光電変換素子から電荷の読み出しが行われた後、次の露光が開始される直前に、クロックドライバCDの出力電圧が高レベルとなる。容量結合により、クロックドライバCDの出力電圧がOFD電圧に重畳されて、シャッタ電圧が生成される。   After the charge is read from the photoelectric conversion element, immediately before the next exposure is started, the output voltage of the clock driver CD becomes a high level. Due to capacitive coupling, the output voltage of the clock driver CD is superimposed on the OFD voltage to generate a shutter voltage.

電子シャッタ動作時には、ダイオードD1に逆バイアス電圧が印加され、ダイオードD1がオフになり、抵抗ブリーダBと基板NSUBとが電気的に分離される仕組みになっている。   During the electronic shutter operation, a reverse bias voltage is applied to the diode D1, the diode D1 is turned off, and the resistance bleeder B and the substrate NSUB are electrically separated.

抵抗ブリーダから基板NSUBに印加されるOFD電圧のレベルが、光電変換素子の飽和出力電荷量を定める。OFD電圧レベルと飽和出力電荷量との関係は、製造工程におけるばらつきにより変化するので、CCDエリアセンサの製造において、抵抗ブリーダ及びヒューズをエリアセンサと同一チップに内蔵し、出荷検査時に、個体ごとに固有のOFD電圧となるよう調整する場合が多い。   The level of the OFD voltage applied to the substrate NSUB from the resistance bleeder determines the saturation output charge amount of the photoelectric conversion element. Since the relationship between the OFD voltage level and the amount of saturated output charge changes due to variations in the manufacturing process, a resistance bleeder and a fuse are built in the same chip as the area sensor in the manufacture of a CCD area sensor. In many cases, adjustment is performed so as to obtain a unique OFD voltage.

特開2002−262186号公報JP 2002-262186 A

上述の固体撮像モジュールでは、ダイオードD1の電圧降下(Vf)を見込んでDC電圧を設定する必要がある。しかし、ダイオードD1の電圧降下は個体ごとのばらつきがあり、さらに温度によっても変化する。これに起因して、OFD電圧レベルの精度を高めることが難しい。ブリーダ抵抗の精度を高めても、出力電圧の精度は必ずしも高まらない。   In the above-described solid-state imaging module, it is necessary to set the DC voltage in consideration of the voltage drop (Vf) of the diode D1. However, the voltage drop of the diode D1 varies from individual to individual, and also varies depending on the temperature. Due to this, it is difficult to improve the accuracy of the OFD voltage level. Increasing the accuracy of the bleeder resistance does not necessarily increase the accuracy of the output voltage.

電子シャッタ動作時に、30〜40Vに達する高い電圧が用いられる。固体撮像モジュールを、MOSトランジスタを用いて構成したい場合がある。   During the electronic shutter operation, a high voltage reaching 30-40V is used. In some cases, the solid-state imaging module may be configured using MOS transistors.

本発明の一目的は、ダイオードを用いずとも作製が可能な固体撮像モジュールを提供することである。   An object of the present invention is to provide a solid-state imaging module that can be manufactured without using a diode.

本発明の他の目的は、耐圧を特に高めたMOSトランジスタを用いることなく作製が可能な固体撮像モジュールを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging module that can be manufactured without using a MOS transistor with a particularly high breakdown voltage.

本発明のさらに他の目的は、新規な構成を有する固体撮像モジュールを提供することである。   Still another object of the present invention is to provide a solid-state imaging module having a novel configuration.

本発明の第1の観点によれば、入力電圧に応じた電圧値に維持されたオーバーフロードレイン電圧を供給する、固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧制御回路と、前記オーバーフロードレイン電圧に重畳される電圧パルスを発生させるパルス発生回路と
を有し、前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧を前記入力電圧に応じた電圧値に維持する演算増幅器を含み、該演算増幅器は、プルアップ側に第1のPMOSトランジスタを含み、該第1のPMOSトランジスタのドレインが前記オーバーフロードレイン電圧を供給し、前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、さらに、シャッタ動作時制御回路を含み、該シャッタ動作時制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されない通常動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのゲートに、該第1のPMOSトランジスタをオンにする電圧を印加し、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されるシャッタ動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのゲートに、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたシャッタ電圧を印加して該第1のPMOSトランジスタをオフにする固体撮像モジュールが提供される。
According to the first aspect of the present invention, an overflow drain voltage control circuit for a solid-state imaging device that supplies an overflow drain voltage maintained at a voltage value corresponding to an input voltage, and a voltage pulse superimposed on the overflow drain voltage The overflow drain voltage control circuit includes an operational amplifier for maintaining the overflow drain voltage at a voltage value corresponding to the input voltage, and the operational amplifier is connected to the pull-up side. 1 PMOS transistor, the drain of the first PMOS transistor supplies the overflow drain voltage, the overflow drain voltage control circuit further includes a shutter operation time control circuit, the shutter operation time control circuit, The voltage pulse to the overflow drain voltage During a normal operation that is not superimposed, a voltage for turning on the first PMOS transistor is applied to the gate of the first PMOS transistor, and during the shutter operation in which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage, the first PMOS transistor is turned on. A solid-state imaging module is provided that applies a shutter voltage in which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage to the gate of the PMOS transistor to turn off the first PMOS transistor.

本発明の第2の観点によれば、第1の観点の固体撮像モジュールにおいて、前記シャッタ動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのバルクの電位が、前記シャッタ電圧に向かって上昇する固体撮像モジュールが提供される。   According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging module according to the first aspect, there is provided the solid-state imaging module in which the bulk potential of the first PMOS transistor increases toward the shutter voltage during the shutter operation. Provided.

本発明の第3の観点によれば、入力電圧に応じた電圧値に維持されたオーバーフロードレイン電圧を供給する、固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧制御回路と、前記オーバーフロードレイン電圧に重畳される電圧パルスを発生させるパルス発生回路とを有し、前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧を前記入力電圧に応じた電圧値に維持する演算増幅器を含み、該演算増幅器は、プルアップ側に第1のNMOSトランジスタを含み、該第1のNMOSトランジスタのソースが前記オーバーフロードレイン電圧を供給し、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されない通常動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、該第1のNMOSトランジスタをオンにする電圧が印加され、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されるシャッタ動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたシャッタ電圧との電圧差を耐圧以下とするような値の電圧であって、かつ、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたことに伴い前記第1のNMOSトランジスタの前記ソースの電圧が上昇したとき当該ソースが動作上ドレインに転じて該第1のNMOSトランジスタがオンとなる値以下の電圧が印加される固体撮像モジュールが提供される。   According to a third aspect of the present invention, an overflow drain voltage control circuit for a solid-state imaging device that supplies an overflow drain voltage maintained at a voltage value corresponding to an input voltage, and a voltage pulse superimposed on the overflow drain voltage The overflow drain voltage control circuit includes an operational amplifier that maintains the overflow drain voltage at a voltage value corresponding to the input voltage, and the operational amplifier is connected to the pull-up side. 1, the source of the first NMOS transistor supplies the overflow drain voltage, and the voltage pulse is not superimposed on the overflow drain voltage during normal operation, the gate of the first NMOS transistor Turn on the first NMOS transistor In the shutter operation in which a voltage is applied and the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage, a voltage difference between the gate voltage of the first NMOS transistor and the shutter voltage in which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage is set. When the voltage of the source of the first NMOS transistor rises due to the voltage having a value equal to or lower than the withstand voltage and the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage, the source operates. There is provided a solid-state imaging module to which a voltage equal to or lower than a value at which the first NMOS transistor is turned on is applied.

本発明の第4の観点によれば、第3の観点の固体撮像モジュールにおいて、前記オーバーフロードレイン電圧制御回路が、前記シャッタ動作時に前記第1のNMOSトランジスタのバルクに前記第1の電源電圧を印加するシャッタ動作時制御回路を含む固体撮像モジュールが提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging module according to the third aspect, the overflow drain voltage control circuit applies the first power supply voltage to the bulk of the first NMOS transistor during the shutter operation. A solid-state imaging module including a shutter operation control circuit is provided.

第1の観点による固体撮像モジュールは、シャッタ動作時に、第1のPMOSトランジスタのゲートにシャッタ電圧を印加して、第1のPMOSトランジスタをオフにする。これにより、シャッタ動作時に、演算増幅器に電流が逆流することが抑制される。   The solid-state imaging module according to the first aspect applies a shutter voltage to the gate of the first PMOS transistor during the shutter operation to turn off the first PMOS transistor. Thereby, it is possible to suppress the current from flowing back to the operational amplifier during the shutter operation.

シャッタ動作時に、オーバーフロードレイン電圧を供給する第1のPMOSトランジスタのドレインに、シャッタ電圧が印加される。シャッタ動作時に、第1のPMOSトランジスタのゲートにシャッタ電圧を印加することにより、第1のPMOSトランジスタのドレイン・ゲート間の電圧差がほぼなくなり、ドレイン・ゲート間の電圧差に起因して第1のPMOSトランジスタが破壊されることが抑制される。   During the shutter operation, the shutter voltage is applied to the drain of the first PMOS transistor that supplies the overflow drain voltage. By applying a shutter voltage to the gate of the first PMOS transistor during the shutter operation, the voltage difference between the drain and gate of the first PMOS transistor is almost eliminated, and the first PMOS transistor is caused by the voltage difference between the drain and gate. This prevents the PMOS transistor from being destroyed.

第2の観点による固体撮像モジュールは、シャッタ動作時に、第1のPMOSトランジスタのバルクの電位がシャッタ電圧に向かって上昇する。これにより、シャッタ動作時に、第1のPMOSトランジスタのゲート・バルク間の電圧差が小さくなり、ゲート・バルク間の電圧差に起因して第1のPMOSトランジスタが破壊されることが抑制される。   In the solid-state imaging module according to the second aspect, the bulk potential of the first PMOS transistor increases toward the shutter voltage during the shutter operation. Thereby, during the shutter operation, the voltage difference between the gate and the bulk of the first PMOS transistor becomes small, and the destruction of the first PMOS transistor due to the voltage difference between the gate and the bulk is suppressed.

第3の観点による固体撮像モジュールは、シャッタ動作時に、第1のNMOSトランジスタをオフにする。これにより、シャッタ動作時に、演算増幅器に電流が逆流することが抑制される。   The solid-state imaging module according to the third aspect turns off the first NMOS transistor during the shutter operation. Thereby, it is possible to suppress the current from flowing back to the operational amplifier during the shutter operation.

シャッタ動作時に、オーバーフロードレイン電圧を供給する第1のNMOSトランジスタのソースにシャッタ電圧が印加され、ゲートにシャッタ電圧との電圧差を耐圧以下にするゲート電圧が印加される。このようなゲート電圧の印加により、例えばゲート電圧を接地電位とする場合に比べて、第1のNMOSトランジスタのソース・ゲート間の電圧差が小さくなり、ソース・ゲート間の電圧差に起因して第1のNMOSトランジスタが破壊されることが抑制される。   During the shutter operation, the shutter voltage is applied to the source of the first NMOS transistor that supplies the overflow drain voltage, and the gate voltage that makes the voltage difference from the shutter voltage equal to or lower than the withstand voltage is applied to the gate. By applying such a gate voltage, for example, the voltage difference between the source and the gate of the first NMOS transistor becomes smaller than when the gate voltage is set to the ground potential, which is caused by the voltage difference between the source and the gate. The destruction of the first NMOS transistor is suppressed.

第4の観点による固体撮像モジュールは、シャッタ動作時に、第1のNMOSトランジスタのバルクに第1の電源電圧を印加する。これにより、シャッタ動作時に、例えばバルクを接地電位とする場合に比べて、第1のNMOSトランジスタのソース・バルク間の電圧差が小さくなり、ソース・バルク間の電圧差に起因して第1のNMOSトランジスタが破壊されることが抑制される。   The solid-state imaging module according to the fourth aspect applies the first power supply voltage to the bulk of the first NMOS transistor during the shutter operation. Accordingly, during the shutter operation, for example, the voltage difference between the source and the bulk of the first NMOS transistor becomes smaller than when the bulk is set to the ground potential, and the first NMOS transistor is caused by the voltage difference between the source and the bulk. The destruction of the NMOS transistor is suppressed.

図1は、本発明の実施例による固体撮像モジュール101と、固体撮像モジュール101で駆動される固体撮像素子(CCDエリアセンサ)102とを含んで構成される固体撮像装置を示すブロック図である。固体撮像モジュール101は、OFD制御回路103及びパルス発生回路104を含んで構成される。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a solid-state imaging device including a solid-state imaging module 101 according to an embodiment of the present invention and a solid-state imaging device (CCD area sensor) 102 driven by the solid-state imaging module 101. The solid-state imaging module 101 includes an OFD control circuit 103 and a pulse generation circuit 104.

OFD制御回路103は、電流出力型の演算増幅器で構成される。OFD制御回路103に、CCDエリアセンサ102からのアナログ出力信号OFDIが入力され、OFD制御回路103からOFD電圧OFDOが出力される。OFDIの電位(これをVofdiとする)は、通常10〜12V程度に設定される。OFD制御回路103は、OFDOをOFDIと等電位となるように制御する。   The OFD control circuit 103 is composed of a current output type operational amplifier. An analog output signal OFDI from the CCD area sensor 102 is input to the OFD control circuit 103, and an OFD voltage OFDO is output from the OFD control circuit 103. The potential of OFDI (this is referred to as Vofdi) is normally set to about 10-12V. The OFD control circuit 103 controls OFDO so as to have the same potential as OFDI.

パルス発生回路104が電圧パルスSUBOを出力する。OFD制御回路103の出力OFDOとパルス発生回路104の出力との間に容量106が挿入されており、容量結合により電圧パルスSUBOをOFDOに重畳することができる。電圧パルスSUBOがOFDOに重畳されることにより、シャッタ電圧が生成される。OFDOの電位Vofdiに電圧パルスSUBOの振幅を足した値をVHHとする。   The pulse generation circuit 104 outputs a voltage pulse SUBO. A capacitor 106 is inserted between the output OFDO of the OFD control circuit 103 and the output of the pulse generation circuit 104, and the voltage pulse SUBO can be superimposed on the OFDO by capacitive coupling. The shutter voltage is generated by superimposing the voltage pulse SUBO on OFDO. A value obtained by adding the amplitude of the voltage pulse SUBO to the potential Vofdi of OFDO is defined as VHH.

パルス発生回路104はインバータ105を含む。インバータ105の電源電圧は、高電源電圧VHと低電源電圧VLである。高電源電圧VHは例えば15V程度に設定され、低電源電圧VLは例えば−10V〜−6V程度に設定される。   The pulse generation circuit 104 includes an inverter 105. The power supply voltage of the inverter 105 is a high power supply voltage VH and a low power supply voltage VL. The high power supply voltage VH is set to about 15V, for example, and the low power supply voltage VL is set to about -10V to -6V, for example.

通常動作時に(電子シャッタ動作時以外の状態で)、インバータ105の入力Aが高レベルにされ、出力が低電源電圧VLとなる。電子シャッタ動作時に、インバータ105の入力Aが低レベルにされ、出力が高電源電圧VHとなる。   During normal operation (in a state other than during electronic shutter operation), the input A of the inverter 105 is set to the high level, and the output becomes the low power supply voltage VL. During the electronic shutter operation, the input A of the inverter 105 is set to a low level, and the output becomes the high power supply voltage VH.

電子シャッタ動作時にパルス発生回路104から出力される電圧パルスSUBOの振幅は、高電源電圧VHと低電源電圧VLとの差となる。高電源電圧VHが例えば15Vであり、低電源電圧VLが例えば−10Vであるとき、電圧パルスSUBOの振幅は25Vとなる。電圧パルスSUBOの振幅が20V以上となるように、高電源電圧VH及び低電源電圧VLの値が選択される。   The amplitude of the voltage pulse SUBO output from the pulse generation circuit 104 during the electronic shutter operation is the difference between the high power supply voltage VH and the low power supply voltage VL. When the high power supply voltage VH is, for example, 15V and the low power supply voltage VL is, for example, −10V, the amplitude of the voltage pulse SUBO is 25V. The values of the high power supply voltage VH and the low power supply voltage VL are selected so that the amplitude of the voltage pulse SUBO is 20V or more.

シャッタ電圧VHHは、例えば30〜40Vの範囲に設定される。シャッタ電圧VHHは、VHH=Vofdi+(VH−VL)と表されるので、例えばVofdiが12Vであり、電圧パルスSUBOの振幅が25Vであるとき、シャッタ電圧VHHは37Vとなる。   The shutter voltage VHH is set, for example, in the range of 30 to 40V. Since the shutter voltage VHH is expressed as VHH = Vofdi + (VH−VL), for example, when Vofdi is 12V and the amplitude of the voltage pulse SUBO is 25V, the shutter voltage VHH is 37V.

次に、OFD制御回路103の具体的な構成及び動作について説明する。まず、図2を参照し、第1の実施例のOFD制御回路103Aについて説明する。   Next, a specific configuration and operation of the OFD control circuit 103 will be described. First, the OFD control circuit 103A of the first embodiment will be described with reference to FIG.

PMOSトランジスタP5、P6、P10〜P12、NMOSトランジスタN10、N11、N16〜N19、及びPMOSトランジスタP1が、演算増幅器を構成する。PMOSトランジスタP2〜P4、及びNMOSトランジスタN10〜N15が、シャッタ動作時制御回路を構成する。   The PMOS transistors P5, P6, P10 to P12, the NMOS transistors N10, N11, N16 to N19, and the PMOS transistor P1 constitute an operational amplifier. The PMOS transistors P2 to P4 and the NMOS transistors N10 to N15 constitute a shutter operation time control circuit.

演算増幅器の正入力に相当するNMOSトランジスタN18のゲートに、OFDIが入力される。PMOSトランジスタP1のドレイン及びNMOSトランジスタN10のドレインの相互接続点が、出力OFDOを供給する。演算増幅器の負入力に相当するNMOSトランジスタN17のゲートに、出力OFDOが入力され、フィードバックループが構成されている。   OFDI is input to the gate of the NMOS transistor N18 corresponding to the positive input of the operational amplifier. The interconnection point between the drain of the PMOS transistor P1 and the drain of the NMOS transistor N10 provides the output OFDO. The output OFDO is input to the gate of the NMOS transistor N17 corresponding to the negative input of the operational amplifier, thereby forming a feedback loop.

PMOSトランジスタP6及びP5が、PMOSトランジスタP6のソースを高電源電圧VH側として、高電源電圧VHにカスコード接続される。PMOSトランジスタP5のゲートに、飽和領域で動作させるための一定のバイアス電圧VCPが印加される。PMOSトランジスタP5のドレインに接続されるノード20が、PMOSトランジスタP1のソースに接続される。   The PMOS transistors P6 and P5 are cascode-connected to the high power supply voltage VH with the source of the PMOS transistor P6 as the high power supply voltage VH side. A constant bias voltage VCP for operating in the saturation region is applied to the gate of the PMOS transistor P5. A node 20 connected to the drain of the PMOS transistor P5 is connected to the source of the PMOS transistor P1.

PMOSトランジスタP1のゲートがノード21を介してNMOSトランジスタN12のドレインに接続される。PMOSトランジスタP1のバルクとなるnウェルが、バルクノードnwに接続される。   The gate of the PMOS transistor P1 is connected to the drain of the NMOS transistor N12 via the node 21. An n well serving as a bulk of the PMOS transistor P1 is connected to the bulk node nw.

NMOSトランジスタN12のゲートが高電源電圧VHに接続され、NMOSトランジスタN12のソース及びバルクがノード24に接続される。ノード24は、NMOSトランジスタN13のドレインに接続される。NMOSトランジスタN13のゲートにスイッチ信号RSTが入力され、NMOSトランジスタN13のソースが接地される。   The gate of the NMOS transistor N12 is connected to the high power supply voltage VH, and the source and bulk of the NMOS transistor N12 are connected to the node 24. Node 24 is connected to the drain of NMOS transistor N13. The switch signal RST is input to the gate of the NMOS transistor N13, and the source of the NMOS transistor N13 is grounded.

PMOSトランジスタP2のソースが高電源電圧VHに接続される。PMOSトランジスタP1のバルクが接続するバルクノードnwに、PMOSトランジスタP2のドレイン及びバルクが接続される。PMOSトランジスタP2のゲートがノード22に接続される。ノード22は、NMOSトランジスタN14のドレインに接続される。   The source of the PMOS transistor P2 is connected to the high power supply voltage VH. The drain and bulk of the PMOS transistor P2 are connected to the bulk node nw to which the bulk of the PMOS transistor P1 is connected. The gate of the PMOS transistor P 2 is connected to the node 22. Node 22 is connected to the drain of NMOS transistor N14.

NMOSトランジスタN14のゲートが高電源電圧VHに接続され、NMOSトランジスタN14のソース及びバルクがノード25に接続される。ノード25は、NMOSトランジスタN15のドレインに接続される。NMOSトランジスタN15のゲートにスイッチ信号RSTが入力され、NMOSトランジスタN15のソースが接地される。   The gate of the NMOS transistor N14 is connected to the high power supply voltage VH, and the source and bulk of the NMOS transistor N14 are connected to the node 25. Node 25 is connected to the drain of NMOS transistor N15. The switch signal RST is input to the gate of the NMOS transistor N15, and the source of the NMOS transistor N15 is grounded.

出力OFDOとノード21との間にPMOSトランジスタP3が配置され、出力OFDOとノード22との間にPMOSトランジスタP4が配置される。PMOSトランジスタP3及びP4のゲートが高電源電圧VHに接続され、PMOSトランジスタP3及びP4のバルクが、PMOSトランジスタP1のバルクが接続するバルクノードnwに接続される。   A PMOS transistor P3 is arranged between the output OFDO and the node 21, and a PMOS transistor P4 is arranged between the output OFDO and the node 22. The gates of the PMOS transistors P3 and P4 are connected to the high power supply voltage VH, and the bulks of the PMOS transistors P3 and P4 are connected to the bulk node nw to which the bulk of the PMOS transistor P1 is connected.

NMOSトランジスタN10とNMOSトランジスタN11とが、NMOSトランジスタN11のソースを接地電位側として、接地電位にカスコード接続される。NMOSトランジスタN11のドレインにノード23が接続され、ノード23にNMOSトランジスタN10のソース及びバルクが接続される。NMOSトランジスタN10のゲートがスイッチS2に接続され、スイッチS2が、NMOSトランジスタN10のゲートに印加される電圧を、一定のバイアス電圧VCN2と高電源電圧VHとの間で切り換える。バイアス電圧VCN2は、NMOSトランジスタN10を飽和領域で動作させる。   The NMOS transistor N10 and the NMOS transistor N11 are cascode-connected to the ground potential with the source of the NMOS transistor N11 as the ground potential side. The node 23 is connected to the drain of the NMOS transistor N11, and the source and bulk of the NMOS transistor N10 are connected to the node 23. The gate of the NMOS transistor N10 is connected to the switch S2, and the switch S2 switches the voltage applied to the gate of the NMOS transistor N10 between the constant bias voltage VCN2 and the high power supply voltage VH. The bias voltage VCN2 operates the NMOS transistor N10 in the saturation region.

NMOSトランジスタN17とN18とが差動対を構成し、NMOSトランジスタN16が差動対に電流を供給する。NMOSトランジスタN16のゲートがスイッチS1に接続され、スイッチS1が、NMOSトランジスタN16のゲートに印加される電圧を、一定バイアス電圧VCN1と接地電位との間で切り換える。バイアス電圧VCN1は、NMOSトランジスタN16を飽和領域で動作させ、接地電位は、NMOSトランジスタN16をオフにする。   NMOS transistors N17 and N18 form a differential pair, and NMOS transistor N16 supplies current to the differential pair. The gate of the NMOS transistor N16 is connected to the switch S1, and the switch S1 switches the voltage applied to the gate of the NMOS transistor N16 between the constant bias voltage VCN1 and the ground potential. The bias voltage VCN1 operates the NMOS transistor N16 in the saturation region, and the ground potential turns off the NMOS transistor N16.

制御装置150Aが、スイッチS1、S2を制御する。制御装置150Aは、また、スイッチ信号RSTを制御する。   The control device 150A controls the switches S1 and S2. Control device 150A also controls switch signal RST.

通常動作時に関し、さらにOFD制御回路103Aについての説明を続ける。通常動作時には、NMOSトランジスタN13及びN15のゲートに入力されるスイッチ信号RSTが高レベルにされ、NMOSトランジスタN13及びN15がオンとなる。これによりノード21及び22が接地電位となり、PMOSトランジスタP1及びP2がオンとなって、出力OFDOとノード20とが導通するとともに、バルクノードnwが高電源電圧VHとなる。   Regarding the normal operation, the description of the OFD control circuit 103A will be continued. During normal operation, the switch signal RST input to the gates of the NMOS transistors N13 and N15 is set to a high level, and the NMOS transistors N13 and N15 are turned on. As a result, the nodes 21 and 22 become the ground potential, the PMOS transistors P1 and P2 are turned on, the output OFDO and the node 20 become conductive, and the bulk node nw becomes the high power supply voltage VH.

PMOSトランジスタP3は、ソース/ドレインが接地電位とOFDO電位となり、ゲートがOFDOより高電位のVHとなり、オフする。PMOSトランジスタP4も同様に、ソース/ドレインが接地電位とOFDO電位となり、ゲートがOFDOより高電位のVHとなり、オフする。   In the PMOS transistor P3, the source / drain is at the ground potential and the OFDO potential, and the gate is at VH, which is a higher potential than OFDO, and is turned off. Similarly, in the PMOS transistor P4, the source / drain becomes the ground potential and the OFDO potential, and the gate becomes VH having a higher potential than OFDO, and the PMOS transistor P4 is turned off.

スイッチS2により、NMOSトランジスタN10のゲートにバイアス電圧VCN2が印加され、スイッチS1により、NMOSトランジスタN16のゲートにバイアスVCN1が印加される。NMOSトランジスタN16は飽和領域でオンとなり、一定電流を流す。この電流は、NMOSトランジスタN17及びN18について、それぞれに印加されるゲート電圧に応じて分配される。   The switch S2 applies the bias voltage VCN2 to the gate of the NMOS transistor N10, and the switch S1 applies the bias VCN1 to the gate of the NMOS transistor N16. The NMOS transistor N16 is turned on in the saturation region and allows a constant current to flow. This current is distributed according to the gate voltage applied to each of the NMOS transistors N17 and N18.

出力をプルアップするPMOSトランジスタP6は、PMOSトランジスタP11とカレントミラーを構成する。PMOSトランジスタP11に、NMOSトランジスタN18と共通の電流が流れる。従って、PMOSトランジスタP6を流れる電流が、NMOSトランジスタN18を流れる電流に比例する。   The PMOS transistor P6 that pulls up the output forms a current mirror with the PMOS transistor P11. A current common to the NMOS transistor N18 flows through the PMOS transistor P11. Therefore, the current flowing through the PMOS transistor P6 is proportional to the current flowing through the NMOS transistor N18.

出力をプルダウンするNMOSトランジスタN11が、NMOSトランジスタN19とカレントミラーを構成する。NMOSトランジスタN19とPMOSトランジスタP12とに共通の電流が流れる。PMOSトランジスタP12は、PMOSトランジスタP10とカレントミラーを構成する。PMOSトランジスタP10に、NMOSトランジスタN17と共通の電流が流れる。従って、NMOSトランジスタN11を流れる電流が、NMOSトランジスタN17を流れる電流に比例する。   The NMOS transistor N11 that pulls down the output forms a current mirror with the NMOS transistor N19. A common current flows through the NMOS transistor N19 and the PMOS transistor P12. The PMOS transistor P12 forms a current mirror with the PMOS transistor P10. A current common to the NMOS transistor N17 flows through the PMOS transistor P10. Therefore, the current flowing through the NMOS transistor N11 is proportional to the current flowing through the NMOS transistor N17.

このような構成により、NMOSトランジスタN17にフィードバックされる出力OFDOの電位がNMOSトランジスタN18に入力されるOFDIの電位より低ければ、NMOSトランジスタN18にはNMOSトランジスタN17よりも多くの電流が流れるので、出力のプルアップ側に多くの電流が流れ、プルダウン側には少ない電流が流れることとなり、OFDOの電位が引き上げられる。   With this configuration, if the potential of the output OFDO fed back to the NMOS transistor N17 is lower than the potential of OFDI input to the NMOS transistor N18, more current flows through the NMOS transistor N18 than the NMOS transistor N17. A large amount of current flows through the pull-up side and a small amount of current flows through the pull-down side, and the potential of OFDO is raised.

OFDOとOFDIの大小関係が逆の場合には、逆の動作となり、OFDOの電位が引き下げられる。このようなプッシュプルの動作により、出力OFDOが入力OFDIと等電位に維持される。   When the magnitude relationship between OFDO and OFDI is reversed, the operation is reversed and the potential of OFDO is lowered. By such push-pull operation, the output OFDO is maintained at the same potential as the input OFDI.

PMOSトランジスタP1のソースに接続するノード20の電位は、出力OFDOの電位Vofdiに近いが、それより高い値となる。NMOSトランジスタN10のソースに接続するノード23の電位は、NMOSトランジスタN10のゲートバイアス電圧VCN2よりも、トランジスタの閾値Vthと飽和電圧分程度低い値となる。   The potential of the node 20 connected to the source of the PMOS transistor P1 is close to the potential Vofdi of the output OFDO but is higher than that. The potential of the node 23 connected to the source of the NMOS transistor N10 is lower than the gate bias voltage VCN2 of the NMOS transistor N10 by about the transistor threshold Vth and the saturation voltage.

次に、電子シャッタ動作時に関し、さらにOFD制御回路103Aについての説明を続ける。電子シャッタ動作時には、入力スイッチ信号RSTを低レベルとし、スイッチS1を接地電位側とし、スイッチS2を高電源電圧VH側とする。   Next, regarding the electronic shutter operation, the description of the OFD control circuit 103A will be continued. During the electronic shutter operation, the input switch signal RST is set to a low level, the switch S1 is set to the ground potential side, and the switch S2 is set to the high power supply voltage VH side.

スイッチS1を接地電位側とすることにより、NMOSトランジスタN16がオフとなって電流が流れないため、PMOSトランジスタP6及びNMOSトランジスタN11がオフとなり、それぞれのゲート電圧はほぼ高電源電圧VH及びほぼ接地電位となる。   By setting the switch S1 to the ground potential side, the NMOS transistor N16 is turned off and no current flows, so the PMOS transistor P6 and the NMOS transistor N11 are turned off, and the respective gate voltages are approximately the high power supply voltage VH and approximately ground potential. It becomes.

入力スイッチ信号RSTを低レベルとすることにより、NMOSトランジスタN13及びN15はオフとなる。電圧パルスSUBOの立ち上がりとともにシャッタ電圧がほぼ高電源電圧VHを超えると(正確には高電源電圧VHをPMOSトランジスタの閾値分超えると)、PMOSトランジスタP3及びP4がオンとなり、ノード21及び22の電位がシャッタ電圧と等しくなる。これにより、PMOSトランジスタP1及びP2がオフとなる。   By setting the input switch signal RST to a low level, the NMOS transistors N13 and N15 are turned off. When the shutter voltage substantially exceeds the high power supply voltage VH with the rise of the voltage pulse SUBO (more precisely, when the high power supply voltage VH exceeds the threshold of the PMOS transistor), the PMOS transistors P3 and P4 are turned on, and the potentials of the nodes 21 and 22 Becomes equal to the shutter voltage. As a result, the PMOS transistors P1 and P2 are turned off.

バルクノードnwは、高電源電圧VHと遮断される一方、PMOSトランジスタP1、P3、及びP4においてOFDOの接続するドレインとバルクとの間で順方向の電圧が印加されるため、シャッタ電圧にほぼ等しい電位まで上昇する。また、ノード20は高電源電圧VHにほぼ等しい電位を維持したまま高インピーダンス状態となる。   While the bulk node nw is cut off from the high power supply voltage VH, a forward voltage is applied between the drain connected to the OFDO and the bulk in the PMOS transistors P1, P3, and P4, so that it is almost equal to the shutter voltage. Rise to potential. The node 20 is in a high impedance state while maintaining a potential substantially equal to the high power supply voltage VH.

このようにして、PMOSトランジスタP1のドレインに高い電圧であるシャッタ電圧が印加されても、PMOSトランジスタP1のドレインから順方向の電流が流れる(電流が逆流する)ことが防止される。シャッタ電圧を所望の高い電圧VHHまで上昇させることができる。   In this way, even when a high shutter voltage is applied to the drain of the PMOS transistor P1, it is possible to prevent a forward current from flowing from the drain of the PMOS transistor P1 (current flows backward). The shutter voltage can be increased to a desired high voltage VHH.

なお、PMOSトランジスタP1のドレインにシャッタ電圧が印加されているとき、ドレイン側よりもソース側(ノード20側)の方が低い電位となり、トランジスタ動作の観点からは、ドレインとソースとが逆転する。本明細書では、OFDOを出力する側を、PMOSトランジスタP1のドレインと呼んでいる。   Note that when a shutter voltage is applied to the drain of the PMOS transistor P1, the source side (node 20 side) has a lower potential than the drain side, and the drain and source are reversed from the viewpoint of transistor operation. In this specification, the side that outputs OFDO is called the drain of the PMOS transistor P1.

なお、演算増幅器の出力OFDOが、外部の結合容量106に直接接続されるので、位相補償のための容量を内部に別途設ける必要がない。   Since the output OFDO of the operational amplifier is directly connected to the external coupling capacitor 106, it is not necessary to separately provide a capacitor for phase compensation.

ドレインにシャッタ電圧VHHが印加されるNMOSトランジスタN10、N12及びN14は電流が流れず、ゲート電圧がすべて高電源電圧VHとなるため、ノード23、24、及び25の電位はVHより閾値Vthだけ低い値となる。   Since no current flows through the NMOS transistors N10, N12, and N14 to which the shutter voltage VHH is applied to the drain and the gate voltages are all the high power supply voltage VH, the potentials of the nodes 23, 24, and 25 are lower than the VH by the threshold Vth. Value.

また、出力OFDOが入力されるNMOSトランジスタN17で構成される差動対では電流が流れないため、PMOSトランジスタP10は、相互に接続されているゲート及びドレインの電位が高電源電圧VHとほぼ等しくなってオフとなる。同様に、PMOSトランジスタP11も、相互に接続されているゲート及びドレインの電位が高電源電圧VHとほぼ等しくなってオフとなる。NMOSトランジスタN17は、ゲートにシャッタ電圧が印加されることにより低抵抗でオンとなり、ソース側のノード26も、ドレイン側と同様に高電源電圧VHとほぼ等しい電位となる。   In addition, since no current flows in the differential pair composed of the NMOS transistor N17 to which the output OFDO is input, the PMOS transistor P10 has the gate and drain potentials connected to each other substantially equal to the high power supply voltage VH. Turn off. Similarly, the PMOS transistor P11 is also turned off because the potentials of the gate and drain connected to each other are substantially equal to the high power supply voltage VH. The NMOS transistor N17 is turned on with a low resistance when a shutter voltage is applied to its gate, and the source-side node 26 has a potential substantially equal to the high power supply voltage VH, similarly to the drain side.

電子シャッタ動作に伴ってシャッタ電圧が印加されるトランジスタは、PMOSトランジスタP1〜P4、及びNMOSトランジスタN10、N12、N14、N17となる。   Transistors to which a shutter voltage is applied in accordance with the electronic shutter operation are PMOS transistors P1 to P4 and NMOS transistors N10, N12, N14, and N17.

PMOSトランジスタP1、P2において、ソース・ゲート間、ソース・ドレイン間、ソース・バルク間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。PMOSトランジスタP3、P4において、ゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間、ゲート・バルク間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。   In the PMOS transistors P1 and P2, a voltage difference of about VHH−VH occurs between the source and gate, between the source and drain, and between the source and bulk. In the PMOS transistors P3 and P4, a voltage difference of about VHH-VH occurs between the gate and source, between the gate and drain, and between the gate and bulk.

NMOSトランジスタN10、N12、N14において、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間にVHH−(VH−Vth)程度の電圧差が生じる。また、NMOSトランジスタN17のゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。   In the NMOS transistors N10, N12, and N14, a voltage difference of about VHH− (VH−Vth) is generated between the drain and the source and between the drain and the bulk. Further, a voltage difference of about VHH-VH is generated between the gate and source of the NMOS transistor N17 and between the gate and drain.

つまり、端子間に生じる最大電圧差がVHH−VH程度となるのが、PMOSトランジスタP1〜P4、及びNMOSトランジスタN17である。また、端子間に生じる最大電圧差がVHH−(VH−Vth)程度となるのが、NMOSトランジスタN10、N12、N14である。   That is, the maximum voltage difference generated between the terminals is about VHH−VH in the PMOS transistors P1 to P4 and the NMOS transistor N17. The NMOS transistors N10, N12, and N14 have a maximum voltage difference between the terminals of about VHH− (VH−Vth).

なお、NMOSトランジスタN10のゲート電圧を通常動作時のVCN2よりも高いVHに切り換えることにより、NMOSトランジスタN10のドレイン・ゲート間(及び、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間)の電圧差が低減される。   By switching the gate voltage of the NMOS transistor N10 to VH higher than VCN2 during normal operation, the voltage difference between the drain and gate (and between the drain and source and between the drain and bulk) of the NMOS transistor N10 is reduced. The

例えば、OFDOの電位Vofdiが12Vであり、高電位電源VHが15Vであり、VHHが37Vであり、閾値Vthが1Vであるとき、PMOSトランジスタP1〜P4、及びNMOSトランジスタN17の端子間に印加される最大電圧差が22V(VHH37V−VH15V)となり、NMOSトランジスタN10、N12、N14の端子間に印加される最大電圧差が23V(VHH37V−(VH15V―Vth1V))となる。各トランジスタの耐圧が、例えば30V以上であれば、シャッタ電圧の印加に起因するトランジスタの破壊が生じない。   For example, when the potential Vofdi of OFDO is 12V, the high potential power supply VH is 15V, VHH is 37V, and the threshold value Vth is 1V, it is applied between the terminals of the PMOS transistors P1 to P4 and the NMOS transistor N17. The maximum voltage difference is 22V (VHH37V-VH15V), and the maximum voltage difference applied between the terminals of the NMOS transistors N10, N12, and N14 is 23V (VHH37V- (VH15V-Vth1V)). If the breakdown voltage of each transistor is, for example, 30 V or more, the transistor is not destroyed due to the application of the shutter voltage.

なお、電子シャッタ動作時に、PMOSトランジスタP1のドレイン、ゲートにシャッタ電圧が印加され、PMOSトランジスタP1のバルクの電位がほぼシャッタ電圧まで上昇するので、これらの端子間の電圧差は非常に小さい。   During the electronic shutter operation, a shutter voltage is applied to the drain and gate of the PMOS transistor P1, and the bulk potential of the PMOS transistor P1 rises to almost the shutter voltage. Therefore, the voltage difference between these terminals is very small.

次に、図3を参照して、出力OFDOを供給するPMOSトランジスタP1及びNMOSトランジスタN10をp型基板上に形成した場合を例に、端子間に生じる電圧差について説明する。   Next, with reference to FIG. 3, the voltage difference generated between the terminals will be described by taking as an example the case where the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N10 that supply the output OFDO are formed on a p-type substrate.

p型基板1Aに、相互に離れて2つのn型のウェル2A及び3Aが形成されている。nウェル2Aの表面に、PMOSトランジスタP1のソースとなるp型領域4A及びPMOSトランジスタP1のドレインとなるp型領域5Aが形成されている。nウェル2Aの上に、絶縁膜を介して、PMOSトランジスタP1のゲート電極6Aが形成されている。 Two n-type wells 2A and 3A are formed apart from each other on the p-type substrate 1A. On the surface of the n-well 2A, a p + type region 4A serving as a source of the PMOS transistor P1 and a p + type region 5A serving as a drain of the PMOS transistor P1 are formed. A gate electrode 6A of the PMOS transistor P1 is formed on the n well 2A via an insulating film.

nウェル3A内に、p型のウェル7Aが形成され、pウェル7Aの表面に、NMOSトランジスタN10のソースとなるn型領域8A及びNMOSトランジスタN10のドレインとなるn型領域9Aが形成されている。pウェル7Aの上に、絶縁膜を介して、NMOSトランジスタN10のゲート電極10Aが形成されている。 A p-type well 7A is formed in the n-well 3A, and an n + -type region 8A serving as a source of the NMOS transistor N10 and an n + -type region 9A serving as a drain of the NMOS transistor N10 are formed on the surface of the p-well 7A. ing. A gate electrode 10A of the NMOS transistor N10 is formed on the p-well 7A via an insulating film.

nウェル2Aがn型領域11Aを介してバルクノードnwに接続され、p型領域4Aがノード20に接続され、ゲート電極6Aがノード21に接続される。pウェル7Aがp型領域12Aを介してノード23に接続され、n型領域8Aがノード23に接続され、ゲート電極10AがスイッチS2に接続される。p型領域5Aとn型領域9Aとが、出力OFDOを供給する。nウェル3Aがn型領域13Aを介して高電源電圧VHに接続され、p型基板1Aが接地電位に接続される。 N well 2A is connected to bulk node nw via n + type region 11A, p + type region 4A is connected to node 20, and gate electrode 6A is connected to node 21. P well 7A is connected to node 23 through p + type region 12A, n + type region 8A is connected to node 23, and gate electrode 10A is connected to switch S2. The p + type region 5A and the n + type region 9A supply the output OFDO. N well 3A is connected to high power supply voltage VH via n + type region 13A, and p type substrate 1A is connected to the ground potential.

電子シャッタ動作時に、nウェル2A、ゲート電極6A、p型領域5A、n型領域9Aにシャッタ電圧VHHが印加され、p型領域4A、ゲート電極10Aに高電源電圧VHが印加され、n型領域8A及びpウェル7Aに高電源電圧と閾値との差VH−Vthが印加される。 During the electronic shutter operation, the shutter voltage VHH is applied to the n well 2A, the gate electrode 6A, the p + type region 5A, and the n + type region 9A, and the high power supply voltage VH is applied to the p + type region 4A and the gate electrode 10A. A difference VH−Vth between the high power supply voltage and the threshold is applied to the n + -type region 8A and the p-well 7A.

VHHが37Vであり、VHが15Vであり、Vthが1Vである場合、電子シャッタ動作時に、PMOSトランジスタP1のソース・ゲート間、ソース・ドレイン間、及びソース・バルク間の電圧差がVHH−VH=22Vとなる。   When VHH is 37 V, VH is 15 V, and Vth is 1 V, the voltage difference between the source and gate of the PMOS transistor P1, between the source and drain, and between the source and bulk during the electronic shutter operation is VHH−VH. = 22V.

また、NMOSトランジスタN10のドレイン・ソース間、及びドレイン・バルク間の電圧差がVHH−(VH−Vth)=23Vとなる。なお、NMOSトランジスタN10のドレイン・ゲート間の電圧差はVHH−VH=22Vとなり、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間の電圧差より小さくなる。PMOSトランジスタP1及びNMOSトランジスタN10は、共に耐圧30V以下とすることができる。   Further, the voltage difference between the drain and source of the NMOS transistor N10 and between the drain and bulk is VHH− (VH−Vth) = 23V. The voltage difference between the drain and the gate of the NMOS transistor N10 is VHH−VH = 22V, which is smaller than the voltage difference between the drain and the source and between the drain and the bulk. Both the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N10 can have a withstand voltage of 30 V or less.

ただし、このような構成では、電子シャッタ動作時に、nウェル2Aとp型基板1Aとの間に最大VHH(=37V)の電圧が印加されるので、nウェル2Aとp型基板1Aとの間の耐圧はVHH以上とする必要がある。   However, in such a configuration, a voltage of maximum VHH (= 37 V) is applied between the n-well 2A and the p-type substrate 1A during the electronic shutter operation. The withstand voltage of VHH must be higher than VHH.

次に、図4を参照して、第2の実施例によるOFD制御回路103Bについて説明する。図1に示した固体撮像モジュール101において、第1の実施例のOFD制御回路103Aの代わりに、第2の実施例のOFD制御回路103Bを使うことができる。   Next, the OFD control circuit 103B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the solid-state imaging module 101 shown in FIG. 1, the OFD control circuit 103B of the second embodiment can be used instead of the OFD control circuit 103A of the first embodiment.

第2の実施例のOFD制御回路103Bは、第1の実施例のOFD制御回路103AからPMOSトランジスタP1〜P4、及びNMOSトランジスタN10〜N15を取り除き、NMOSトランジスタN1〜N4を追加した構成を有する。   The OFD control circuit 103B of the second embodiment has a configuration in which the PMOS transistors P1 to P4 and the NMOS transistors N10 to N15 are removed from the OFD control circuit 103A of the first embodiment, and NMOS transistors N1 to N4 are added.

PMOSトランジスタP5、P6、P10〜P12、NMOSトランジスタN10、N11、N16〜N19、及びNMOSトランジスタN1、N4が、演算増幅器を構成する。NMOSトランジスタN2、N3が、シャッタ動作時制御回路を構成する。なお、制御装置150Bが、スイッチS1を制御する。   The PMOS transistors P5, P6, P10 to P12, the NMOS transistors N10, N11, N16 to N19, and the NMOS transistors N1 and N4 constitute an operational amplifier. The NMOS transistors N2 and N3 constitute a shutter operation control circuit. Note that the control device 150B controls the switch S1.

出力OFDOのプルアップ側ノードにNMOSトランジスタN1を設け、このトランジスタのバルクとなるpウェルに接続するバルクノードpwの電位を、通常動作時と電子シャッタ動作時とで切り換える構成とした。また、プルダウン側ノードには、カスコードを構成するNMOSトランジスタN10と出力OFDOとの間に、ゲートが高電源電圧VHに接続されるNMOSトランジスタN4を設け、NMOSトランジスタN10のゲートにかかるバイアス電圧を、通常動作時と電子シャッタ動作時とで切り換える必要のない構成とした。   An NMOS transistor N1 is provided at the pull-up side node of the output OFDO, and the potential of the bulk node pw connected to the p-well serving as the bulk of this transistor is switched between the normal operation and the electronic shutter operation. The pull-down side node is provided with an NMOS transistor N4 whose gate is connected to the high power supply voltage VH between the NMOS transistor N10 constituting the cascode and the output OFDO, and the bias voltage applied to the gate of the NMOS transistor N10 is There is no need to switch between normal operation and electronic shutter operation.

以下詳しく説明する。NMOSトランジスタN1のドレインが、PMOSトランジスタP5のドレインに接続するプルアップ側のノード20に接続される。NMOSトランジスタN1のゲートに一定のバイアス電圧VHAが入力され、NMOSトランジスタN1のソースが出力OFDOを供給し、ソースフォロアの構成となっている。   This will be described in detail below. The drain of the NMOS transistor N1 is connected to the node 20 on the pull-up side that is connected to the drain of the PMOS transistor P5. A constant bias voltage VHA is input to the gate of the NMOS transistor N1, the source of the NMOS transistor N1 supplies the output OFDO, and the source follower is configured.

NMOSトランジスタN1の、pウェルからなるバルクが接続するバルクノードpwに、NMOSトランジスタN2及びN3のソース及びバルクが接続される。NMOSトランジスタN2のドレインが出力OFDOに接続され、NMOSトランジスタN2のゲートに一定のバイアス電圧VHAが印加される。NMOSトランジスタN3のドレインが高電源電圧VHに接続され、NMOSトランジスタN3のゲートに出力OFDOが印加される。   The sources and bulks of the NMOS transistors N2 and N3 are connected to the bulk node pw of the NMOS transistor N1 to which the bulk made of the p well is connected. The drain of the NMOS transistor N2 is connected to the output OFDO, and a constant bias voltage VHA is applied to the gate of the NMOS transistor N2. The drain of the NMOS transistor N3 is connected to the high power supply voltage VH, and the output OFDO is applied to the gate of the NMOS transistor N3.

NMOSトランジスタN1のソースが供給する出力OFDOの最大電圧は、バイアス電圧VHAにより制限され、バイアス電圧VHAから閾値Vth分降下した値となる。出力OFDOの最大電圧をなるべく高くするために、バイアス電圧VHAは高電源電圧VH程度か、またはそれ以上とする。なお、VHAがVH+Vth以上である場合のOFDOの最大電圧は、高電源電圧VHで制限される。   The maximum voltage of the output OFDO supplied from the source of the NMOS transistor N1 is limited by the bias voltage VHA, and is a value that is lowered from the bias voltage VHA by the threshold Vth. In order to increase the maximum voltage of the output OFDO as much as possible, the bias voltage VHA is set to about the high power supply voltage VH or higher. Note that the maximum voltage of OFDO when VHA is equal to or higher than VH + Vth is limited by the high power supply voltage VH.

また、出力OFDOが高電源電圧VHより高くなった場合にNMOSトランジスタN2及びN3の双方がオンとなることを避けるため、バイアス電圧VHAはVH+Vth以下とする必要がある。   Further, in order to prevent both NMOS transistors N2 and N3 from being turned on when the output OFDO is higher than the high power supply voltage VH, the bias voltage VHA needs to be set to VH + Vth or less.

NMOSトランジスタN11とともに接地電位に対しカスコード接続されるNMOSトランジスタN10のドレインが、ノード30に接続される。ノード30に、NMOSトランジスタN4のソース及びバルクが接続される。NMOSトランジスタN4のゲートが高電源電圧VHに接続され、NMOSトランジスタN4のドレインが出力OFDOを供給する。   The drain of the NMOS transistor N10 that is cascode-connected to the ground potential together with the NMOS transistor N11 is connected to the node 30. The node 30 is connected to the source and bulk of the NMOS transistor N4. The gate of the NMOS transistor N4 is connected to the high power supply voltage VH, and the drain of the NMOS transistor N4 supplies the output OFDO.

通常動作時に関し、さらにOFD制御回路103Bについての説明を続ける。通常動作時では、NMOSトランジスタN16のゲートに、スイッチS1によりバイアス電圧VCN1を印加する。出力OFDOの電位がNMOSトランジスタN1の最大出力電圧に達しない限り、NMOSトランジスタN1はオンとなる。このとき、PMOSトランジスタP6とNMOSトランジスタN11には、第1の実施例のOFD制御回路103Aについて説明したように所定の電流が流れ、出力OFDOは入力OFDIと等しい電位となる。   Regarding the normal operation, the description of the OFD control circuit 103B will be continued. During normal operation, the bias voltage VCN1 is applied to the gate of the NMOS transistor N16 by the switch S1. As long as the potential of the output OFDO does not reach the maximum output voltage of the NMOS transistor N1, the NMOS transistor N1 is turned on. At this time, a predetermined current flows through the PMOS transistor P6 and the NMOS transistor N11 as described for the OFD control circuit 103A of the first embodiment, and the output OFDO has the same potential as the input OFDI.

また、NMOSトランジスタN2もオンとなり、バルクノードpwは出力OFDOと等電位になり、NMOSトランジスタN1には、出力OFDOの変動に起因する閾値の変動である基板バイアス効果が生じない。   Further, the NMOS transistor N2 is also turned on, the bulk node pw becomes equipotential with the output OFDO, and the NMOS transistor N1 does not have a substrate bias effect that is a change in threshold value due to a change in the output OFDO.

NMOSトランジスタN1のドレインに接続するノード20の電位は、出力OFDOの電位Vofdiに近いがそれより高い値となる。NMOSトランジスタN4は、ゲートに高電源電圧VHが印加されてオンとなっているため、ノード30の電位は、出力OFDOの電位Vofdiに近いがそれより低い値となる。   The potential of the node 20 connected to the drain of the NMOS transistor N1 is close to the potential Vofdi of the output OFDO but is higher than that. Since the NMOS transistor N4 is turned on by applying the high power supply voltage VH to the gate, the potential of the node 30 is close to the potential Vofdi of the output OFDO but is lower than that.

電子シャッタ動作時に関し、さらにOFD制御回路103Bについての説明を続ける。電子シャッタ動作時には、スイッチS1を接地電位側とする。これにより、NMOSトランジスタN16はオフとなって電流が流れなくなる。PMOSトランジスタP6及びNMOSトランジスタN11もオフとなり、それぞれのゲート電圧はほぼ高電源電圧VH及びほぼ接地電位となる。   Regarding the electronic shutter operation, the description of the OFD control circuit 103B will be continued. During the electronic shutter operation, the switch S1 is set to the ground potential side. As a result, the NMOS transistor N16 is turned off and no current flows. The PMOS transistor P6 and the NMOS transistor N11 are also turned off, and the respective gate voltages are substantially the high power supply voltage VH and the ground potential.

電圧パルスSUBOの立ち上がりとともにシャッタ電圧がNMOSトランジスタN1の最大出力電圧VHA−Vthを超えると、NMOSトランジスタN1及びN2はオフとなり、ノード20とバルクノードpwとは出力OFDOから遮断される。シャッタ電圧がVH+Vthを超えると、NMOSトランジスタN3がオンとなり、バルクノードpwは高電源電圧VHと等電位となる。NMOSトランジスタN1のバルクノードpwとドレイン間のPN接合に順方向の電圧が印加されるため、ノード20に高電源電圧VHにほぼ等しい電圧が印加されることになる。   When the shutter voltage exceeds the maximum output voltage VHA-Vth of the NMOS transistor N1 with the rise of the voltage pulse SUBO, the NMOS transistors N1 and N2 are turned off, and the node 20 and the bulk node pw are disconnected from the output OFDO. When the shutter voltage exceeds VH + Vth, the NMOS transistor N3 is turned on, and the bulk node pw becomes equipotential with the high power supply voltage VH. Since a forward voltage is applied to the PN junction between the bulk node pw and the drain of the NMOS transistor N1, a voltage substantially equal to the high power supply voltage VH is applied to the node 20.

このようにして、電流が逆流することなく、シャッタ電圧を所望の高い電圧VHHまで上昇させることができる。   In this way, the shutter voltage can be raised to a desired high voltage VHH without causing a current to flow backward.

なお、NMOSトランジスタN1のソースにシャッタ電圧が印加されているとき、ソース側よりもドレイン側(ノード20側)の方が低い電位となり、トランジスタ動作の観点からは、ソースとドレインとが逆転する。本明細書では、OFDOを出力する側を、NMOSトランジスタN1のソースと呼んでいる。   Note that when a shutter voltage is applied to the source of the NMOS transistor N1, the drain side (node 20 side) has a lower potential than the source side, and the source and drain are reversed from the viewpoint of transistor operation. In this specification, the side that outputs OFDO is called the source of the NMOS transistor N1.

なお、NMOSトランジスタN1のゲート電圧VHAが高すぎれば、シャッタ電圧印加に伴ってNMOSトランジスタN1のソース電圧が上昇したとき、ソースが動作上ドレインに転じてNMOSトランジスタN1がオンとなる。ゲート電圧VHAは、電子シャッタ動作時にNMOSトランジスタN1がオンとなる値以下にする必要がある。   If the gate voltage VHA of the NMOS transistor N1 is too high, when the source voltage of the NMOS transistor N1 rises with the application of the shutter voltage, the source turns to the drain in operation and the NMOS transistor N1 is turned on. The gate voltage VHA needs to be equal to or lower than a value at which the NMOS transistor N1 is turned on during the electronic shutter operation.

ドレインにシャッタ電圧VHHが印加されるNMOSトランジスタN4は、NMOSトランジスタN11がオフとなるために電流が流れず、ノード30の電位は高電源電圧VHより閾値Vthだけ低い値となる。   In the NMOS transistor N4 to which the shutter voltage VHH is applied to the drain, no current flows because the NMOS transistor N11 is turned off, and the potential of the node 30 is lower than the high power supply voltage VH by the threshold Vth.

また、出力OFDOが入力されるNMOSトランジスタN17では、第1の実施例のOFD制御回路103Aについて説明したのと同様に、ソース側のノード26及びドレインの双方とも高電源電圧VHとほぼ等しい電位となる。   Further, in the NMOS transistor N17 to which the output OFDO is input, the potential on the source side node 26 and the drain is substantially equal to the high power supply voltage VH, as described for the OFD control circuit 103A of the first embodiment. Become.

なお、電子シャッタ動作時であっても、ノード30には高電源電圧VHを超える電圧が印加されることがないため、NMOSトランジスタN10のゲートを常時一定のバイアス電圧VCN2とし、バルクを接地電位とすることができる。   Even during the electronic shutter operation, a voltage exceeding the high power supply voltage VH is not applied to the node 30, so that the gate of the NMOS transistor N10 is always set to the constant bias voltage VCN2, and the bulk is set to the ground potential. can do.

本実施例で、端子間に高い電圧差が生じるトランジスタは、NMOSトランジスタN1〜N4、及びN17となる。NMOSトランジスタN1において、ソース・ドレイン間、ソース・バルク間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。NMOSトランジスタN2において、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。NMOSトランジスタN3において、ゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間、ゲート・バルク間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。NMOSトランジスタN4において、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間にVHH−(VH−Vth)程度の電圧差が生じる。また、NMOSトランジスタN17のゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間にVHH−VH程度の電圧差が生じる。   In this embodiment, transistors in which a high voltage difference occurs between the terminals are NMOS transistors N1 to N4 and N17. In the NMOS transistor N1, a voltage difference of about VHH−VH occurs between the source and drain and between the source and bulk. In the NMOS transistor N2, a voltage difference of about VHH−VH is generated between the drain and the source and between the drain and the bulk. In the NMOS transistor N3, a voltage difference of about VHH-VH occurs between the gate and source, between the gate and drain, and between the gate and bulk. In the NMOS transistor N4, a voltage difference of about VHH− (VH−Vth) is generated between the drain and source and between the drain and bulk. Further, a voltage difference of about VHH-VH is generated between the gate and source of the NMOS transistor N17 and between the gate and drain.

つまり、端子間に生じる最大電圧差がVHH−VH程度となるのが、NMOSトランジスタN1〜N3、N17である。また、端子間に生じる最大電圧差がVHH−(VH−Vth)程度となるのが、NMOSトランジスタN4である。例えばVHHが37Vであり、VHが15Vであり、Vthが1Vである場合、VHH−VHは22Vとなり、VHH−(VH−Vth)は23Vとなる。各トランジスタの耐圧が、例えば30V以上であれば、シャッタ電圧の印加に起因するトランジスタの破壊が生じない。   That is, the NMOS transistors N1 to N3 and N17 have a maximum voltage difference between the terminals of about VHH−VH. In addition, the NMOS transistor N4 has a maximum voltage difference between the terminals of about VHH− (VH−Vth). For example, when VHH is 37V, VH is 15V, and Vth is 1V, VHH-VH is 22V and VHH- (VH-Vth) is 23V. If the breakdown voltage of each transistor is, for example, 30 V or more, the transistor is not destroyed due to the application of the shutter voltage.

次に、図5を参照して、出力OFDOを供給するNMOSトランジスタN1及びN4をn型基板上に構成した場合を例に、端子間に生じる電圧差について説明する。n型基板1Bに、相互に離れて2つのp型のウェル2B及び3Bが形成されている。pウェル2Bの表面に、NMOSトランジスタN1のソースとなるn型領域4B及びNMOSトランジスタN1のドレインとなるn型領域5Bが形成されている。pウェル2Bの上に、絶縁膜を介して、NMOSトランジスタN1のゲート電極6Bが形成されている。 Next, with reference to FIG. 5, the voltage difference generated between the terminals will be described by taking as an example the case where the NMOS transistors N1 and N4 that supply the output OFDO are configured on an n-type substrate. Two p-type wells 2B and 3B are formed apart from each other on the n-type substrate 1B. On the surface of the p-well 2B, an n + -type region 4B that becomes the source of the NMOS transistor N1 and an n + -type region 5B that becomes the drain of the NMOS transistor N1 are formed. A gate electrode 6B of the NMOS transistor N1 is formed on the p well 2B via an insulating film.

pウェル3B内に、NMOSトランジスタN4のソースとなるn型領域7B及びNMOSトランジスタN4のドレインとなるn型領域8Bが形成されている。pウェル3Bの上に、絶縁膜を介して、NMOSトランジスタN4のゲート電極9Bが形成されている。 In the p-well 3B, an n + type region 7B serving as a source of the NMOS transistor N4 and an n + type region 8B serving as a drain of the NMOS transistor N4 are formed. A gate electrode 9B of the NMOS transistor N4 is formed on the p-well 3B via an insulating film.

pウェル2Bがp型領域10Bを介してバルクノードpwに接続され、n型領域5Bがノード20に接続され、ゲート電極6Bがバイアス電圧VHAに接続される。pウェル3Bがp型領域11Bを介してノード30に接続され、n型領域7Bがノード30に接続され、ゲート電極9Bが高電源電圧VHに接続される。n型領域4Bとn型領域8Bとが、出力OFDOを供給する。n型基板1Bがn型領域12Bを介して高電源電圧VHに接続される。 P well 2B is connected to bulk node pw via p + type region 10B, n + type region 5B is connected to node 20, and gate electrode 6B is connected to bias voltage VHA. P well 3B is connected to node 30 through p + type region 11B, n + type region 7B is connected to node 30, and gate electrode 9B is connected to high power supply voltage VH. The n + type region 4B and the n + type region 8B supply the output OFDO. N-type substrate 1B is connected to high power supply voltage VH via n + -type region 12B.

電子シャッタ動作時に、n型領域4B、n型領域8Bにシャッタ電圧VHHが印加され、ゲート電極6Bにバイアス電圧VHAが印加され、pウェル2B、n型領域4B、ゲート電極9Bに高電源電圧VHが印加され、n型領域7B及びpウェル3Bに高電源電圧と閾値との差VH−Vthが印加される。 During the electronic shutter operation, the shutter voltage VHH is applied to the n + type region 4B and the n + type region 8B, the bias voltage VHA is applied to the gate electrode 6B, and the high voltage is applied to the p well 2B, the n + type region 4B, and the gate electrode 9B. The power supply voltage VH is applied, and the difference VH−Vth between the high power supply voltage and the threshold is applied to the n + type region 7B and the p well 3B.

VHHが37Vであり、VHが15Vであり、Vthが1Vであり、VHAが15Vである場合、電子シャッタ動作時に、NMOSトランジスタN1のソース・ドレイン間、ソース・バルク間、及びソース・ゲート間の電圧差がVHH−VH=VHH−VHA=22Vとなる。   When VHH is 37V, VH is 15V, Vth is 1V, and VHA is 15V, during the electronic shutter operation, between the source and the drain of the NMOS transistor N1, between the source and the bulk, and between the source and the gate The voltage difference is VHH−VH = VHH−VHA = 22V.

また、NMOSトランジスタN4のドレイン・ソース間、及びドレイン・バルク間の電圧差がVHH−(VH−Vth)=23Vとなる。なお、NMOSトランジスタN4のドレイン・ゲート間の電圧差はVHH−VH=22Vとなり、ドレイン・ソース間、ドレイン・バルク間の電圧差より小さくなる。NMOSトランジスタN1及びNMOSトランジスタN4は、共に耐圧30V以下とすることができる。   Further, the voltage difference between the drain and source of the NMOS transistor N4 and between the drain and bulk becomes VHH− (VH−Vth) = 23V. The voltage difference between the drain and gate of the NMOS transistor N4 is VHH−VH = 22V, which is smaller than the voltage difference between the drain and source and between the drain and bulk. Both the NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N4 can have a withstand voltage of 30 V or less.

なお、pウェル2B及び3Bの電位が最大でも高電源電圧VH程度以下となるので、電子シャッタ動作時のpウェルとn型基板1Bとの間の電圧差を、例えば30V以下とすることができる。従って、pウェルとn型基板1Bとの間の耐圧を、例えば30V以下とすることができる。   Since the potentials of the p wells 2B and 3B are at most about the high power supply voltage VH, the voltage difference between the p well and the n-type substrate 1B during the electronic shutter operation can be set to 30 V or less, for example. . Therefore, the breakdown voltage between the p-well and the n-type substrate 1B can be set to 30 V or less, for example.

なお、第2の実施例のOFD制御回路の変形例として、通常動作時と電子シャッタ動作時とでバイアス電圧VHAの値を切り換えることもできる。図6に、バイアス電圧VHAを切り換えるスイッチS3を示す。   As a modification of the OFD control circuit of the second embodiment, the value of the bias voltage VHA can be switched between the normal operation and the electronic shutter operation. FIG. 6 shows a switch S3 for switching the bias voltage VHA.

通常動作時には、バイアス電圧VHAが、VH0に設定される。VH0は、高電源電圧と閾値との和VH+Vthより高く、かつトランジスタの耐圧を超えない値であればよい。例えば、VHを15Vとし、Vthを1Vとしたとき、VH0は18V程度とすることができる。バイアス電圧VH0の印加により、NMOSトランジスタN1による最大出力電圧の制限がなくなり、出力OFDOを高電源電圧VHまで高めることができる。また、NMOSトランジスタN2も、この出力電圧の範囲である限り常時オンとなり、バルクノードpwが出力OFDOと等電位に保たれる。   During normal operation, the bias voltage VHA is set to VH0. VH0 may be a value that is higher than the sum VH + Vth of the high power supply voltage and the threshold and does not exceed the breakdown voltage of the transistor. For example, when VH is 15V and Vth is 1V, VH0 can be about 18V. By applying the bias voltage VH0, the maximum output voltage is not limited by the NMOS transistor N1, and the output OFDO can be increased to the high power supply voltage VH. Also, the NMOS transistor N2 is always on as long as this output voltage is within the range, and the bulk node pw is kept at the same potential as the output OFDO.

電子シャッタ動作時には、バイアス電圧VHAを高電源電圧VHとする。OFDOの電位がVH−Vthを超えると、NMOSトランジスタN1及びN2がオフとなる。VHAを一定とする第2の実施例では、バイアス電圧VHAをVH〜VH+Vthまでの値に精度良く調整する必要があるが、本変形例ではそのようなVHAの微調整が必要ない。通常動作時と電子シャッタ動作時とでVHAの値を切り換えることにより、NMOSトランジスタN2及びN3の双方がオンとなることによる貫通電流が容易に防止される。   During the electronic shutter operation, the bias voltage VHA is set to the high power supply voltage VH. When the potential of OFDO exceeds VH−Vth, the NMOS transistors N1 and N2 are turned off. In the second embodiment in which VHA is constant, it is necessary to accurately adjust the bias voltage VHA to a value from VH to VH + Vth, but in this modification, such fine adjustment of VHA is not necessary. By switching the value of VHA between the normal operation and the electronic shutter operation, a through current caused by turning on both of the NMOS transistors N2 and N3 can be easily prevented.

なお、電子シャッタ動作時の、NMOSトランジスタN1のゲートに印加するバイアス電圧VHAを、高電源電圧VHより低くすることも可能である。シャッタ電圧が印加されるNMOSトランジスタN1のソースと、ゲートとの電圧差が、耐圧を超えないように、バイアス電圧VHAが印加されればよい。   Note that the bias voltage VHA applied to the gate of the NMOS transistor N1 during the electronic shutter operation can be made lower than the high power supply voltage VH. The bias voltage VHA may be applied so that the voltage difference between the source and gate of the NMOS transistor N1 to which the shutter voltage is applied does not exceed the breakdown voltage.

以上説明したように、実施例による固体撮像モジュールは、シャッタ電圧に起因してOFD制御回路に電流が逆流するのを抑制するために、ダイオードを用いる必要がない。   As described above, the solid-state imaging module according to the embodiment does not need to use a diode in order to suppress a current from flowing backward to the OFD control circuit due to the shutter voltage.

電子シャッタ動作時に、シャッタ電圧VHHを印加されるMOSトランジスタが、接地電位に接続される端子を有していれば、MOSトランジスタの耐圧をVHH以上(例えば耐圧を40V以上)とする必要がある。実施例による固体撮像モジュールでは、電子シャッタ動作時に、シャッタ電圧VHHを印加されるMOSトランジスタの各端子に、高電源電圧VH−閾値Vth程度以上の電圧が印加される。これにより、耐圧が特に高くない(例えば、耐圧が30V程度の)MOSトランジスタを用いて、固体撮像モジュールを作製することが容易となる。   If the MOS transistor to which the shutter voltage VHH is applied during the electronic shutter operation has a terminal connected to the ground potential, the breakdown voltage of the MOS transistor needs to be VHH or higher (for example, the breakdown voltage is 40 V or higher). In the solid-state imaging module according to the embodiment, during the electronic shutter operation, a voltage equal to or higher than the high power supply voltage VH−the threshold value Vth is applied to each terminal of the MOS transistor to which the shutter voltage VHH is applied. Thereby, it becomes easy to manufacture a solid-state imaging module using a MOS transistor with a particularly high breakdown voltage (for example, a breakdown voltage of about 30 V).

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

本発明の実施例による固体撮像モジュール、及び実施例の固体撮像モジュールで駆動される固体撮像素子の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the solid-state image sensor by the Example of this invention, and the solid-state image sensor driven by the solid-state image sensor of an Example. 第1の実施例によるOFD制御回路を概略的に示す回路図である。1 is a circuit diagram schematically showing an OFD control circuit according to a first embodiment. FIG. 第1の実施例によるOFD制御回路が有するPMOSトランジスタP1及びNMOSトランジスタN10の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N10 included in the OFD control circuit according to the first embodiment. FIG. 第2の実施例によるOFD制御回路を概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematically the OFD control circuit by a 2nd Example. 第2の実施例によるOFD制御回路が有するNMOSトランジスタN1及びN4の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of NMOS transistor N1 and N4 which the OFD control circuit by a 2nd Example has. 第2の実施例の変形例によるOFD制御回路でVHAを切り換えるスイッチを示す。The switch which switches VHA with the OFD control circuit by the modification of a 2nd Example is shown. 従来の固体撮像モジュールを概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional solid-state imaging module schematically.

符号の説明Explanation of symbols

101 固体撮像モジュール
102 CCDエリアセンサ
103 OFD制御回路
104 パルス発生回路
105 インバータ
106 容量
OFDO オーバーフロードレイン電圧
SUBO 電圧パルス
101 Solid-state imaging module 102 CCD area sensor 103 OFD control circuit 104 Pulse generation circuit 105 Inverter 106 Capacitance OFDO Overflow drain voltage SUBO Voltage pulse

Claims (10)

入力電圧に応じた電圧値に維持されたオーバーフロードレイン電圧を供給する、固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧制御回路と、
前記オーバーフロードレイン電圧に重畳される電圧パルスを発生させるパルス発生回路と
を有し、
前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧を前記入力電圧に応じた電圧値に維持する演算増幅器を含み、該演算増幅器は、プルアップ側に第1のPMOSトランジスタを含み、該第1のPMOSトランジスタのドレインが前記オーバーフロードレイン電圧を供給し、
前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、さらに、シャッタ動作時制御回路を含み、該シャッタ動作時制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されない通常動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのゲートに、該第1のPMOSトランジスタをオンにする電圧を印加し、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されるシャッタ動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのゲートに、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたシャッタ電圧を印加して該第1のPMOSトランジスタをオフにする固体撮像モジュール。
An overflow drain voltage control circuit for a solid-state imaging device that supplies an overflow drain voltage maintained at a voltage value corresponding to an input voltage;
A pulse generation circuit for generating a voltage pulse superimposed on the overflow drain voltage,
The overflow drain voltage control circuit includes an operational amplifier that maintains the overflow drain voltage at a voltage value corresponding to the input voltage, the operational amplifier including a first PMOS transistor on a pull-up side, The drain of the PMOS transistor supplies the overflow drain voltage,
The overflow drain voltage control circuit further includes a shutter operation control circuit, and the shutter operation control circuit is connected to the gate of the first PMOS transistor during a normal operation in which the voltage pulse is not superimposed on the overflow drain voltage. A voltage for turning on the first PMOS transistor is applied, and the voltage pulse is applied to the gate of the first PMOS transistor and to the overflow drain voltage during a shutter operation in which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage. A solid-state imaging module that applies a shutter voltage on which is superimposed to turn off the first PMOS transistor.
前記シャッタ動作時制御回路は、第2のPMOSトランジスタを含み、該第2のPMOSトランジスタのソース/ドレインの一方が、前記第1のPMOSトランジスタのゲートに接続され、該第2のPMOSトランジスタのソース/ドレインの他方が、前記第1のPMOSトランジスタのドレインに接続され、前記シャッタ動作時に、該第2のPMOSトランジスタがオンとなる請求項1に記載の固体撮像モジュール。   The shutter operation control circuit includes a second PMOS transistor, one of the source / drain of the second PMOS transistor is connected to the gate of the first PMOS transistor, and the source of the second PMOS transistor 2. The solid-state imaging module according to claim 1, wherein the other of the drains is connected to the drain of the first PMOS transistor, and the second PMOS transistor is turned on during the shutter operation. 前記シャッタ動作時に、前記第1のPMOSトランジスタのバルクの電位が、前記シャッタ電圧に向かって上昇する請求項1または2に記載の固体撮像モジュール。   3. The solid-state imaging module according to claim 1, wherein a bulk potential of the first PMOS transistor rises toward the shutter voltage during the shutter operation. 前記演算増幅器は、差動対と、該差動対に電流を供給する電流源となる電流源用MOSトランジスタとを含み、
さらに、前記通常動作時に、前記電流源用MOSトランジスタをオンとし、前記シャッタ動作時に、前記電流源用MOSトランジスタをオフとする電流源制御装置を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像モジュール。
The operational amplifier includes a differential pair and a current source MOS transistor serving as a current source for supplying current to the differential pair,
The current source control device according to claim 1, further comprising a current source control device that turns on the current source MOS transistor during the normal operation and turns off the current source MOS transistor during the shutter operation. Solid-state imaging module.
前記演算増幅器は、プルダウン側に第1のNMOSトランジスタを含み、さらに、
前記シャッタ動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、前記通常動作時よりも高い電圧を印加する制御装置を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像モジュール。
The operational amplifier includes a first NMOS transistor on the pull-down side, and
5. The solid-state imaging module according to claim 1, further comprising a control device that applies a voltage higher than that during the normal operation to the gate of the first NMOS transistor during the shutter operation. 6.
入力電圧に応じた電圧値に維持されたオーバーフロードレイン電圧を供給する、固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧制御回路と、
前記オーバーフロードレイン電圧に重畳される電圧パルスを発生させるパルス発生回路と
を有し、
前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、前記オーバーフロードレイン電圧を前記入力電圧に応じた電圧値に維持する演算増幅器を含み、該演算増幅器は、プルアップ側に第1のNMOSトランジスタを含み、該第1のNMOSトランジスタのソースが前記オーバーフロードレイン電圧を供給し、
前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されない通常動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、該第1のNMOSトランジスタをオンにする電圧が印加され、
前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されるシャッタ動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたシャッタ電圧との電圧差を耐圧以下とするような値の電圧であって、かつ、前記オーバーフロードレイン電圧に前記電圧パルスが重畳されたことに伴い前記第1のNMOSトランジスタの前記ソースの電圧が上昇したとき当該ソースが動作上ドレインに転じて該第1のNMOSトランジスタがオンとなる値以下の電圧が印加される固体撮像モジュール。
An overflow drain voltage control circuit for a solid-state imaging device that supplies an overflow drain voltage maintained at a voltage value corresponding to an input voltage;
A pulse generation circuit for generating a voltage pulse superimposed on the overflow drain voltage,
The overflow drain voltage control circuit includes an operational amplifier that maintains the overflow drain voltage at a voltage value corresponding to the input voltage, the operational amplifier including a first NMOS transistor on a pull-up side, The source of the NMOS transistor supplies the overflow drain voltage,
During normal operation in which the voltage pulse is not superimposed on the overflow drain voltage, a voltage for turning on the first NMOS transistor is applied to the gate of the first NMOS transistor,
During a shutter operation in which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage, the voltage difference between the gate voltage of the first NMOS transistor and the shutter voltage on which the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage is set to be equal to or lower than a withstand voltage. When the voltage of the source of the first NMOS transistor rises as the voltage pulse is superimposed on the overflow drain voltage, the source is operatively turned to the drain and A solid-state imaging module to which a voltage equal to or lower than a value for turning on the first NMOS transistor is applied.
前記入力電圧は接地電位以上で第1の電源電圧以下であり、前記通常動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、前記第1の電源電圧以上の電圧が印加される請求項6に記載の固体撮像モジュール。   The input voltage is equal to or higher than a ground potential and equal to or lower than a first power supply voltage, and a voltage higher than the first power supply voltage is applied to a gate of the first NMOS transistor during the normal operation. Solid-state imaging module. 前記シャッタ動作時に、前記第1のNMOSトランジスタのゲートに、前記第1の電源電圧以上の電圧が印加される請求項6または7に記載の固体撮像モジュール。   The solid-state imaging module according to claim 6 or 7, wherein a voltage equal to or higher than the first power supply voltage is applied to a gate of the first NMOS transistor during the shutter operation. 前記オーバーフロードレイン電圧制御回路は、前記シャッタ動作時に前記第1のNMOSトランジスタのバルクに前記第1の電源電圧を印加するシャッタ動作時制御回路を含む請求項6〜8のいずれか1項に記載の固体撮像モジュール。   9. The shutter operation control circuit according to claim 6, wherein the overflow drain voltage control circuit includes a shutter operation time control circuit that applies the first power supply voltage to a bulk of the first NMOS transistor during the shutter operation. 10. Solid-state imaging module. 前記演算増幅器は、差動対と、該差動対に電流を供給する電流源となる電流源用MOSトランジスタとを含み、
さらに、前記通常動作時に、前記電流源用MOSトランジスタをオンとし、前記シャッタ動作時に、前記電流源用MOSトランジスタをオフとする電流源制御装置を有する請求項6〜9のいずれか1項に記載の固体撮像モジュール。
The operational amplifier includes a differential pair and a current source MOS transistor serving as a current source for supplying current to the differential pair,
10. The current source control device according to claim 6, further comprising a current source control device that turns on the current source MOS transistor during the normal operation and turns off the current source MOS transistor during the shutter operation. Solid-state imaging module.
JP2005341685A 2005-11-28 2005-11-28 Solid-state imaging module Expired - Fee Related JP4648170B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005341685A JP4648170B2 (en) 2005-11-28 2005-11-28 Solid-state imaging module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005341685A JP4648170B2 (en) 2005-11-28 2005-11-28 Solid-state imaging module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007150660A JP2007150660A (en) 2007-06-14
JP4648170B2 true JP4648170B2 (en) 2011-03-09

Family

ID=38211546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005341685A Expired - Fee Related JP4648170B2 (en) 2005-11-28 2005-11-28 Solid-state imaging module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4648170B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101942724B1 (en) * 2013-12-02 2019-04-17 삼성전기 주식회사 System for correcting off-set and controlling method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007150660A (en) 2007-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7339417B2 (en) Current source circuit
US8575986B2 (en) Level shift circuit and switching regulator using the same
US7589583B2 (en) Charge pump circuit
US7830200B2 (en) High voltage tolerant bias circuit with low voltage transistors
JP5352500B2 (en) Semiconductor device
JP2008015925A (en) Reference voltage generation circuit
JP2009130879A (en) Level shift circuit
KR20040030274A (en) Band gap circuit
US20080204101A1 (en) Hysteresis characteristic input circuit including resistors capable of suppressing penetration current
KR20190096269A (en) Reference voltage circuit and semiconductor device
US20060001752A1 (en) CMOS image sensor for reducing kTC noise, reset transistor control circuit used in the image sensor and voltage switch circuit used in the control circuit
US9350292B2 (en) Oscillation circuit, current generation circuit, and oscillation method
KR0163728B1 (en) Constant voltage generating circuit comprising bi-mos
JP4648170B2 (en) Solid-state imaging module
US7148734B2 (en) Analog level shifter
US6982597B2 (en) Differential input circuit
JP6320047B2 (en) Constant voltage source circuit
KR100589467B1 (en) Voltage detection circuit
JP2007036151A (en) Semiconductor device with integrated resistive voltage divider circuit
JP2006351945A (en) Semiconductor laser drive circuit
US7683671B2 (en) Method, apparatus, and system providing power supply independent imager output driver having a constant slew rate
JP4873577B2 (en) Solid-state imaging module
JP6271605B2 (en) Oscillator circuit
JP4884942B2 (en) Oscillator circuit
JP2007081942A (en) Solid-state imaging module and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080723

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101207

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101209

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131217

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees